(19)中华 人民共和国 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 202111624556.4 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 天津大学 地址 300072 天津市南 开区卫津路9 2号 (72)发明人 丁研　吕亚聪　 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种区域能源系统定 址布网的规划方法 (57)摘要 本发明公开了一种区域能源系统定址布网 的规划方法， 包括以下步骤： 结合冷、 热、 电不同 类型负荷的综合负荷为权重， 采用核密度法权衡 区域负荷空间分布和聚集情况， 综合考虑负荷的 空间距离和不同类型建筑的负荷特性， 以负荷波 动率最小为目标， 采用0 ‑1动态规划方法优化能 源站供能范围； 采用图论的方法， 考虑建筑类型、 实际路径可能性、 路径距离成本、 负荷大小、 负荷 动态叠加等影 响因素进行系统设备的模 型构建， 优化目标的设置中详细考虑了随管段流量变化 的水力计算相关参数， 以耦合了各参数的年折算 费用最小为优化目标， 采用改进的Pri m最小生成 树算法进行求解， 得到管网布局。 本发明表现出 的效果为实现区域能源站初投资和年运行成本 的降低， 使各能源站的负荷波动率更加均衡， 避 免了波动率过高的情况， 实现了管网布局的年折 算费用减少和总压力损失降低， 使能源站的最不 利用户到能源站距离平均减少， 避免了最不利环路过长， 有助于水力平衡 。 权利要求书1页 说明书11页 附图10页 CN 114358407 A 2022.04.15 CN 114358407 A 1.一种区域能源系统定 址布网的规划方法， 其方法在于， 包括以下步骤： 步骤1)： 以考虑冷、 热、 电不同类型负荷的综合负荷为权重， 采用核密度法分析区域负 荷分布情况， 以高核密度中心作为能源站的初始位置， 以围绕着核密度中心负荷聚集程度 大的区域作为能源站的初始供能范围， 并划分出核心区和边 缘区； 步骤2)： 在基于步骤1)所获得的核心区和边缘区， 对边缘区所归属的能源站供能范围 进一步优化， 综合考虑负荷的空间距离和建筑类型， 以负荷波动率最小为目标， 采用求解背 包问题所衍生出 的0‑1动态规划方法优化负荷点所归属的能源站， 从而使同一供能范围总 负荷曲线获得负荷互补、 降低峰值负荷的效果； 步骤3)： 基于步骤2)的能源站布局， 改进基于图论的算法求解管网布局。 针对下游负荷 点的加入上游管段流量会随之变化的特性， 建立改进的Prim最小生成树算法， 弥补以往站 网协同规划方法中忽略管 段流量变化这一缺陷， 强调冷热 管网的水力计算相关的属性， 步骤4)： 基于步骤3)的改进Prim最小生成树算法， 对冷热管网布局进行求解， 从而获得 以年折算费用最小为目标的管网模型。 2.根据权利要求1所述的一种区域能源系统定址布网的规划方法， 其特征在于， 所述步 骤1)中以考虑冷、 热、 电不同类型负荷的综合负荷为权重， 采用核密度分析法得到区域负荷 聚集和分布情况。 3.根据权利要求1所述的一种区域能源系统定址布网的规划方法， 其特征在于， 所述步 骤2)中参考步骤1)所获得的核心区和边缘区， 对边缘区所归属的能源站供能范围进一步优 化， 以负荷波动率最小为目标， 采用0 ‑1动态规划算法优化各能源站的供能范围， 利用不同 类型建筑负荷互补的特性使总负荷曲线趋于平缓， 从而减少设备容量初投资费用和运行费 用、 提高设备利用率。 4.根据权利要求1所述的一种区域能源系统定址布网的规划方法， 其特征在于， 所述步 骤3)中， 根据步骤2)的能源站布局， 针对下游负荷点的加入上游管段流量会随之变化的特 性， 改进了传统的Prim最小生成树算法， 改进的Prim算法弥补了以往站网协同规划方法中 忽略管段流量变化这一缺陷， 强调了冷热管网的水力计算相关的属性。 改进Prim最小生成 树算法求解出的管网布局更均衡， 水力更 稳定。 5.根据权利要求1所述的一种区域能源系统定址布网的规划方法， 其特征在于， 所述步 骤4)中， 基于图论的方法， 考虑建筑类型、 实际路径可能性、 路径距离、 负荷大小、 负荷动态 叠加等影响因素进行模型构建， 在 优化目标的设置中详细考虑了随管段流量变化的水力计 算相关参数， 最终以耦合了各参数的年折算费用最小为优化目标， 采用改进的Prim最小生 成树算法进行求 解， 得到优化的管网布局。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114358407 A 2一种区域能源系统定址布网的规划方 法 技术领域 [0001]本发明属于区域建筑能源规划设计的研究领域， 具体涉及一种区域能源系统定址 布网的规划  方法。 背景技术 [0002]随着全球能源紧缺与环境污染问题日渐突出， 以节约一次能源和降低碳排放为目 标的能源 结 构转型正在发生， 能源供应侧与需求侧的联系愈发 紧密。 区域 综合能源系统可 以有效地考虑供需平  衡、 冷热电气等多种类型负荷互补及转化作用。 在区域综合能源系统 规划中， 通过不同能源站的供  能区域协调， 可以减少能源站供能区域内的负荷峰谷差， 而 供能区划又会关联到管网布局规划， 进  而影响管网经济性。 能源站选址、 供能范围划分和 管网布局 规划之间存在密切的联系， 然而过去针  对能源站选址和管网布局 规划是相对割 裂的状态， 近年来一些站网协同规划始于电力领域展开， 但  对于建筑负荷互补特性的利 用、 供冷供热管网的建模和求解方法、 以及管网布局的水力特性等方面  仍有待于进一步研 究。 [0003]在能源站选址和供能范围划分过程中， 较少考虑区域综合能源系统内不同类型建 筑的负荷时  间、 空间、 数量上的差异， 即很少利用不同类型建筑的负荷互补特性。 目前大多 数对管网布局 规划 的方法是以年折算费用等与经济性相关的指标作为优化 目标， 缺少对 供冷供热管网的水力特性特  别是压力损失的考虑。 在管网布局规划求解过程中， 下游负荷 点的加入会增加上游管段的流量， 进  而影响管径、 压力损失、 管材水泵费用等一系列的参 数， 因此更加需要考虑不同管网布局下 管段流 量的动态性。 发明内容 [0004]有鉴于此， 本发明提供一种区域能源系统定址布网的规划方法， 实现区域能源站 初投资和年运  行成本的降低， 使各能源站的负荷波动率更加均衡， 避免波动率过高的情 况， 实现管网布局的年折  算费用减少和总压力损失降低， 使能源站的最不利用户到能源站 距离平均减少， 避免最 不利环路过  长， 有助于水力平衡。 [0005]为实现上述目的， 本发明提出了一种区域能源系统定址布网的规划方法， 包括以 下步骤： [0006]步骤1： 将建筑的冷热电负荷以一个综合类的指标进行优化， 采用权重的设置来衡 量不同类  型建筑冷热、 电负荷三者之间相对重要的程度， 该权重与冷热电负荷的大小、 全 年利用小时数以及  传输效率 等因素相关。 [0007]采用“综合负荷 ”对冷热电负荷进行 结合： [0008] [0009]式中： [0010] ——i时刻电、 冷、 热负荷， k W； [0011]ωe， ωc， ωh——电、 冷、 热负荷的权 重：说　明　书 1/11 页 3 CN 114358407 A 3