关键词：
能源消费行为
问卷调查
可再生能源
柔性负荷
潜力评估
摘要：
我国西北农村地区能源消费存在清洁能源占比低、利用低效等问题。西北农村地区地广人稀,可再生能源利用条件较好,构建分布式可再生能源系统是解决当地能源问题的有效路径。单一的可再生能源系统存在波动性与间歇性的缺陷,依靠储能调节虽然能缓解可再生能源缺陷所引起的供需动态匹配困难问题,但由于价格昂贵而并不适用于在西北农村地区广泛推广。柔性负荷在一定程度上可调可控,将柔性负荷有效地应用在西北农村能源系统设计优化中,在保证能源系统经济性的同时提高系统中可再生能源应用比例,对推进农村能源体制改革具有现实意义。柔性负荷的调节潜力在很大程度上取决于居民的能源消费行为选择,且不同个体间存在较大差异。因此,要厘清西北农村居民柔性负荷调节潜力,就必须获取居民柔性用能行为及其变化情况。本文提出了一种基于两阶段问卷的方法研究和分析不同类型西北农村居民的柔性用能行为,并通过建立评价指标对西北农村居民柔性负荷调节潜力进行评估。具体工作内容如下:首先,根据西北农村居民的能源使用习惯,设计第一阶段问卷调研西北农村居民的家庭基本特征与用能行为现状,根据居民基础用能行为数据计算了各季节典型日的用能负荷,指出负荷高峰产生原因及解决方法,并对具有可平移负荷特性的设备使用行为进行了分析,明确了不同类型家庭与空调冬夏季节设定温度的关系。其次,基于现阶段对居民用能行为产生影响的能源措施假设不同的外部扰动情景,分别是申请峰谷分时电价、安装光伏系统、申请峰谷分时电价并安装光伏系统和仍使用原电价,并建立基于四种外部扰动情景的柔性负荷调节模型。通过模型计算了选择四种外部扰动情景的用户在有负荷调节和无负荷调节情况下年电费差异,以及柔性负荷设备在不同调节情况下的具体收益,根据计算结果设计第二阶段问卷对居民柔性用能行为进行调研。最后,根据第二阶段问卷调研结果,获得了西北农村居民对四种外部扰动情景的意愿偏好和他们在柔性负荷调节行为上的差异,建立负荷平移比与负荷削减比评价指标对西北农村居民柔性负荷调节潜力进行评估。通过计算获得选择安装光伏系统和选择申请峰谷分时电价并安装光伏系统的两类用户光伏自消耗率提升百分比,并通过计算选择四种外部扰动情景的居民在柔性负荷调节前后用能负荷的变化情况,获得不同类型居民对用能负荷“削峰填谷”的能力。本研究主要结论如下:1)(1)选择峰谷分时电价的用户(47%)只选择通过改变电价的措施来获取收益,但不愿意通过投资来增加收益,并且柔性负荷调节方面潜力一般。(2)选择安装光伏系统(13%)的用户愿意通过投资光伏系统获得电力效益,且柔性负荷调节潜力较强。(3)选择申请峰谷分时电价并安装光伏系统(12%)的用户参与负荷调节的意愿最大,这类用户可削减的空调负荷为8.1%,可平移的洗衣机负荷为43%、电动自行车充电负荷为34%。(4)选择原电价(29%)的用户不愿意改变现有的能源使用习惯,参与柔性负荷调节的潜力最小。以上结果表明适当的政策引导与支持能使农村居民有效地参与柔性负荷调节与更改能源基础设施,这为关中农村地区的能源规划提供了依据。2)通过计算可以发现,选择安装光伏系统的用户在过渡季、夏季与冬季的光伏自消耗率分别提高了19%、16%和20%,选择申请峰谷分时电价并安装光伏系统的用户在过渡季、夏季与冬季的光伏自消耗率分别提高了12%、8%和14%,这表明居民进行柔性负荷调节能有效提高可再生能源利用率。而四类用户中选择申请峰谷分时电价并安装光伏系统的用户对用能负荷的调峰能力最强,在过渡季、夏季与冬季的峰值负荷最多能降低42.7%、29.7%和29.2%,年用能总负荷可减少4.7%,这表明通过对关中农村居民柔性负荷的调节能有效提高可再生能源的利用率与减少用能负荷,降低居民用电成本。本研究通过两阶段问卷调研的方法获取居民用能现状与柔性用能行为,并通过建立评价指标对西北农村居民的柔性负荷调节潜力进行评估,研究结果的应用对加快可再生能源在农村地区推广,实现我国“双碳”目标下的能源转型具有一定的指导意义。
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