基于GIS的能源社区热惯性表征方法及需求响应策略研究

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【字体：大中小】 时间：2025年06月20日 来源：Results in Engineering 6.0

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　　本研究针对能源社区(ECs)选址规划中多维数据整合不足、需求侧灵活性考量缺失等问题，提出了一种融合GIS技术、公开多源数据和热惯性响应原型的新型方法体系。通过马德里大区的案例验证，成功识别出4个兼具高太阳能潜力、建筑热惯性差异和社会脆弱性的优先区域，为兼顾公平性与灵活性的社区能源规划提供了可扩展的数据驱动解决方案。

当前全球能源格局正经历深刻变革，欧盟约10.6%的居民面临供暖不足困境，西班牙更是以20.8%的能源贫困率高居欧洲前列。能源社区(Energy Communities, ECs)作为欧盟能源转型的重要载体，虽能整合可再生能源(RES)并提升电网灵活性，但传统选址方法往往孤立评估发电潜力或社会脆弱性，鲜少考虑建筑热质量(Thermal Mass)对需求响应(Demand Response, DR)的关键影响。这种碎片化分析导致ECs战略适用性受限，尤其难以应对马德里大区等区域中老旧建筑占比高(65%建于1980年前)、热工性能差与收入差距大的复合挑战。

为破解这一难题，研究人员开发了创新的GIS(地理信息系统)多维度整合方法。该方法突破性地将公开社会经济数据、太阳能潜力评估与建筑热惯性响应原型分类相结合，通过马德里卫星城Getafe的实证研究，验证了其在识别优先ECs区域的实用价值。相关成果发表于《Results in Engineering》，为 municipalities 和 DSOs(配电系统运营商)提供了兼顾公平性与灵活性的规划工具。

研究团队运用三大核心技术：1)基于INSPIRE指令的 cadastral parcels(地籍地块)空间参考系统构建；2)采用25^th收入百分位数(€16,187)和1979年前建筑年限的双重脆弱性阈值；3)源自TABULA数据库的5种西班牙建筑原型(SFH07NZEB至SFH37Mr)热惯性表征，通过Lumped Parameter Model(集总参数模型)计算短/长期时间常数(τ_S/τ_L)。

主要研究发现：

脆弱区识别：Getafe的San Isidro等4个社区同时满足低收入(中位等价收入<16,187€)与低能效(79年前建筑占比超60%)标准，与EPIU项目标注的高危区重合率达50%。
太阳能潜力：年辐射量达1,200-1,500kWh/m²的屋顶资源与脆弱区高度空间耦合，验证了光伏+EC模式的可行性。
热惯性图谱：主导原型SFH60Mr(1960-79年建筑)呈现中短期灵活性(τ_S=0.57h，τ_L=2.8h)，而La Alhóndiga社区多元的原型组合(SFH37Mr至SFH80Mr)支持从小时级到多日级的DR策略协同。

结论与展望：该研究首创的"热惯性响应原型"分类体系，使建筑DR潜力评估摆脱了传统动态模拟的边界条件依赖。案例证明ECs选址需三维平衡：社会脆弱性缓解、RES整合效益与建筑热质量决定的灵活性容量。特别是SFH60Mr主导区域适合标准化负荷管理，而原型混合区则可开发分级响应策略。这种基于公开数据的可复制框架，为南欧等气候类似地区应对"能源贫困-建筑老化-可再生能源消纳"三重挑战提供了新思路，未来可延伸至寒冷地区建筑原型与区域供热网络的协同分析。

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