摘要(Abstract)：
为了使作为建筑碳排放主要来源的建筑能源系统向低碳化发展，实现“双碳”目标，以河北省某典型近零能耗建筑为例，设计近零能耗建筑低碳能源系统，从冷、热、电供应的角度建立该系统的运行策略，并分析该系统的设备工作原理；以年度总成本、年度碳排放量和电网交互总电量为单目标设备容量，建立设备容量优化的单目标和多目标函数；综合考虑该系统的经济、环保、独立性，采用优化工具Genopt中的Hooke-Jeeves算法优化设备容量；分析该系统的建筑负荷和电价的敏感性，并利用Trnsys软件模拟该系统的运行工况。结果表明：该系统设备容量优化的多目标函数解集无法使3个单目标设备容量同时最优，只能寻求多目标综合性能最优；该系统的最优设备容量方案是太阳能光伏板个数为81,太阳能集热器铺设面积为10 m~2,空气源热泵的额定功率为2.78 kW,蓄电池容量为4.1 kW·h,保温水箱容积为3 m~3;相较于传统的近零能耗建筑能源系统，该系统具有良好的环保性和独立性，年度碳减排率达到77.76%,电网交互减少率达到67.23%;在无蓄电的情况下，该系统的综合性能指标增大6.63%,综合性能仍优于传统的近零能耗建筑能源系统的；相对于下网模式，该系统在上网模式下的电网交互总电量略大；通过单目标设备容量优化，该系统以年度总成本为优化目标时的年度碳排放量在3个单目标设备容量中达到最大值6 161 kg,以年度碳排放量为优化目标时的年度总成本、电网交互总电量分别达到最大值29 359元、 33 447 kW·h;相对于电价波动，该系统的建筑负荷对综合性能指标的影响较大；该系统在夏季和过渡季电网用电量为0,基本达到自给自足。
关键词(KeyWords)：近零能耗建筑;低碳能源系统;多目标设备容量优化;可再生能源
基金项目(Foundation):国家重点研发计划项目(2022YFE0134100);; 河北省科技成果重点推广计划项目(22284504Z)
作者(Author): 苏佶智,康熙,邢琳,田欢庆,白佳慧,吕燕捷
DOI: 10.13349/j.cnki.jdxbn.20250116.001
参考文献(References)：
[1] 中国建筑节能协会，重庆大学城乡建设与发展研究院.中国建筑能耗与碳排放研究报告(2022年)[J].建筑，2023(2):58.
[2] SAMETI M,HAGHIGHAT F.Optimization of 4th generation distributed district heating system:design and planning of combined heat and power[J].Renewable Energy,2019,130:371.
[3] DOUBLEDAY K,PARKER A,HAFIZ F,et al.Toward a subhourly net zero energy district design through integrated building and distribution system modeling[J].Journal of Renewable and Sustainable Energy,2019,11(3):036301.
[4] 刘志坚，范光瑶，张时聪，等.结合多元储能的分布式能源系统多目标优化：以近零能耗社区为例[J].建筑科学，2022,38(8):47-48.
[5] LIU Z J,GUO J C,LI Y,et al.Multi-scenario analysis and collaborative optimization of a novel distributed energy system coupled with hybrid energy storage for a nearly zero-energy community[J].Journal of Energy Storage,2021,41:102992.
[6] 王智，尹楠，杨佳霖.楼宇型分布式能源系统设备容量和运行策略优化研究[J].热科学与技术，2020,19(5):464.
[7] 丁胜，周博滔，胡宝华.基于NSGA-Ⅱ算法的小型分布式能源系统设计优化[J].太阳能学报，2021,42(1):438.
[8] LIU Z J,GUO J C,WU D,et al.Two-phase collaborative optimization and operation strategy for a new distributed energy system that combines multi-energy storage for a nearly zero energy community[J].Energy Conversion and Management,2021,230:113800.
[9] 徐敏姣，徐青山，蒋菱.基于太阳能空调的冷热电联供系统多目标优化运行研究[J].现代电力，2017,34(3):60.
[10] 刘艳峰，王亚星，罗西，等.基于动态运行策略的太阳能分布式供能系统设计运行联合优化[J].太阳能学报，2022,43(5):244.
[11] SAMETI M,HAGHIGHAT F.Integration of distributed energy storage into net-zero energy district systems:optimum design and operation[J].Energy,2018,153:575.
[12] 刘晓华，张涛，刘效辰，等.面向双碳目标的建筑能源系统再认识[J].力学学报，2023,55(3):699.
[13] FRY B A.Simulation of grid-tied building integrated photovoltaic systems[D].Madison:University of Wisconsin-Madison,1998:39.
[14] 张涛.不确定性条件下分布式能源系统规划方法的研究[D].南京：东南大学，2021:21.
