多时空多类型可再生能源协同规划设计方法及设计平台与流程

本发明涉及可再生能源技术领域，特别涉及一种多时空多类型可再生能源协同规划设计方法及设计平台。

背景技术：

随着建筑节能的快速发展，可再生能源应用日益增多。包括电、气、热、冷等多种负荷类型以及耦合包括太阳能、风能、生物质能、浅层地热能等多种可再生能源形式的设计是当前高比例可再生能源系统的关键技术难题。现有的设计方法中，电、气、热、冷通常为相互孤立的设计和再集成，无法有效兼容各自系统的动态特性，且设计和分析工作也是孤立的，两者也无法有效的衔接。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多时空多类型可再生能源协同规划设计方法及设计平台，可以避免多种可再生能源相互孤立的设计和分析，实现了多种可再生能源、多种负荷类型及多时空的集成协同设计，操作简单，设计可靠且效率高。

为了达到上述目的，本发明提供了一种多时空多类型可再生能源协同规划设计方法，包括：

绘制可再生能源规划设计方案系统图；

根据所述可再生能源规划设计方案系统图建立可再生能源规划设计方案模型；

设置不同设备的容量；

进行初始工况计算；

根据所述初始工况的计算结果设置动态种群计算参数；

根据所述动态种群计算参数进行动态种群多工况计算；

输出所述动态种群多工况计算结果的综合评价和分析图形。

可选的，可再生能源包括太阳能、风能、生物质能和浅层地热能。

可选的，在cad环境下建立图形和操作的快捷菜单，所述快捷菜单用于实现所述可再生能源规划设计方案系统图的绘图和不同设备的更换。

可选的，在trnsys软件环境下建立所述可再生能源规划设计方案模型，并开发所述可再生能源规划设计方案模型的功能模块。

可选的，所述不同设备包括太阳能电池板、太阳能集热器、风力涡轮发电机、水源热泵、贮热水箱、蓄电池、冰蓄冷装置、生物质锅炉、蒸汽轮机、水泵、换热器、冷却塔、地埋管换热器中的一种或多种。

可选的，所述动态种群包括供电、供气、供热和供冷这四个范畴，设置动态种群计算参数的步骤具体包括：

按照一定原则进行各个设备的设计参数的动态组合；

利用运算指针对输入的设计参数进行计算。

可选的，利用运算指针对输入的设计参数进行计算时，每个设备的设计参数的种群设置包括种群数量，变化幅度和变化方向，所述变化幅度是针对所述初始工况计算时输入参数的百分比，所述变化方向是指增大或减小。

可选的，所述动态种群计算参数包括风力涡轮发电机总功率、太阳能光伏发电总功率、生物质联合供电供热机组、蓄电池总容量、太阳能集热器总面积、蒸汽轮机余热贮热水箱容量、太阳能集热器侧贮热水箱容量、水源热泵制冷总功率、水源热泵炙热总功率、埋管换热器数量、冷却塔风量、蓄冷装置总容量、土壤源水泵流量、地源热泵源侧水泵流量、冷却塔侧水泵流量中的一种或多种。

可选的，利用power-bi技术开发动态展示功能，以输出所述动态种群多工况计算结果的综合评价和分析图形。

可选的，所述综合评价包括电供需比、电供需比满足率、发电量占比关系、最大电负荷、生物质发电负荷率、蓄电池平均容量率、光伏发电等效小时数、风力发电等效小时数、光伏发电负荷率、风力发电负荷率、生物质发电供热效率、风力发电效率、光伏发电效率、上网电量、供热供需比、生活热水供需比、生活热水供需比满足率、供热量占比关系、最大生活热水负荷、生物质供热负荷率、生物质余热利用率、太阳能光热集热效率、太阳能光热集热量利用率、供暖供需比、供冷供需比、释冷供需比、制冷释冷供需比、供暖供需比满足率、供冷供需比满足率、最大日累计冷负荷量、最大冷负荷、最大供暖负荷、供暖量占比关系、散热侧占比关系、土壤取散热占比关系、蓄冰装置平均容量率、地源热泵供冷负荷率、地源热泵供热负荷率、制热地源热泵机组效率、制冷地源热泵机组效率、地源热泵负荷侧出水温度、土壤温度波动、综合能效中的一种或多种。

基于此，本发明还提供了一种多时空多类型可再生能源协同规划设计平台，用于实现所述的多时空多类型可再生能源协同规划设计方法，包括：

绘图模块，用于绘制可再生能源规划设计方案系统图；

建模模块，用于根据所述可再生能源规划设计方案系统图建立可再生能源规划设计方案模型；

参数设定模块，用于设置不同设备的容量以及用于设置动态种群计算参数

计算模块，用于进行初始工况计算，以及用于根据所述动态种群计算参数进行动态种群多工况计算；

结果输出模块，用于输出所述动态种群多工况计算结果的综合评价和分析图形。

本发明提供的多时空多类型可再生能源协同规划设计方法及设计平台，具有以下有益效果：

1)、使用该设计方法可以避免多种可再生能源相互孤立的设计和分析，实现了多种可再生能源、多种负荷类型及多时空的集成协同设计；

2)、使用该设计方法可以实时计算得到系统设计的效率和可靠性，并进行调整，提高了系统的设计质量。

3)、该设计方法操作简单，易于扩展，可基于cad平台进行操作，相对于专业分析软件操作简单。

附图说明

本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明实施例提供的多时空多类型可再生能源协同规划设计方法的步骤图；

图2是本发明实施例提供的可再生能源规划设计方案系统图；

图3是本发明实施例提供的设置动态种群计算参数的界面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

如图1-图2所示，本实施例提供一种多时空多类型可再生能源协同规划设计方法，包括：

s1：绘制可再生能源规划设计方案系统图；

s2：根据所述可再生能源规划设计方案系统图建立可再生能源规划设计方案模型；

s3：设置不同设备的容量；

s4：进行初始工况计算；

s5：根据所述初始工况的计算结果设置动态种群计算参数；

s6：根据所述动态种群计算参数进行动态种群多工况计算；

s7：输出所述动态种群多工况计算结果的综合评价和分析图形

首先，执行步骤s1，绘制可再生能源规划设计方案系统图，具体步骤如下：

获取设计区域的建筑类型和建筑基本信息，获取预设的负荷类型和预设的可再生能源类型，以及获取图纸类型。

根据所述建筑类型、建筑基本信息、预设的负荷类型、预设的可再生能源类型和图纸类型输出可再生能源规划设计方案系统图，

本实施例中，所述设计区域例如可以是一个乡镇、片区。所述可再生能源包括太阳能、风能、生物质能和浅层地热能。所述图纸类型包括供电、供气、供热和供冷中的一种或多种。

进一步的，可在cad环境下建立图形和操作的快捷菜单，所述快捷菜单用于实现所述可所述再生能源规划设计方案系统图的绘图和不同设备的更换。围绕可再生能源规划设计方案的功能需求，在cad环境下，利用工具选型板功能开发设备、附件等图形模块可实现快速绘图功能，并嵌入可再生能源规划设计方案系统图，可实现系统图的快速绘制和修改，并采用vba语言开发调用菜单，可实现人机交互前端操作界面的快速调用。

本实施例中，所述可再生能源规划设计方案系统图中包括了各类建筑的使用所述可再生能源的参数信息。

然后执行步骤s2，根据所述可再生能源规划设计方案系统图建立可再生能源规划设计方案模型。本实施例中，可在trnsys软件环境下建立可再生能源规划设计方案模型，利用compaqvisualfortranv6.6开发自主的模块，实现满足可再生能源规划设计方案的功能模块开发。

本实施例中，可再生能源规划设计方案的功能模块包括太阳能光伏发电系统，太阳能热水系统，风能发电系统，生物质蒸汽轮机发电，生物质锅炉，地埋管热泵系统，可实现供电、供生活热水、供暖和空调负荷。

接着执行步骤s3，设置不同设备的容量。本实施例中，所述不同设备包括太阳能电池板、太阳能集热器、风力涡轮发电机、水源热泵、贮热水箱、蓄电池、冰蓄冷装置、生物质锅炉、蒸汽轮机、水泵、换热器、冷却塔、地埋管换热器中的一种或多种。

执行步骤s4-s5，进行初始工况计算，并根据所述初始工况的计算结果设置动态种群计算参数。本实施例中，设置好不同设备的容量后，可根据设计规范及相关参数进行初始工况计算，以便于后续快速、合理的选择动态种群计算参数。

本实施例中，所述动态种群包括供电、供气、供热和供冷这四个范畴，可在种群计算设置界面进行设置，为了减少运行工况和计算时间，可以同时进行一种范畴的动态种群设置，即供电、供热、供冷选择框选择1个进行计算，当然，也可以同时计算多个范畴的动态种群，本申请对此不作限制。

本实施例中，所述动态种群计算参数包括风力涡轮发电机总功率、太阳能光伏发电总功率、生物质联合供电供热机组、蓄电池总容量、太阳能集热器总面积、蒸汽轮机余热贮热水箱容量、太阳能集热器侧贮热水箱容量、水源热泵制冷总功率、水源热泵炙热总功率、埋管换热器数量、冷却塔风量、蓄冷装置总容量、土壤源水泵流量、地源热泵源侧水泵流量、冷却塔侧水泵流量中的一种或多种。

进一步的，设置动态种群计算参数的步骤具体包括：

按照一定原则进行各个设备的设计参数的动态组合；

利用运算指针对输入的设计参数进行计算。

运算指针对用户输入的设计参数进行计算，种群计算设置指可按照一定原则进行各个设备的设计参数的动态组合，从而增加计算工况。

进一步的，请参照图3，利用运算指针对输入的设计参数进行计算时，每个设备的设计参数的种群设置包括种群数量，变化幅度和变化方向，所述变化幅度是针对所述初始工况计算时输入参数的百分比，所述变化方向向上指正变化(增加方向)，变化方向向下指负变化(减少方向)。

然后执行步骤s6及步骤s7，根据所述动态种群计算参数进行动态种群多工况计算。本实施例中，种群计算指针对种群计算设置多工况的自动计算，然后输出所述动态种群多工况计算结果的综合评价和分析图形。具体计算时，可设置边界条件，所述边界条件例如是运行时间、日用水量、进水温度和气象参数中的一种或多种；然后设置关键评价参数评价标准，所述关键评价参数例如是生活热水供需比、生活热水供需比满足率；设置迭代计算边界条件，所述迭代计算边界条件包括计算季和/或收敛条件；然后根据所述边界条件、评价参数评价标准和迭代计算边界条件输出所述动态种群多工况计算结果的综合评价和分析图形。

本实施例中，利用power-bi技术开发动态展示功能，以输出所述动态种群多工况计算结果的综合评价和分析图形。动态展示模块实现多工况计算结果的综合评价和结果图形展示，用于设计方案的评价、分析和展示。

本实施例中，所述综合评价包括电供需比、电供需比满足率、发电量占比关系、最大电负荷、生物质发电负荷率、蓄电池平均容量率、光伏发电等效小时数、风力发电等效小时数、光伏发电负荷率、风力发电负荷率、生物质发电供热效率、风力发电效率、光伏发电效率、上网电量、供热供需比、生活热水供需比、生活热水供需比满足率、供热量占比关系、最大生活热水负荷、生物质供热负荷率、生物质余热利用率、太阳能光热集热效率、太阳能光热集热量利用率、供暖供需比、供冷供需比、释冷供需比、制冷释冷供需比、供暖供需比满足率、供冷供需比满足率、最大日累计冷负荷量、最大冷负荷、最大供暖负荷、供暖量占比关系、散热侧占比关系、土壤取散热占比关系、蓄冰装置平均容量率、地源热泵供冷负荷率、地源热泵供热负荷率、制热地源热泵机组效率、制冷地源热泵机组效率、地源热泵负荷侧出水温度、土壤温度波动、综合能效中的一种或多种中的一种或多种。具体指标解释见下表：

综上，本发明提供了一种多时空多类型可再生能源协同规划设计方法及设计平台，可以避免多种可再生能源相互孤立的设计和分析，实现了多种可再生能源、多种负荷类型及多时空的集成协同设计，操作简单，设计可靠且效率高。

此外还应该认识到，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。