(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 202111527264.9 (22)申请日 2021.12.14 (71)申请人 中国建筑科学研究院有限公司 地址 100013 北京市朝阳区北三环东路3 0 号 申请人 云南电网有限责任公司电力科 学研 究院　 建科环能科技有限公司 　东南大学 (72)发明人 李骥　阳春　陆海　乔镖　冯晓梅　 薛汇宇　吴志　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市阳光惠远知识产权 代理有限公司 2321 1 专利代理师 邓宇 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01)G06Q 50/26(2012.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种城市智慧能源网络分级规划方法 (57)摘要 本发明是一种城市智慧能源网络分级规划 方法。 本发明涉及智慧能源， 能源网络规划技术 领域， 本发明进行基本数据收集， 进行能耗需求 预测， 对电、 冷、 热负荷数据进行预测； 对管网进 行规划， 对待规划区域按用地类型划分子区域； 多能耦合优化， 建立多能耦合的网络模型和 智慧 能源系统协同优化配置模型； 基于建立的协同优 化配置模型， 优化结果选择机组设备和连接关 系， 进行决策部署。 本发明提出的智慧能源网络 分级规划方法， 从实际需求出发， 对城市 ‑区域‑ 地块进行全年8760小时的逐时能耗需求预测， 在 规划设计阶段考虑了电、 气、 热各种转换设备形 式及网络 特点， 科学合理的解决城市 ‑区域‑地块 的能源站 布局、 能源站中设备的类型选择。 权利要求书3页 说明书10页 附图3页 CN 114529123 A 2022.05.24 CN 114529123 A 1.一种城市智慧能源网络分级规划方法， 其特 征是： 包括以下步骤： 步骤1： 进行基本数据收集， 所述基本数据包括当地的总体规划： 如人口、 用地、 能源结 构、 经济水平、 各功能分区的布局和发展规划、 市政规划： 电力架构及容量、 燃气管网、 供热 管网、 地热资源、 风力资源、 太阳能资源， 确定配电、 气网基本的建 设情况； 步骤2： 进行能耗需求预测， 对电、 冷、 热负荷数据进行 预测； 步骤3： 对管网进行规划， 对待规划区域按用地类型划分子区域； 步骤4： 多能耦合优化， 建立多能耦合的网络模型和智慧能源系统协同优化配置模型； 步骤5： 基于建立的协同优化配置模型， 优化结果选择机组设备和连接关系， 配电网、 配 气网和配热网的设备容 量进行决策部署。 2.根据权利要求1所述的一种城市智慧能源网络分级规划方法， 其特征是： 所述步骤2 具体为： 通过对电、 冷、 热等负荷数据进行预测， 对能源站的的装机容量以及管路的设计进行规 划， 能耗的需求受多种因素影响， 包括建筑能耗特性、 建筑室内环境、 区域气候特征以及建 筑所在地的经济水平， 采用宏观负荷预测与微观负荷预测相结合的方式进行 预测， 具体为： 宏观负荷预测方法进行城市级负荷预测， 通过寻求历史相关数据与区域总能量负荷之 间的关系进 行建模并回归分析获得未来的区域能耗量； 宏观负荷预测法采用： 单耗法、 外推 法、 自然增长法、 综合用电水平、 负荷 密度法； 微观负荷预测进行地块级和区域级的负荷预测， 通过单一建筑的历史逐时负荷结合建 筑特征、 环境、 用户用能特点等信息， 对某一栋或某一类建筑的能耗需求进行预测， 采用工 程模型法， 实现对单一建筑的逐时负荷准确预测。 3.根据权利要求2所述的一种城市智慧能源网络分级规划方法， 其特征是： 所述步骤3 具体为： 对待规划区域按用地类型划分子区域， 综合考虑供能效益和 空间限制， 在各子区域内 选择能源站的建设地址， 同时规划管网网布置形式与铺设路径， 能源站选址采用p ‑中位模 型进行优化设计； 采用无向带权网络G＝(V， E， W)， 其中， V为系统负荷中心、 候选能源站和 路网节点构成 的顶点集， E为路网节点连接的边 集， W为各连接点能源传输管网投资成本的权集， p‑中位模型描述为： 从集合V中寻找一个子集合Vp， 使得顶点集合{V－Vp}到Vp中最近 顶点的距离 之和最小， 集合Vp中的顶 点叫中位点； p ‑中位模型用式(1)所示的规划模 型来表 示： 其中， M为地块负荷点集合； N为候选能源站集合； i为第i个负荷点； j为第j个候选能源 站点； ai为第i个负荷点的需求量； dij为第i个负荷点到第j个候选能源站点的最短距离； p权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114529123 A 2为所选候选能源站点的数 目； xj表示候选能源站点j是否被选中， 若是， 则xj＝1， 否则xj＝ 0； yij表示需求 点i是否由候选设施点j提供服 务， 若是， yij＝1， 否则yij＝0 。 4.根据权利要求3所述的一种城市智慧能源网络分级规划方法， 其特征是： 所述步骤4 具体为： 步骤4.1： 建立目标函数， 目标函数的选择遵循 “3E”协调发展， 实现总成本最小、 碳排放 最低和能源利用效率 最高； 步骤4.2： 建立通用模型采用关注 “势”和“流”的潮流模型， 通用的潮流模型方程表示 为： 节点模型或支路模型描述了网络局部的潮流关系， 对整个网络的计算需要对每个节点 或支路进 行模型应用； 节点 ‑支路关联矩阵被用来描述节 点间的联通关系， 当i， j为网络k中 中的任意两个节点， 若由节点i流向j， 若由节点j流向i， 若两节点之间无流 动， 步骤4.3： 确定约束条件为了使模型获得唯一解或最优解， 需要对上述模型进行约束， 采用冷热电功率平衡约束、 设备容量约束、 状态变量约束、 配电网重构约束、 配气站及配送 管网容量约束、 负荷损失约束； 步骤4.4： 进行优化进行城市智慧能源网络稳态潮流计算方法， 包括电网、 热网和气网 独立潮流计算方法和耦合能源网络联合潮流计算方法。 5.根据权利要求4所述的一种 城市智慧能源 网络分级规划方法， 其特征是： 所述电网潮 流计算具体为： 电网S的两个子区域A和B通过联络线支路ij互联， 通过对支路ij引 入两个虚拟发电节 点和两个虚拟发电机， 从而 “断开联络线”， 每一个引入的虚拟发电机节点， 对应一组变 量xb1 (xb2)； 为了避免对同一节点的重复 复制， 两个虚拟发电机的添加位置设置在联络线中点 边界信息可表示 为： xb1＝{Pxb1,Qxb1,Vxb1, θxb1} xb2＝{Pxb2,Qxb2,Vxb2, θxb2}                                   (3) 边界约束表示 为： θ(x)＝ξ1xb1‑ξ2xb2＝0                                      (4) 其中， ξ1＝diag(I,I,I,I)， ξ2＝diag(‑I,‑I,I,I)； 设ε为收敛精度， 若边界节点变量满足|ξ1xb1‑ξ2xb2|≤ε， 则联络线边界收敛； 当电力网 络全部子区域间边界收敛， 则电力网络 收敛； 收敛后的分布式并行潮流计算结果等效于串 行潮流计算结果。 6.根据权利要求5所述的一种 城市智慧能源 网络分级规划方法， 其特征是： 所述热网潮 流计算具体为： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114529123 A 3