(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 202211017050.1 (22)申请日 2022.08.23 (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 朱丽　董轶欣　孙勇　 (74)专利代理 机构 天津市三利专利商标代理有 限公司 12107 专利代理师 李文洋 (51)Int.Cl. G06Q 30/02(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) H02J 3/00(2006.01) (54)发明名称 在规整区域内快速生成风光混合能源系统 优化配置方案及减碳计算预测方法 (57)摘要 本发明涉及低碳建筑技术集成设计技术领 域， 特别是一种在规整区域内快速生成风光混合 能源系统优化配置方案及减碳计算预测方法， 包 括下述步骤： 划定需要布置光伏与小型风力发电 机的几何区域； 校验光伏与小型风力发电机装机 范围； 建立反馈配置信息与 PV板材、 SWT机组基准 信息的参数化模 型， 结合光伏与风力产能原理性 计算公式形成产量模拟计算内核； 提取地区全年 环境信息 大数据。 本发明的方法流程通过参数化 程序建立建筑几何形体与风光混合能源系统产 能计算结果相互反馈的快速通道， 解决了现有流 程中需要分繁琐 的三个阶段以实现建筑片区风 光混合能源系统最优配置方案设计， 使设计师不 需要手动对比与修改方案， 提高了设计效率。 权利要求书1页 说明书9页 附图3页 CN 115311021 A 2022.11.08 CN 115311021 A 1.一种在规整区域内快速生成风光混合 能源系统优化配置方案及减碳计算预测方法， 其特征在于， 包括下述 步骤： 步骤1， 划定需要布置光伏与小型风力发电机的几何区域； 步骤2， 校验光伏与小型风力发电机装机范围； 步骤3， 建立反馈配置信息与PV板材、 SWT机组基准信息的参数化模型， 结合光伏与风力 产能原理性计算公式形成产量模拟计算内核； 步骤4， 提取地区全年环境信息大数据， 将区域内太阳轨迹路径、 辐射强度信息、 园区局 部风速信息带入产量模拟计算内核； 步骤5， 确定PV板材布置 工作面逐时辐照情况， 设定运 算条件带入产量模拟计算内核； 步骤6， 确定SWT机组布置 工作面逐时风速情况， 设定运 算条件带入产量模拟计算内核； 步骤7， 整合 步骤4、 步骤5、 步骤6信息， 建立 参数化产量计算模型； 步骤8， 基于步骤7可生成针对既有确定方案的计算运算器， 可进行风光混合能源系统 产电量计算分析、 初投资成本计算分析与减碳 量计算分析； 步骤9， 基于步骤7可生成针对不确定方案的优化运算器， 确定光伏与小型风力发电机 装机容量范围后可通过进化 算法获得 特定区域内的风 光混合能源系统的最优配置方案 。 2.根据权利要求1所述的在规整区域内快速生成风光混合 能源系统优化配置方案及减 碳计算预测方法， 其特征在于， 步骤1中， 在Rhino软件中建立基础几何形体后导入 Grasshopper平台。 3.根据权利要求1所述的在规整区域内快速生成风光混合 能源系统优化配置方案及减 碳计算预测方法， 其特征在于， 利用Grasshopper平台下， 本专利编程开发的 “凯特一键光 伏”程序确定光伏与小型风力发电机的最大装机容 量范围。 4.根据权利要求1所述的在规整区域内快速生成风光混合 能源系统优化配置方案及减 碳计算预测方法， 其特征在于， 步骤3、 4中， 在Grasshopper平台下建立参数化模型， 通过平 台中Ladybug程序形成产量模拟计算内核。 5.根据权利要求1所述的在规整区域内快速生成风光混合 能源系统优化配置方案及减 碳计算预测方法， 其特征在于， 步骤5中， 在 “凯特一键光伏 ”程序中导入EPW格式气象信息， 提取区域内太阳轨 迹路径、 辐射强度信息与风环境数据信息 。 6.根据权利要求1所述的在规整区域内快速生成风光混合 能源系统优化配置方案及减 碳计算预测方法， 其特征在于， 步骤8中， 在 “凯特一键光伏 ”程序中输入确定的光伏与小型 风力发电机装机容量配置数据， 结果将包括以Kwh为单位的光伏电能产量、 小 型风力发电系 统电能产量、 混合能源系统综合电能产量、 系统初投资成本与系统运行年减碳 量。 7.根据权利要求1所述的在规整区域内快速生成风光混合 能源系统优化配置方案及减 碳计算预测方法， 其特征在于， 步骤9中， 在 “凯特一键光伏 ”程序中输入光伏与小型风力发 电机装机容量范围后， 通过平台中TT  Toolbox程序运行优化计算获得光伏产量最大的布置 方案。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115311021 A 2在规整区域内快速生成风光混合能源系统优化配置方案及减 碳计算预测方 法 技术领域 [0001]本发明涉及低碳建筑技术集成设计技术领域， 特别是一种在规整区域内快速生成 风光混合能源系统优化配置方案及减碳计算预测方法。 背景技术 [0002]当前对建筑片区的可再生能源设计方案主要针对光伏系统发电与小型风力系统 发电设计， 流程主要分为三个阶段， 第一阶段是根据能源设计师依据环境分析软件对建筑 片区气象数据进行初步分析之后拟定关于光伏系统与小型风力发电系统的初步布置区域 与装机容量； 第二阶段是利用可再生能源产量计算软件对当前设计方案进 行模拟计算获得 系统整体模拟产电量； 第三 阶段是根据计算结果对比设计预定目标并进行调整方案， 如此 循环往复最 终实现产能较高的可再生能源系统配置方案。 这种设计方法的基本原理在于利 用分析太阳轨迹与场地各测试点风速， 进而分析环境数据与建筑物的位置 关系后依据镶嵌 在模拟软件中的产能计算公式进行计算， 这种方法受 限于设计师 的能源设计经验、 常规流 程思维定式和技术工具限制， 其存在对环境的分析精度较低与方案优化程度较弱且工作量 巨大的特点。 这种设计流程不但需要设计师拥有一定的可再生能源设计经验与市场投资分 析基础， 同时需要消 耗大量的时间与精力放在重复的结果对比与方案修改上， 因此并不适 合基层规划与建筑从业人员的工作需求。 当前随着我国 “双碳”政策的推进， 地方设计从业 人员对简单、 快捷的低碳建筑可 再生能源配置设计方法与实用工具的需求已迫在眉睫。 发明内容 [0003]本发明的目的是克服现有方法流程与应用技术的不足， 提供一种适用于中小型园 区规划设计与建筑方案阶段针对 特定区域的光伏(PV)与小 型风力发电(SWT)混合系统高效 配置方法， 解决了环境信息 分析与产能计算不连续、 多种模拟技术手段之 间相互不兼容、 结 果对比与修改重复低效反复的技术难题， 同时该方法整合原有繁琐的三个设计阶段， 为缺 乏能源设计经验的广大基层设计师提供一键式简洁高效的设计流 程与技术工具。 [0004]为实现本发明的目的所采用的技 术方案是： [0005]一种在规整区域内快速生成风光混合能源系统优化配置方案及减碳计算预测方 法， 其特征在于， 包括下述 步骤： [0006]步骤1， 划定需要布置光伏与小型风力发电机的几何区域； [0007]步骤2， 校验光伏与小型风力发电机装机范围； [0008]步骤3， 建立反馈配置信息与PV板材、 S WT机组基准信息的参数化模型， 结合光伏与 风力产能原理性计算公式形成产量模拟计算内核； [0009]步骤4， 提取地区全年环境信息大数据， 将区域内太阳轨迹路径、 辐射强度信息、 园 区局部风速信息带入产量模拟计算内核； [0010]步骤5， 确定PV板材布置工作面逐时辐照情况， 设定运算条件带入产量模拟计算内说　明　书 1/9 页 3 CN 115311021 A 3