建筑形态对净零能耗建筑能量灵活性的影响研究——基于BIPV/T屋顶系统的早期设计分析

本文系统研究了建筑形态对净零能耗建筑（NZEB）能量灵活性（energy flexibility）的影响，通过参数化模拟揭示了矩形、庭院式、L形和U形等12种平面形态在集成光伏/光热（BIPV/T）屋顶系统下的电网交互潜力。研究采用峰值功率削减（ΔPmax）、建筑能量灵活性指数（BEFI）和能源成本节约等多维度指标，证明能量灵活性策略可实现高达54%的峰值功率削减和60%的BEFI提升，为早期设计阶段提供关键决策依据。

　　

Highlight

建筑形态与能量灵活性的协同作用在BIPV/T集成设计中展现出显著潜力，庭院式布局在多种朝向条件下表现稳定，而矩形布局在0°方位角时能量灵活性最优。多指标评估揭示不同电网目标下形态选择的差异性，为早期设计提供动态优化路径。

Metric differences

不同能量灵活性指标对最佳平面形态的评估结果存在差异，因其衡量维度不同：ΔP_max聚焦峰值时段瞬时功率削减效果，而BEFI（Building Energy Flexibility Index）更关注整个峰值期间向电网提供的平均虚拟功率。电网需综合两类指标进行灵活性规划。尽管能源成本节约与BEFI趋势一致，但ΔP_max与BEFI的弱相关性提示形态优化需结合具体电网目标。

Conclusion

随着碳中和目标推进，集成BIPV/T的NZEB电网交互需求日益凸显。本研究通过多参数模拟证明，建筑形态与能量灵活性存在强关联性，庭院式布局在方位角适应性方面优势显著，而矩形布局在特定朝向下潜力突出。未来研究需结合机器学习进一步探索形态-控制协同优化策略。