(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210870180.3 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区新 街口 街道四牌楼 2号 申请人 国网河北省电力有限公司经济技 术 研究院 (72)发明人 吴志　范心哲　张章　王涛　 李光毅　王馥珏　刘鹏翔　王靖萱　 王伟　 (74)专利代理 机构 北京同辉知识产权代理事务 所(普通合伙) 11357 专利代理师 何静 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01)G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 一种考虑建筑形态布局的区域能源系统规 划方法 (57)摘要 本发明公开了电热冷互联综合能源系统运 行调度技术领域的一种考虑建筑形态布局的区 域能源系统规划方法， 所述区域能源系统规划方 法包括以下步骤： 步骤1： 搭建研究对象的几何建 筑模型， 依次导入Grasshopper； 步骤2： 基于 Ladybug&Honeybee完成研究对象参数设置以及 能耗仿真模型； 步骤3： 获得制冷、 采暖、 照明和电 力设备使用的能耗模拟数据， 以及考虑城市形态 的各建筑太阳辐射强度； 步骤4： 构建电 ‑热‑冷综 合能源系统运行优化模型； 步骤5： 制定考虑综合 能源系统经济性成本与碳排放 成本的目标函数； 步骤6： 确定 供能方案。 本方法实现了对于建筑 空 间形态的综合能源系统规划， 对于加速能源结构 转型， 对于未来综合能源系统的发展提供了新的 研究方向。 权利要求书4页 说明书9页 附图8页 CN 115186356 A 2022.10.14 CN 115186356 A 1.一种考虑建筑形态布局的区域能源系统规划方法， 其特征在于， 所述区域能源系统 规划方法包括以下步骤： 步骤1： 搭建研究对象的几何建筑模型， 在Rhino平台上建立几何体块模型,完成几何体 块建模后， 依次导入Gras shopper， 并进行命名排序、 楼层划分以及窗户生成； 步骤2： 基于Ladybug& Honeybee完成研究对象参数设置以及能耗仿真模型； 步骤3： 获得制冷、 采暖、 照明和电力设备使用的能耗模拟数据， 以及考虑城市形态的各 建筑太阳辐射强度， 数据导入Excel中； 步骤4： 构建电 ‑热‑冷综合能源系统运行优化模型； 步骤5： 根据步骤4的模型以及约束条件， 制定考虑综合能源系统经济性成本与碳排放 成本的目标函数， 以初始投资成本、 设备运 维成本、 系统运行成本和碳排放 成本作为评价指 标； 步骤6： 根据步骤4、 步骤5的模型、 约束条件和目标函数， 输入步骤3所得能耗数据和太 阳辐射数据， 进行综合能源系统的的运行模拟， 得出各个耦合设备的出力情况， 确定供能方 案。 2.根据权利要求1所述的一种考虑建筑形态布局的区域能源系统规划方法,其特征在 于， 所述步骤2中包括： 步骤2.1： 设置气象参数； 导入epw气象文件， 得到城市风 玫瑰图以及建筑太阳辐射分布； 步骤2.2： 设置建筑参数； 输入人员活动、 建筑空间负荷、 建筑穿墙比、 能耗模拟条件参数， 进行研究对象的建筑 能耗模拟。 3.根据权利要求1所述的一种考虑建筑形态布局的区域能源系统规划方法,其特征在 于， 所述步骤4中包括： 步骤4.1： 建立 光伏发电模型、 C HP模型、 电热泵模型、 电制冷机模型； 步骤4.2： 设定电力系统、 热力系统、 供冷系统的运行约束条件以及电 ‑气‑热‑冷综合能 源系统耦合约束条件。 4.根据权利要求3所述的一种考虑建筑形态布局的区域能源系统规划方法,其特征在 于， 所述光伏发电模型为: PPV,t＝Radt×S×ηtrans×0.28×ηsystem 其中， PPV,t为t时刻光伏发电机组的电能输出功率， Radt为t时刻单位面积的太阳辐射强 度， S为某一区域装设光伏电池板的总面积， ηtrans为组建转换效率， ηsystem为系统效率； 所述CHP机组模型为： HtCHP＝a_Gas×VtCHP×ηH,CHP PtCHP＝a_Gas×VtCHP×ηE,CHP 其中， 为t时刻CHP机组热能输出功率， 为t时刻CHP机组电能输出功率， a_Gas 为天然气热值， VtCHP为t时刻CHP机组天然气消耗体积， ηH,CHP、 ηE,CHP分别为CHP机组的气 ‑热转 化效率和气 ‑电转化效率； 所述电制冷机模型为：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115186356 A 2PEC,t＝PEC,e,t×COPEC 其中， PEC,t表示t时刻电制冷机冷量输出功率， PEC,e,t为t时刻电制冷机电能消耗量， COPEC为电制冷机的制冷转 化性能系数； 所述电热泵模型为： 其中， PtHP为t时刻热泵消耗电功率， 为t时刻热泵热能输出功率， 为t时刻热泵 冷量输出功率， ηH,HP、 ηC,HP分别为热泵的电制热与电制冷能效比； 所述吸收式制冷机模型为： 其中， 为t时刻吸收式制冷机组的制冷输出功率， 和PtCHP分别为热电联产机组 的热能和电能输出功率， COPAC为吸收式制冷机组的能效系数。 5.根据权利要求3所述的一种考虑建筑形态布局的区域能源系统规划方法,其特征在 于， 所述步骤4.2中包括功率平衡约束、 设备 出力约束、 设备爬坡约束、 系统购电约束； 所述功率平衡约束包括电力系统功率平衡约束、 热力系统功率平衡约束、 供冷系统功 率平衡约束； 所述设备 出力约束包括C HP机组约束、 电热泵约束、 电制冷机约束、 吸 收式制冷机约束。 6.根据权利要求5所述的一种考虑建筑形态布局的区域能源系统规划方法,其特征在 于， 所述电力系统功率平衡约束为： PPV,t+Pgrid,t+PCHP,e,t＝PLOAD,e,t+PHP,e,t+PEC,e,t 式中， PPV,t为t时刻光伏发电机组电能输出功率， Pgrid,t为t时刻系 统向电网购电功率， PCHP,e,t为t时刻CHP机组电能输 出功率， PLOAD,e,t为t时刻用户电负荷， PHP,e,t为t时刻电热泵消 耗电功率， PEC,e,t为t时刻电制冷机消耗电功率； 所述热力系统功率平衡约束为： PHP,h,t+PCHP,h,t＝PLOAD,h,t 式中， PHP,h,t为t时刻电热泵输出热功率， PCHP,h,t为t时刻CHP机组输出热功率， PLOAD,h,t为 t时刻用户消耗热功率； 所述供冷系统功率平衡约束为： PEC,t+PHP,c,t+PAC,t＝PLOAD,c,t 式中， PEC,t为t时刻电制冷机输出冷功率， PHP,c,t为t时刻电热泵输出冷功率， PLOAD,c,t为t 时刻用户消耗冷功率， PAC,t为t时刻吸 收式制冷机 输出冷功率。 7.根据权利要求5所述的一种考虑建筑形态布局的区域能源系统规划方法,其特征在 于， 所述C HP机组约束为： PCHP,e,min≤PCHP,e,t≤PCHP,e,max PCHP,h,min≤PCHP,h,t≤PCHP,h,max 其中， PCHP,e,min和PCHP,e,max分别为CHP机组电能输出最小值和最大值， PCHP,h,min和PCHP,h,max 分别为CHP机组热能输出最小值和最大值；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115186356 A 3