基于气象因素分析的办公建筑动态短期负荷预测研究

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1、基于气象因素分析的办公建筑动态短期负荷预测研究StudyonDynamicShort-termLoadForecastofOfficeBuildingsBasedonMeteorologicalFactorsAnalysis学科专业：供热、供燃气、通风及空调工程作者姓名：刘晓娟指导教师：赵靖副教授天津大学环境科学与工程学院二零一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研宄成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也

2、不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证一书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字曰期：》丨年丨７月丨曰ｑ１１学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本

3、授权说明）学位论文作者签名：导师签名：＊Ｉ丨签字日期年丨日签字日期：乃丨年月日：＞１／ｖ月）］１摘要近年来，暖通空调系统已成为办公建筑的重要组成部分。目前暖通空调系统运行管理技术水平普遍较低，其设备的制冷（热）量能力与实际需求量相差过大，导致暖通空调系统的实际运行能耗偏大，约占办公建筑总能耗的40%左右，具有较大的节能潜力。精准的负荷预测是优化暖通空调系统运行的基础，有利于日后根据负荷变化调节制定能源系统的运行策略，为提高建筑室内热舒适度、降低建筑的运行能耗奠定理论基础。因此，本课题主要开展以分析各

4、类气象因素对建筑冷热负荷的敏感特性为基础的建筑动态冷热负荷预测模型研究。本文首先分析建筑冷热负荷的影响因素。借助于DesignBuilder能耗模拟软件，利用敏感性分析方法深入地研究干球温度、相对湿度、水平面散射辐射强度、法向直射辐射强度、风速、风向等气象因素对负荷影响的显著性，并以敏感系数作为评价指标，筛选出对负荷影响较大的气象因素。然后利用相关性分析方法，进一步优化冷热负荷预测模型的输入。其次，基于小波变换、支持向量机、偏最小二乘回归方法分别建立建筑动态冷热负荷预测模型。利用小波变换方法的目的是提取历史负荷的

5、特征，将负荷分为周期性分量和随机性分量，解决了一般的预测方法难以精确反映不同规律项叠加的影响的缺点。根据得到的不同分量分别建立合适的模型，即针对具有周期性和线性特征的低频分量建立偏最小二乘回归模型，针对具有随机性和非线性特征的高频分量建立支持向量机模型。该预测方法综合利用了小波变换的特征提取能力、偏最小二乘回归的多重共线性处理能力以及支持向量机的非线性处理能力，从而提高模型的预测精度及泛化能力。最后，关于模型的有效性验证，主要从两个方面进行：一是将本文建立的负荷预测模型与其他预测模型的预测结果进行对比；二是分析气

6、象预报精度对模型预测精度的影响。关键词：气象因素分析，负荷预测，小波变换，支持向量机，偏最小二乘回归IABSTRACTInrecentyears,heating,ventilationandairconditioning(HVAC)systemshavebecometheimportantelementsinofficebuildings.Atpresent,theoperationmanagementlevelofHVACsystemsisgenerallylowandtherefrigeration(heat

7、)capacityoftheequipmentdoesn’tmatchwiththeactualdemand,resultinginthelargeenergyconsumption.HVACsystemsareresponsibleforaround40%oftheenergyuseinofficebuildings,whichmeansthegreatenergy-savingpotential.PreciseloadforecastingisthebasisoftheoptimizationofHVACsy

8、stemsoperation,whichisconducivetoformulatetheoperationstrategyaccordingtotheloadchangeandcanlaythetheoreticalfoundationforenhancingthethermalcomfortandreducingtheenergyconsumptionofoffice