[发明专利]区域能源系统的机房选址与管网设计的方法及其系统

说明书

本发明涉及一种区域能源系统的机房选址与管网设计的方法，其特征在于，该方法包括以下四个步骤：步骤(1)：针对待设计区域能源系统的目标区域收集所需的信息，并将这些信息输入计算机；步骤(2)：在收集的信息的基础上，借助于计算机生成多个候选机房的地理位置；步骤(3)：针对每一个可能的候选机房的位置，通过计算机使用一系列确定性算法进行管网的拓扑搜索，以生成原始的基础管网与修正后的管网；步骤(4)：针对步骤(3)中获得的设计方案中的每一个，通过计算机辅助选择一个或多个评估指标计算其评估值，以从中挑选出最为优化的区域能源系统的设计方案。本发明还涉及应用上述方法的计算机可读介质与系统。

技术领域

本发明涉及区域能源领域，具体地，涉及一种区域能源系统的机房选址与管网设计的方法，以及用于实现这些方法的系统和存储有能执行该方法的计算机程序代码的计算机可读介质。

背景技术

近年来，区域能源系统作为一种经过验证的能源解决方案，由于其诸多的优点(如提高能源利用效率，降低化石能源消耗，减少二氧化碳排放量等)越来越受到人们的青睐，区域能源系统在全球越来越多的城市被部署使用。

广义上，区域能源系统被定义为：“在某个特定的区域内，人们生产、生活所需的各种形式、各种品位能源被合理地、集成地、高能效地生产、输配、利用与耗散”。狭义上，区域能源系统被定义为：“区域供暖、区域制冷、区域供电以及解决区域能源需求的能源系统的综合集成。这里所指的区域，可以是行政划分的街区，也可以是各种园区，或是一个建筑群等”。其中，特别是服务于建筑制冷、制热的区域制冷/制热系统在全世界范围内的各个城市不断涌现，不断发展，不断改进。区域制冷/制热系统通常包括由生产冷冻水的供冷系统/生产热水的制热系统构成的制冷/制热站、向建筑物等服务对象供冷/热的管网、以及热交换设备。

在区域能源(尤其是区域制冷制热)系统的设计阶段，机房(设备机房，用于容纳相关配套设施，包括制冷制热机组、蓄冷蓄热系统、输配水泵、自动控制设备等，以下简称为“机房”)的选址及管网(从机房输送分配冷热媒介到末端用户的管道网络，以下简称为“管网”)的设计是项目的重要部分。由于机房选址及管网设计是在项目的最初期阶段确定的，这影响着以后其他各方面深化设计的优化空间。并且，这两项不仅决定了项目的初期投资，同时也决定了区域能源系统在建成后运营过程中的可靠性和稳定性。

现有技术中，机房选址与管网设计主要分为以下三类：

1)完全依赖工程经验：设计人员或者工程师根据自己的经验完成机房选址和管网设计。

2)工程经验和水力计算软件相结合：设计人员或者工程师将初始设计输入专业的管网水力计算软件中，根据水力计算结果调整初始设计方案。

3)优化算法：确定一个优化目标，这个优化目标可能是全生命周期费用也可能是初始投资费用或者运维费用等，明确变量并建立优化目标的数学模型，用遗传算法等实现优化。

目前，大多数的区域能源系统的设计还是依赖于设计人员及工程师经验。工程师尽管在不同的项目中积累了宝贵的工程经验，然而由工程经验而来的设计方案很可能是一种可行的、结合工程实际的设计方案，但并不是最优的设计方案。而且，在项目初期阶段，客户需求、实际条件和限制等随时可能发生变化，工程师很难即时应对以给出多种不同的方案修改以供择优选择。

即使是配合水力计算软件调整和评估初始设计，工程师基于经验的思维框架也很难打破各种局限提供数量众多的不同设计方案，并且由于软件的模型搭建较为耗时，很难快速计算和评估多种方案，因而只能基于少数几种方案进行修整评估。这样数量级别的修整评估，对于从更大得多的数量级(例如，几十、几百、几千，甚至更多)的设计方案中找到最优方案意义不大。