综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数据的处理方法及装置制造方法

综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数据的处理方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数据的处理方法及装置，其公开的方法步骤是：1)建立基础样本数据累积模块、工作流程设计模块和数据综合分析处理模块；2)利用基础样本数据累积模块采集并储存各区域建筑的地理位置信息、建筑面积及性质信息、人口密度信息、产业规模及产业结构信息、所属的能源分布详细信息，形成基础样本数据库；3)由工作流程设计模块通过步骤1)的基础样本数据库进行综合负荷的时序分布预测，设计相应的数据处理步骤和数据处理程式；4)数据综合分析处理模块对区域建筑冷热电负荷预测数据进行综合分析计算处理，对应的公开了其处理方法的装置，本发明为不同能源利用打下良好的基础和提供相关依据。
【专利说明】综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数据的处理方法 及装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及于一种综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数据的处理方法及 装置，适用于城市规划建设能源预测规划处理。属于低碳经济发展【技术领域】。

【背景技术】
[0002] 国内综合能源利用规划是新近在低碳经济发展下的新领域，主要对城市的一个特 殊区域（从一个大型开发区，园区或者一座建筑）会推广新型能源独立供给模式，提高能源 利用的清洁性和利用效率。此类工程的规划及前期研究则需要综合负荷预测方法作为能源 配置的基础和依据。
[0003] 现有技术中，一般是采用单一的电力或热力负荷预测方法，主要从国民经济发展， 地域建设的发展角度出发，以历史演变以及地块负荷密度为依据，由单一能源或负荷形式 出发，对区域内的电力或热力负荷以及用量进行预测，以此作为电力设备以及建筑设计的 相关依据。由于这种单一的电力或热力负荷的预测算法，主要是采用地块密度法或者历史 数据演推法，存在如下缺陷：仅从单一负荷角度出发，没有进行各类负荷相互影响的因素分 析，没有考虑可再生能源以及清洁能源综合利用，没有考虑电力、冷量和热力负荷以及相互 之间的相互影响，因此，这种单一的负荷预测口只是单一结果，造成重复测试以及总体测试 结果不准确，浪费人力和时间，无法解决综合能源利用规划问题。


【发明内容】

[0004] 本发明的目的之一，是为了解决现有电力或热力负荷的预测算法和技术采用单一 的能源或负荷作为依据进行分析处理，无法满足现有可再生能源和清洁能源对综合的考虑 电力、冷量和热力负荷的问题，提供一种综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数据的 处理方法。
[0005] 本发明的目的之二，是为了提供一种综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数 据的处理装置。
[0006] 本发明的目的之一可以通过以下技术方案实现：
[0007] 综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数据的处理方法，其特征在于包括如下 步骤：
[0008] 1)建立基础样本数据累积模块、工作流程设计模块和数据综合分析处理模块； [0009] 2)利用基础样本数据累积模块采集并储存各区域建筑的地理位置信息、建筑面积 及性质信息、人口密度信息、产业规模及产业结构信息、所属的能源分布详细信息，形成基 础样本数据库；
[0010] 3)由工作流程设计模块通过步骤1)的基础样本数据库进行综合负荷的时序分布 预测，设计相应的数据处理步骤和数据处理程式，该数据处理程式包括数据输入、历史数据 库调用、负荷详细分析和宏观时间尺度合成四个部分，在处理程式中，将规划中的建筑区域 按照一定原则划分成相应大小的用电单元，利用典型的负荷曲线以及建筑模型数据库进行 调用合成，形成设计数据库，再根据所述设计数据库预测相应单元中能源分布的地理位置、 数量；
[0011] 4)数据综合分析处理模块对区域建筑冷热电负荷预测数据进行综合分析计算处 理，方法如下：
[0012] 4-1)采用多种能源宏观综合分析法，利用典型负荷曲线的时域分析技术，在综合 能源利用冷热电负荷的互相替代关系，以整体能源为研究对象区域能源平衡关系对各类能 源方案的比较进行研究，同时以一次能源总量、电、冷、热多指标输出，为综合能源划提供多 方位参考；
[0013] 4-2)采用同时间尺度综合输出法，利用不同时间尺度的多层次拟合及分裂的算 法，实现从年份到分时的不同时间尺度实现各类能源需求的转换，从分时的模拟数据到分 年的整体能源需求合成，为综合能源划提供多方位的参考数据；
[0014] 4-3)利用仿真和数据分析算法，采用数据挖掘指标和综合计算方法技术，通过对 负荷和能源消耗的综合分析方法，结合区域规划的要求，由冷热电之间的相互影响机理精 确预测冷，热，电负荷以及整体能源的各类数据，为综合能源划提供多方位的参考数据。
[0015] 本发明的目的之一可以通过以下技术方案实现：
[0016] 进一步地，所述基础样本数据累积模块的能源分布详细信息包括有各区域中的 冷、热、电及能源总量各种信息，为综合能源划提供多方位的参考数据。
[0017] 进一步地，所述数据综合分析处理模块推算出各区域的能源使用状况呈负荷曲线 式、建筑模型式或列表式呈现在计算机的显示屏上。
[0018] 进一步地，所述数据综合分析处理模块推算出各区域的能源使用状况呈不同颜色 呈现在计算机显示屏虚拟地图的具体的地位位置上。
[0019] 本发明的目的之二可以通过以下技术方案实现：
[0020] 综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数据的处理装置，其结构特点在于：包 括基础样本数据累积模块、工作流程设计模块和数据综合分析处理模块，所述的基础样本 数据累积模块具有采集并储存各区域建筑的地理位置信息单元、建筑面积及性质信息单 元、人口密度信息单元、产业规模及产业结构信息单元、时间及所属的能源分布信息单元的 电路结构，形成基础样本数据库；所述的工作流程设计模块具有储存输入的建筑资料和产 业资料电路结构，具体包括：建筑的地理位置资料单元、建筑面积及性质资料单元、人口密 度资料单元、时间或产业规模结构资料单元和接收及调用基础样本数据累积模块内数据库 的相关能源分布信息；所述的数据综合分析处理模块为数据综合分析计算处理技术，根据 工作流程设计模块中输出的相关能源分布信息进行分析处理，即可推算出各区域的能源使 用状况，并直观体现在计算机的显示屏上。
[0021] 本发明具有以下突出的有益效果：
[0022] 1、本发明涉及的区域建筑冷热电负荷预测数据的处理方法综合了各区域建筑的 地理位置、建筑面积及性质、人口密度和产业规模结构多元化的数据，从整体的能源规划视 角出发，考虑电力、冷、热综合负荷预测，系统地精确进行一个实际区域（从一个大型开发 区，园区或者一座建筑）的电热冷预测，分析其间相应的转换关系，为能源综合利用，不同 能源利用方案的必选打下良好的基础。
[0023] 2、本发明涉及的各区域建筑冷热电负荷预测数据处理方法可以应用在区域综合 能源规划中的综合负荷预测中，通过建立电、冷、热负荷预测的数据基础库，对相互各类负 荷特性进行研究，建立负荷综合指标的分析，最后对相关的区域能够得到综合负荷预测值， 为综合能源规划、能源利用配置提供相关依据。
[0024] 3、本发明涉及的区域建筑冷热电负荷预测数据的处理装置，可针对不同的区域及 特点，提供准确可靠的负荷预测数据，并以此为基础，通过整体能量平衡研究，提供优化的 区域综合能源配置形式和配置方案，并向用户提供优化的运行方案，实现高效、经济、低碳、 可靠的能源系统，其成果可应用于综合能源规划、前期设计和运行应用，对巩固和提升能源 电力规划在工程实施中在相关领域的技术地位和影响力具有重要意义。

【专利附图】

【附图说明】
[0025] 图1和图2为本发明的区域建筑冷热电负荷预测数据的处理装置的原理方框图。
[0026] 图3为本发明涉及的区域负荷曲线合成的界面示意图。
[0027] 图4和图5为本发明的典型城市区域历年能源总的损耗曲线。
[0028] 图6为本发明的综合能源（冷负荷）预测结果示意图。
[0029] 图7为本发明合成能源需求预测流程图。
[0030] 图8和图9为本发明的典型区域总体电负荷的典型输出示意图。

【具体实施方式】
[0031] 参照图1和图2,本实施例涉及的综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数据 的处理装置，包括基础样本数据累积模块1、工作流程设计模块2和数据综合分析处理模块 3,所述的基础样本数据累积模块1具有采集并储存各区域建筑的地理位置信息单元4、建 筑面积及性质信息单元5、人口密度信息单元7、产业规模及产业结构信息单元6、时间及所 属的能源分布信息单元的电路结构，形成基础样本数据库；所述的工作流程设计模块2具 有储存输入的建筑资料和产业资料电路结构，具体包括：建筑的地理位置资料单元4、建筑 面积及性质资料单元5、人口密度资料单元7、时间或产业规模结构资料单元6和接收及调 用基础样本数据累积模块1内数据库的相关能源分布信息；所述的数据综合分析处理模块 3为数据综合分析计算处理技术，根据工作流程设计模块2中输出的相关能源分布信息进 行分析处理，即可推算出各区域的能源使用状况，并直观体现在计算机的显示屏上。
[0032] 参照图3-图9,本实施例涉及的综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数据的 处理方法，其特征在于包括如下步骤：
[0033] 1)建立基础样本数据累积模块1、工作流程设计模块2和数据综合分析处理模块 3 ；
[0034] 2)利用基础样本数据累积模块1采集并储存各区域建筑的地理位置信息4、建筑 面积及性质信息5、人口密度信息7、产业规模及产业结构信息6、所属的能源分布详细信 息，形成基础样本数据库；
[0035] 3)由工作流程设计模块2通过步骤1)的基础样本数据库进行综合负荷的时序分 布预测，设计相应的数据处理步骤和数据处理程式，该数据处理程式包括数据输入（11)、历 史数据库调用12、负荷详细分析13和宏观时间尺度合成14四个部分，在处理程式中，将规 划中的建筑区域按照一定原则划分成相应大小的用电单元，利用典型的负荷曲线以及建筑 模型数据库进行调用合成，形成设计数据库，再根据所述设计数据库预测相应单元中能源 分布的地理位置、数量；
[0036] 4)数据综合分析处理模块3对区域建筑冷热电负荷预测数据进行综合分析计算 处理，方法如下：
[0037] 4-1)采用多种能源宏观综合分析法，利用典型负荷曲线的时域分析技术，在综合 能源利用冷热电负荷的互相替代关系，以整体能源为研究对象区域能源平衡关系对各类能 源方案的比较进行研究，同时以一次能源总量、电、冷、热多指标输出，为综合能源划提供多 方位参考；
[0038] 4-2)采用同时间尺度综合输出法，利用不同时间尺度的多层次拟合及分裂的算 法，实现从年份到分时的不同时间尺度实现各类能源需求的转换，从分时的模拟数据到分 年的整体能源需求合成，为综合能源划提供多方位的参考数据；
[0039] 4-3)利用仿真和数据分析算法，采用数据挖掘指标和综合计算方法技术，通过对 负荷和能源消耗的综合分析方法，结合区域规划的要求，由冷热电之间的相互影响机理精 确预测冷，热，电负荷以及整体能源的各类数据，为综合能源划提供多方位的参考数据。
[0040] 进一步地，所述基础样本数据累积模块1的能源分布详细信息包括有各区域中的 冷、热、电及能源总量各种信息，为综合能源划提供多方位的参考数据。
[0041] 进一步地，所述数据综合分析处理模块3推算出各区域的能源使用状况呈负荷曲 线式、建筑模型式或列表式呈现在计算机的显示屏上。
[0042] 进一步地，所述数据综合分析处理模块3推算出各区域的能源使用状况呈不同颜 色呈现在计算机显示屏虚拟地图的具体的地位位置上。
[0043] 本实施例中：
[0044] 所述的基础样本数据累积模块1采集多种实际建筑产业能源需要样本的采集与 综合分析的基础数据；所述的工作流程设计模块2构建输入系统，按各类输入搜索在基础 样本数据累积模块1内索取及结合历史数据分析，输出适合综合能源相关结果；所述的数 据综合分析处理模块3构成数据综合分析处理单元，对工作流程设计模块2中在基础样本 数据累积模块1搜索的相关综合能源数据进行分析处理。所述的基础样本数据累积模块1 采集的数据输出为工作流程设计模块2索取提供基本数据，工作流程设计模块2根据输入 在基础样本数据累积模块1索取的相关数据输出至数据综合分析处理模块3,由数据综合 分析处理模块3进行计算分析处理得出合理的能源分布预测数据。
[0045] 所述基础样本数据累积模块1的能源分布详细信息包括有各区域中的冷、热、电 及能源总量各种信息，包括有建立完整的能源消耗及电、热、冷综合预测模型，该预测模型 包括由各区域建筑的地理位置4、建筑面积及性质5、人口密度7和产业规模结构6的多元 化数据库构成及不同类型产业的负荷特性曲线，所述的数据库包括有数据输入；所述的工 作流程设计模块2通过基础样本数据累积模块1数据库进行综合负荷的时序分布预测，设 计了相应的数据处理步骤并编制了相关的处理系统，该处理系统包括有数据输入单元11， 历史数据库调用单元12、负荷详细分析单元13、宏观时间尺度合成单元14四个部分组成， 在处理系统中，将规划中的建筑区域按照一定原则划分成相应大小的用电单元，利用典型 的负荷曲线以及建筑模型数据库进行调用合成，根据设计数据库预测相应单元中能源分布 的地理位置、数量；所述数据综合分析处理模块3的推算出各区域的能源使用状况可呈负 荷曲线式、建筑模型式或列表式呈现在计算机的显示屏上或以不同颜色呈现在计算机显示 屏虚拟地图的具体的地位位置上，如图4至图8所示。即所述的数据综合分析处理模块3 综合能源，区域内冷热电负荷与一次能源的关系分析，结合建立了一次能源数据相互转换 多方案综合分析、以及不同时间尺度能源转换输出的技术算法，算法的结果直观的显示在 计算机上。
[0046] 本发明涉及的一种负荷综合预测方案，包括：（1)各类实际建筑及产业的数据模 型及分析成果积累，（2)预测分析流程设计，（3)各类数据模型的综合数据处理技术（包括 的能源相互转，不同时间尺度互相转换的数据处理的出力算法。以此可以对复杂可变的能 源系统进行多种利用情景下的能源预测，提供多尺度的能源需求预测结果。为综合能源规 划提供相关的依据。
[0047] 1)建立完整的能源消耗及电、热、冷综合预测模型，根据南方地区及北方地区的具 体调研，积累了 200多座（类型）的建筑的数据库以及不同类型产业的负荷特性曲线。对于 不同尺度的区域，均可通过人口经济发展、建筑性质及面积、产业发展等多个数据的输入。 [0048] 适合于电力系统各类负荷预测的建筑模型仿真结果：
[0049] 2)通过本技术及配套数据库进行综合负荷的时序分布预测。设计了相应的数据处 理步骤并编制了相关的处理工具软件，将规划中的建筑区域按照一定原则划分成相应大小 的用电单元，利用典型的负荷曲线（收集了数百个实际案例，建立了不同行业数据库）以及 建筑模型数据库进行调用合成。根据设计数据库预测相应单元中能源分布的地理位置、数 量。利用数据输入单元，历史数据库调用单元、负荷详细分析单元、宏观时间尺度合成单元 等四个部分组成。
[0050] 本发明可针对不同的区域及特点，提供准确可靠的负荷预测数据，并以此为基础， 通过整体能量平衡研究，提供优化的区域综合能源配置形式和配置方案，并向用户提供优 化的运行方案，实现高效、经济、低碳、可靠的能源系统，其成果可应用于综合能源规划、前 期设计和运行应用，对巩固和提升能源电力规划在工程实施中在相关领域的技术地位和影 响力具有重要意义。该综合负荷预测方法，已在广州中新知识城、前海地区综合能源规划， 深圳低碳城可研等多项工作中得到有效应用。
[0051 ] 分别进行单独的电力，热力以及冷负荷预测，并最后将各类数据汇总。其缺点在于 在建筑面积，发展情况等统计分析会进行相对重复的工作。而且在能源配置与电冷热负荷 相互影响的分析上会相对繁杂与困难。同时，传统的能源需求预测仅从单一时间尺度出发， 很难达到运行方式精细分析的结果。
[0052] 基于实际负荷模型下的行业及建筑数据库积累及分析技术及成果是多时间尺度 下综合负荷预测的重要基础，其中包括在全国各地采集的积累了 200多座（类型）的建筑 的数据库以及不同类型产业的负荷特性曲线及相关的负荷特性分析的相关量化的结论。
[0053] 本发明有效结合了数学建模手段，使得对城市区域的能源需求进行精确的描述。 该发明具有大量实测数据作为技术支持，构造了综合能源预测的方法步骤，同时也编写了 相关的软件进行模拟。其中也应用了能源综合处理法以及能源需求尺度转换法得到从分年 到分时的各类能源需求预测结果，为综合能源规划的多方位需求提供了依据，有助于提高 整个能源系统的效率和经济效益。
【权利要求】
1. 综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数据的处理方法，其特征在于包括如下步 骤： 1) 建立基础样本数据累积模块（1)、工作流程设计模块（2)和数据综合分析处理模块 (3)； 2) 利用基础样本数据累积模块（1)采集并储存各区域建筑的地理位置信息（4)、建筑 面积及性质信息（5)、人口密度信息（7)、产业规模及产业结构信息（6)、所属的能源分布详 细信息，形成基础样本数据库； 3) 由工作流程设计模块（2)通过步骤1)的基础样本数据库进行综合负荷的时序分布 预测，设计相应的数据处理步骤和数据处理程式，该数据处理程式包括数据输入（11)、历史 数据库调用（12)、负荷详细分析（13)和宏观时间尺度合成（14)四个部分，在处理程式中， 将规划中的建筑区域按照一定原则划分成相应大小的用电单元，利用典型的负荷曲线以及 建筑模型数据库进行调用合成，形成设计数据库，再根据所述设计数据库预测相应单元中 能源分布的地理位置、数量； 4) 数据综合分析处理模块（3)对区域建筑冷热电负荷预测数据进行综合分析计算处 理，方法如下： 4-1)采用多种能源宏观综合分析法，利用典型负荷曲线的时域分析技术，在综合能源 利用冷热电负荷的互相替代关系，以整体能源为研究对象区域能源平衡关系对各类能源方 案的比较进行研究，同时以一次能源总量、电、冷、热多指标输出，为综合能源划提供多方位 参考； 4-2)采用同时间尺度综合输出法，利用不同时间尺度的多层次拟合及分裂的算法，实 现从年份到分时的不同时间尺度实现各类能源需求的转换，从分时的模拟数据到分年的整 体能源需求合成，为综合能源划提供多方位的参考数据； 4-3)利用仿真和数据分析算法，采用数据挖掘指标和综合计算方法技术，通过对负荷 和能源消耗的综合分析方法，结合区域规划的要求，由冷热电之间的相互影响机理精确预 测冷，热，电负荷以及整体能源的各类数据，为综合能源划提供多方位的参考数据。
2. 根据权利要求1所述的综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数据的处理方法， 其特征在于：所述基础样本数据累积模块（1)的能源分布详细信息包括有各区域中的冷、 热、电及能源总量各种信息，为综合能源划提供多方位的参考数据。
3. 根据权利要求1或2所述的综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数据的处理方 法，其特征在于：所述数据综合分析处理模块（3)推算出各区域的能源使用状况呈负荷曲 线式、建筑模型式或列表式呈现在计算机的显示屏上。
4. 根据权利要求1或2所述的综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数据的处理方 法，其特征在于：所述数据综合分析处理模块（3)推算出各区域的能源使用状况呈不同颜 色呈现在计算机显示屏虚拟地图的具体的地位位置上。
5. 综合能源规划中区域建筑冷热电负荷预测数据的处理装置，其特征在于：包括基础 样本数据累积模块（1)、工作流程设计模块（2)和数据综合分析处理模块（3)，所述的基础 样本数据累积模块（1)具有采集并储存各区域建筑的地理位置信息单元（4)、建筑面积及 性质信息单元（5)、人口密度信息单元（7)、产业规模及产业结构信息单元（6)、时间及所属 的能源分布信息单元的电路结构，形成基础样本数据库；所述的工作流程设计模块（2)具 有储存输入的建筑资料和产业资料电路结构，具体包括：建筑的地理位置资料单元（4)、建 筑面积及性质资料单元（5)、人口密度资料单元（7)、时间或产业规模结构资料单元（6)和 接收及调用基础样本数据累积模块（1)内数据库的相关能源分布信息；所述的数据综合分 析处理模块（3)为数据综合分析计算处理技术，根据工作流程设计模块（2)中输出的相关 能源分布信息进行分析处理，即可推算出各区域的能源使用状况，并直观体现在计算机的 显示屏上。
【文档编号】G06Q50/06GK104063805SQ201410321589
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】王路, 胡波, 黄豫, 孙文龙, 曹毅, 刘泽鑫 申请人:中国能源建设集团广东省电力设计研究院