CN105719218B - 一种生态城市系统及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种生态城市系统及其构建方法，涉及城市规划技术领域，以解决能源系统布局得不到有效优化，所导致的城市能源供需不平衡和能源利用效率低的问题。该生态城市系统包括能源系统模块、城市网格模块、用地类型匹配模块、网格填充模块及网格检测模块，利用能源系统模块对用能建筑单元进行能源分配，形成包含重置用能建筑单元和重置能源站的能源系统单元，利用用地类型匹配模块和网格填充模块将该能源系统单元中的重置用能建筑单元填充至对应的城市网格中，并通过网格检测模块确保所有城市网格均得到填充。本发明提供的生态城市系统用于城市规划。

Description

一种生态城市系统及其构建方法

技术领域

本发明涉及城市规划技术领域，尤其涉及一种生态城市系统及其构建方法。

背景技术

目前，随着城市化的进程的加快以及人口的快速增加，现有的城市能源服务模式以及城市能源的承载能力已不能满足人们的需求，人们逐渐开始关注如何提高能源的综合利用效率，以使城市能够可持续发展。

但是由于现有的城市建设是基于传统的城市规划设计而成的，而传统的城市规划大多以城市用地为核心对象，从城市总体规划到城市功能分区再到建筑设计，而缺乏对能源利用的规划，不能真正有效地与城市模型构建中的城市用地、空间布局、建筑等各个因素结合，可见，整个城市规划过程中能源规划只是作为配套规划以满足城市规划的需求，因而，能源系统布局得不到有效优化，从而导致城市能源供需不平衡，能源综合利用效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生态城市系统及其构建方法，以解决能源系统布局得不到有效优化，所导致的城市能源供需不平衡和能源利用效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种生态城市系统，包括能源系统模块、城市网格模块、用地类型匹配模块、网格填充模块以及网格检测模块；所述能源系统模块包括用能建筑单元信息采集模块、用能建筑单元调整模块、能源站信息采集模块、能源站调整模块以及能源分配模块；

所述用能建筑单元信息采集模块用于采集用能建筑单元数据库中用能建筑单元的主要用地类型、服务半径以及经济供能半径；

所述用能建筑单元调整模块用于根据用能建筑单元对应的服务半径和经济供能半径，调整用能建筑单元的尺度，以得到重置用能建筑单元，所述重置用能建筑单元的主要用地类型与对应的所述用能建筑单元的主要用地类型相同，所述用能建筑单元信息采集模块采集所述重置用能建筑单元的最大用能负荷；

所述能源站信息采集模块用于采集能源站数据库中能源站的可利用能源，根据能源站数据库中能源站的可利用能源和能够满足所述重置用能建筑单元的最大用能负荷的能源站，以获取能够满足所述重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源；

所述能源站调整模块用于根据所述重置用能建筑单元的最大用能负荷，以及能够满足重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源，调整能够满足所述重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的规模和位置，以得到重置能源站；

所述能源分配模块用于将所述重置用能建筑单元的能源管道，以及所述重置能源站的能源管道连通以组成能源系统单元；

所述城市网格模块用于将城市用地网格化，形成由用地类型不同的若干城市网格组成的城市网络；

所述用地类型匹配模块用于将所述能源系统单元中重置用能建筑单元的主要用地类型，与所述城市网络中城市网格的用地类型进行匹配；

所述网格填充模块用于将匹配成功的所述重置用能建筑单元填充至对应所述城市网格；

所述网格检测模块用于检测所述城市网络中所有城市网格是否均填充有主要用地类型与所述城市网格的用地类型相匹配的重置用能建筑单元，用以在所有城市网格均填充有所述重置用能建筑单元时，生成生态城市系统，在所有城市网格没有全部填充有所述重置用能建筑单元时，启动用能建筑单元信息采集模块。

本发明还提供了一种生态城市系统的构建方法，包括填充步骤和检测步骤；其中，

填充步骤为：

用能建筑单元信息采集模块采集用能建筑单元数据库中用能建筑单元的主要用地类型、服务半径以及经济供能半径；

用能建筑单元调整模块根据所述用能建筑单元对应的服务半径和经济供能半径，调整所述用能建筑单元的尺度，以得到重置用能建筑单元；所述重置用能建筑单元的主要用地类型与对应的所述用能建筑单元的主要用地类型相同；

所述用能建筑单元信息采集模块采集所述重置用能建筑单元的最大用能负荷；

能源站信息采集模块采集能源站数据库中能源站的可利用能源，根据能源站数据库中能源站的可利用能源和能够满足所述重置用能建筑单元的最大用能负荷的能源站，获取能够满足所述重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源；

能源站调整模块根据所述重置用能建筑单元的最大用能负荷，以及能够满足重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源，调整能够满足所述重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的规模和位置，以得到重置能源站；

能源分配模块将所述重置用能建筑单元的能源管道，以及所述重置能源站的能源管道连通以组成能源系统单元；

城市网格模块将城市用地网格化，形成由用地类型不同的若干城市网格组成的城市网络；

用地类型匹配模块将所述能源系统单元中重置用能建筑单元的主要用地类型，与所述城市网络中城市网格的用地类型进行匹配；

网格填充模块将匹配成功的所述重置用能建筑单元填充至对应所述城市网格中；

检测步骤为：网格检测模块检测所述城市网络中所有城市网格是否均填充有重置用能建筑单元；

如果是，则生成生态城市系统；如果否，则执行填充步骤。

与现有技术相比，本发明提供的生态城市系统具有以下效果：

本发明提供的生态城市系统中，将城市网格的用地类型通过用地类型匹配模块与重置用能建筑单元的主要用地类型进行匹配，利用网络填充模块将匹配成功的重置用能建筑单元填充至对应城市网格，并通过网格检测模块确保所有城市网格均填充了重置用能建筑单元，以生成生态城市系统。由于填充在城市网格中的重置用能建筑单元是通过用能建筑单元调整模块调整尺度获得的，且调整尺度的过程中，考虑了该用能建筑单元在主要用地类型确定后所受到的服务半径和经济供能半径的双重约束，这样不仅满足了重置用能建筑单元在配套服务需求上的要求，还优化了重置用能建筑单元的能源供应；而且，由于填充在城市网格中的重置用能建筑单元所连通的重置能源站的规模和位置是基于重置用能建筑单元的最大用能负荷，以及能够满足重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源确定的，这样重置能源站向重置用能建筑单元进行能源供应时，不仅能够提高能源利用效率，还能考虑到重置能源站周围环境的能源承载力，避免可利用能源的过度开发。可见，本发明提供的生态城市系统中，每个城市网格中填充的重置用能建筑单元的能源管道与对应的重置能源站的能源管道连通后，不仅满足了填充在城市网格中的重置用能建筑单元在配套服务需求上的要求，而且还能避免可利用能源的过度开发所造成的环境破坏，使得本发明提供的生态城市系统在可持续开发可利用能源的同时，提高填充在城市网格中的重置用能建筑单元对能源的利用效率。

另外，本发明提供的生态城市系统中，将城市用地网格化，形成由用地类型不同的若干城市网格组成的城市网络，每个城市网格中均填充有重置用能建筑单元，且该重置用能建筑单元和其对应的重置能源站组成能源系统，使得生态城市系统能够以能源系统单元为个体，从生态城市系统的微观层面将能源的承载力、能源供应效率与城市配套规划有机结合在一起，提升能源系统单元中重置用能建筑单元对能源的利用效率，并兼顾能源承载力，使得生态城市系统可持续运行，解决了现有城市能源系统布局不合理，所导致的城市能源供需不平衡和能源利用效率低的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的生态城市系统的结构图；

图2为本发明实施例中提供的主要用地类型调整结构图；

图3为本发明实施例中提供的第一种能源调峰结构图；

图4为本发明实施例中提供的第二种能源调峰单元结构图；

图5为本发明实施例中提供的第三种能源调峰单元的能源网络拓扑图；

图6本发明实施例中提供的城市网格中填充重置用能建筑单元的结构图；

图7为本发明实施例提供的生态城市系统的工作流程图；

图8为本发明实施例中提供的用能建筑单元内不同用地类型的建筑物调整工作流程图；

图9为本发明实施例中提供的第一种能源调峰结构的工作流程图；

图10为本发明实施例中提供的第二种能源调峰结构的工作流程图；

附图标记：

1-能源系统模块， 11-用能建筑单元信息采集模块；

12-用能建筑单元调整模块， 13-能源站信息采集模块；

14-能源站调整模块， 15-能源分配模块；

2-城市网格模块， 20-能源网络模块；

21-主要用地类型调整模块， 22-时段互补判定模块；

23-能源互补模块， 24-用能负荷承载判定模块；

25-能源站整合模块， 26-能源调峰模块；

3-用地类型匹配模块， 4-网格填充模块；

5-网格检测模块。

具体实施方式

为了进一步说明本发明实施例提供的生态城市系统及其构建方法，下面结合说明书附图进行详细描述。

请参阅图1和图7，本发明实施例提供的生态城市系统包括能源系统模块1、城市网格模块2、用地类型匹配模块3、网格填充模块4以及网格检测模块5；能源系统模块1包括用能建筑单元信息采集模块11、用能建筑单元调整模块12、能源站信息采集模块13、能源站调整模块14以及能源分配模块15；

用能建筑单元信息采集模块11的输入端与用能建筑单元数据库的输出端相连，用于采集用能建筑单元数据库中用能建筑单元的主要用地类型、服务半径以及经济供能半径；

用能建筑单元调整模块12的输入端与能建筑单元信息采集模块11的输出端相连，用于根据用能建筑单元对应的服务半径和经济供能半径，调整用能建筑单元的尺度以得到重置用能建筑单元，重置用能建筑单元的主要用地类型与对应的所述用能建筑单元的主要用地类型相同；用能建筑单元调整模块12的输出端与用能建筑单元信息采集模块11的输入端相连，用能建筑单元信息采集模块11还用于采集重置用能建筑单元的最大用能负荷；

能源站信息采集模块13的输入端分别与能源站数据库的输出端和用能建筑单元信息采集模块11的输出端相连，用于采集能源站数据库中能源站的可利用能源，根据能源站数据库中能源站的可利用能源和能够满足重置用能建筑单元的最大用能负荷的能源站，获取能够满足重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源；

能源站调整模块14的输入端分别与能源站信息采集模块13的输出端和用能建筑单元信息采集模块11的输出端相连，用于根据重置用能建筑单元的最大用能负荷，以及能够满足重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源，调整能够满足该重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的规模和位置，以得到重置能源站；

能源分配模块15的输入端分别与用能建筑单元调整模块12的输出端和能源站调整模块14的输出端连接，用于将重置用能建筑单元的能源管道，以及重置能源站的能源管道连通以组成能源系统单元；

城市网格模块2用于将城市用地网格化，形成由用地类型不同的若干城市网格组成的城市网络；

用能类型匹配模块3的输入端分别与能源分配模块15的输出端和城市网格模块2的输出端相连，用于将能源系统单元中重置用能建筑单元的主要用地类型，与城市网络中城市网格的用地类型进行匹配；

网格填充模块4的输入端与用地类型匹配模块3的输出端相连，网格填充模块4的输出端与城市网格模块2相连，用于将匹配成功的重置用能建筑单元填充至对应城市网格中；

网格检测模块5的输出端与用能建筑单元信息采集模块11相连，用于检测城市网络中所有城市网格是否均填充有重置用能建筑单元，以在城市网络中所有城市网格均填充有重置用能建筑单元时，生成生态城市系统，在城市网络中所有城市网格没有完全填充有重置用能建筑单元时启动用能建筑单元信息采集模块11。

请参阅图7，上述生态城市系统的工作流程包括以下步骤：

S1：填充步骤，填充步骤具体为：

S11：用能建筑单元信息采集模11块采集用能建筑单元数据库中用能建筑单元的主要用地类型、服务半径以及经济供能半径；

S12：用能建筑单元调整模块12根据所用能建筑单元对应的服务半径和经济供能半径，调整用能建筑单元的尺度，以得到重置用能建筑单元，重置用能建筑单元的主要用地类型与对应的用能建筑单元的主要用地类型相同；

S13：用能建筑单元信息采集模块11采集重置用能建筑单元的最大用能负荷；

S14：能源站信息采集模块13采集能源站数据库中能源站的可利用能源，根据能源站数据库中能源站的可利用能源和能够满足所述重置用能建筑单元的最大用能负荷的能源站，以获取能够满足重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源；

S15：能源站调整模块14根据重置用能建筑单元的最大用能负荷，以及能够满足重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源，调整能够满足重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的规模和位置，以得到重置能源站；

S16：能源分配模块15将重置用能建筑单元的能源管道，以及重置能源站的能源管道连通以组成能源系统单元；

S17：城市网格模块2将城市用地网格化，形成由用地类型不同的若干城市网格组成的城市网络中；

S18：用地类型匹配模块3将能源系统单元中重置用能建筑单元的主要用地类型，与城市网络中城市网格的用地类型进行匹配；

如果是，则执行步骤S19；如果否，则将能源系统单元中重置用能建筑单元的主要用地类型与步骤S17中下一个城市网格的用地类型进行匹配；

S19：网格填充模块将匹配成功的重置用能建筑单元填充至对应城市网格；

S2：检测步骤，检测步骤具体为：网格检测模块5检测城市网络中所有城市网格是否均填充有重置用能建筑单元；

如果是，则生成生态城市系统；如果否，则执行填充单元以启动用能建筑单元信息采集模块11。

通过上述生态城市系统的工作流程可知，本发明实施例提供的生态城市系统中，将城市网格的用地类型通过用地类型匹配模块3与重置用能建筑单元的主要用地类型进行匹配，利用网络填充模块4将匹配成功的重置用能建筑单元填充至对应城市网格，并通过网格检测模块5确保所有城市网格，均填充了重置用能建筑单元(重置用能建筑单元的主要用地类型与城市网格的用地类型相同)，以生成生态城市系统。由于填充在城市网格中的重置用能建筑单元是通过用能建筑单元调整模块12调整尺度获得的，且调整尺度的过程中，考虑了该用能建筑单元在用地类型确定后受到的服务半径和经济供能半径的双重约束，这样不仅满足了重置用能建筑单元在配套服务需求上的要求，还优化了重置用能建筑单元的能源供应；而且，由于填充在城市网格中的重置用能建筑单元所连通的重置能源站的规模和位置是基于重置用能建筑单元的最大用能负荷，以及能够满足重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源确定的，这样重置能源站向重置用能建筑单元进行能源供应时，不仅能够提高能源利用效率，还能考虑到重置能源站周围环境的能源承载力，避免可利用能源的过度开发。可见，本发明实施例提供的生态城市系统中，每个城市网格中填充的重置用能建筑单元的能源管道与对应的重置能源站的能源管道连通后，不仅满足了填充在城市网格中的重置用能建筑单元在配套服务需求上的要求，而且还能避免可利用能源的过度开发所造成的环境破坏，使得本发明实施例提供的生态城市系统在可持续开发可利用能源的同时，提高填充在城市网格中的重置用能建筑单元对能源的利用效率。

另外，本发明实施例提供的生态城市系统中，将城市用地网格化，形成用地类型不同的若干城市网格组成的城市网络，每个城市网格中均填充有重置用能建筑单元，且该重置用能建筑单元和其对应的重置能源站组成能源系统，使得生态城市系统能够以能源系统单元为个体，从生态城市系统的微观层面将能源的承载力、能源供应效率与城市配套规划有机结合在一起，提升能源系统单元中重置用能建筑单元对能源的利用效率，并兼顾能源承载力，使得生态城市系统可持续运行，解决了现有城市能源系统布局不合理，所导致的城市能源供需不平衡和能源利用效率低的问题。

值得注意的是，上述实施例中的用地类型可包括常见的居住用地、商业用地、工业用地等用地类型；最大用能负荷是按照用能建筑单元中建筑物的数量、间距、朝向等建筑物信息和用能建筑单元的主要用地类型确定的。

下面以用能建筑单元为居住用地为例，说明如何确定用能建筑单元的尺度。

按照该用能建筑单元的城市配套要求，其服务半径为500m，配套设施包括幼儿园、小学、公交站点、居住区商业中心、商业点、停车场、公共厕所及小型垃圾中转站等，而按照该用能建筑单元的经济供冷半径在1km，最佳经济供热半径为10km；综合分析后，确定了最小单元模块的最远两点距离(尺度)应控制在1km，这种方式确定了基于需求和能源综合效率最优的用能建筑单元的尺度，从微观层面将能源的承载力、效率提升与城市规划内容有机结合，解决了现有城市规划中能源约束融入的难题。

需要说明的是，上述城市网络中的所有重置用能建筑单元中的污水管道可以通到污水处理厂以进行污水处理，所有用能建筑单元的垃圾可以运输到垃圾处理厂，而且还可以将以热解、厌氧发酵等方式处理垃圾的垃圾处理厂和填充在城市网格中的重置用能建筑单元对应的重置能源站合并，进行发电和向重置用能建筑供能。

上述实施例中的用能建筑单元的经济半径是指满足用能建筑单元的用能需求下，从输配损耗和经济性角度而确定的建筑或区域与能源站之间的合理上限距离。上述实施例中的用能建筑单元的最大用能负荷是指建筑单元内不同功能建筑分时负荷叠加后所确定的峰值负荷。

而为了能够使重置用能建筑单元的分时负荷曲线更加平滑，上述实施例中的用能建筑单元信息采集模块11还用于采集重置用能建筑单元内所有建筑物的用地类型，以及根据重置用能建筑单元内所有建筑物的用地类型，获取重置用能建筑单元内不同用地类型的建筑物的分时负荷曲线；

用能建筑单元调整模块12用于叠加重置用能建筑单元内不同用地类型的建筑物的分时负荷曲线，形成重置用能建筑单元的分时负荷曲线，以及调整重置用能建筑单元内不同用地类型的建筑物的面积，使重置用能建筑单元内不同用地类型的建筑物的面积与所述重置用能建筑单元的分时负荷曲线匹配。

下面结合图8说明用能建筑单元内不同用地类型的建筑物调整工作流程为：

S111：用能建筑单元信息采集模块11采集重置用能建筑单元内所有建筑物的用地类型；

S112：用能建筑单元信息采集模块11根据重置用能建筑单元内所有建筑物的用地类型，获取重置用能建筑单元内不同用地类型的建筑物的分时负荷曲线；

S121：用能建筑单元调整模块12叠加重置用能建筑单元内不同用地类型的建筑物的分时负荷曲线，形成重置用能建筑单元的分时负荷曲线；

S121：用能建筑单元调整模块12调整重置用能建筑单元内不同用地类型的建筑物的面积，使重置用能建筑单元内不同用地类型的建筑物的面积与所述重置用能建筑单元的分时负荷曲线匹配。

通过上述重置用能建筑单元内不同用地类型的建筑物的面积调整工作流程可知，由于用能建筑单元调整模块12调整重置用能建筑单元内不同用地类型的建筑物的面积后，重置用能建筑单元的分时负荷曲线的峰谷差比较小，甚至接近0，因此，重置用能建筑单元在能源负荷最小时段和能源负荷最大时段过渡阶段用能比较平稳，防止了重置用能建筑单元的用能负荷突然降低时，对应重置能源站无法及时降低能源供应，造成的能源浪费，从而提升能源利用效率。

请参阅图2，上述实施例提供的生态城市系统还包括主要用地类型调整模块21；

用能建筑单元信息采集模块11还用于从用能建筑单元数据库中获取填充在城市网格的重置用能建筑单元所需配备的配套设施的用地类型；

主要用地类型调整模块21用于根据填充在城市网格的重置用能建筑单元所需配备的配套设施的用地类型，调整在所述城市网格的所述重置用能建筑单元的服务半径内，其他城市网格中的重置用能建筑单元的主要用地类型。

例如：当前城市网格中填充的重置用能建筑单元的用地类型为居住用地，其服务半径为500m，所需配备的配套设施包括幼儿园、小学、公交站点、居住区商业中心、商业点、停车场、公共厕所及小型垃圾中转站等，这些配套设施的用地类型决定了当前城市网格中填充的重置用能建筑单元的服务半径内(即500m)的其他城市网格中填充的重置用能建筑单元的主要用地类型，这样才能保证当前城市网格中填充的重置用能建筑单元内的人群能够享受到最佳的配套服务，也避免了公共服务资源的浪费。

需要说明的是，图2所示的主要用地类型调整结构是在城市网络中所有城市网格中均填充有重置用能建筑单元后进行的。

而考虑到重置用能建筑单元内的人口密度、人口流动等分时差异因素，重置用能建筑单元内的用能负荷不是一成不变的，在重置用能建筑单元用能负荷较低时，该重置用能建筑单元对应的重置能源站供应的能源中就有一部分被浪费，为了提高能源站供应的能量的利用效率，降低能源站的规模和设备初投资，可以采用以下三种具体的能源调峰结构中的任意一种：

第一种能源调峰结构如图3和图9所示：所涉及的模块不仅包括用能建筑单元信息采集模块11、网格填充模块4，还需包括时段互补判定模块22、能源互补模块23、用能负荷承载判定模块24、能源站整合模块25和能源调峰模块26；

用能建筑单元信息采集模块11还用于采集城市网格中填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段；

时段互补判定模块22用于判断多个城市网格中填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段是否互补；

能源互补模块23用于在最大用能负荷所在时段能够互补时，将多个城市网格填充的重置用能建筑单元对应的重置能源站组成能源微网，使得最大用能负荷所在时段能够互补的多个城市网格填充的重置用能建筑单元组成用能建筑微网；

用能负荷承载判定模块24用于判断能源微网中任意一个重置能源站，是否符合能源站整合条件；该能源站整合条件为：当所述能源微网中任意一个重置能源站满足用能建筑微网中任意一个重置用能建筑单元的最大用能负荷时，该任意一个重置能源站还向所述用能建筑微网中其他重置用能建筑单元供能；

能源站整合模块25用于在能源微网中任意一个重置能源站符合能源站整合条件时，将该任意一个重置能源站作为整合能源站，代替能源微网中其他重置能源站向用能建筑微网中所有重置用能建筑单元供能；

能源调峰模块26用于控制整合能源站向用能建筑微网中所有重置用能建筑单元供能；

网格填充模块4还用于在能源微网中任意一个重置能源站不符合能源站整合条件时，将能源微网中重置能源站填充至对应的重置用能建筑单元所在的城市网格中；

能源调峰模块26用于在能源微网中任意一个重置能源站向所述用能建筑微网中对应的重置用能建筑单元供能时，还向用能建筑微网内处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑单元供能。

下面结合图9对第一种能源调峰结构具体流程进行详细说明。

S113：用能建筑单元信息采集模块11采集城市网格填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段；

S22：时段互补判定模块22判断多个城市网格中填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段是否互补；

如果是，则执行步骤S23；

如果否，则执行步骤S191；

S23：能源互补模块23在该最大用能负荷所在时段能够互补时，将多个城市网格填充的重置用能建筑单元对应的重置能源站组成能源微网，使得最大用能负荷所在时段能够互补的多个城市网格填充的重置用能建筑单元组成用能建筑微网；

S24：用能负荷承载判定模块24判断所述能源微网中任意一个重置能源站，是否符合能源站整合条件；

如果是，则执行步骤S25；

如果否，则执行步骤S192或执行S27；

S25：能源站整合模块25在能源微网中任意一个重置能源站符合能源站整合条件时，将任意一个重置能源站作为整合能源站，代替能源微网中其他重置能源站向用能建筑微网中所有重置用能建筑单元供能；

S26：能源调峰模块26控制整合能源站向用能建筑微网中所有重置用能建筑单元供能；

S191：网格填充模块4将所有城市网格中填充的用能建筑单元对应的重置能源站填充至对应的用能建筑微网所在的城市网格中；

S192：网格填充模块4将能源微网中的重置能源站填充至对应的重置用能建筑单元所在的城市网格中；

S27：能源调峰模块26在能源微网中任意一个重置能源站向所述用能建筑微网中对应的重置用能建筑单元供能时，还向用能建筑微网内处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑单元供能。

通过上述第一种能源调峰结构具体流程可知，本实施例提供的生态城市系统中，在生成生态城市系统后，还可以通过用能建筑单元信息采集模块11采集城市网格填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段，利用时段互补判定模块22获取最大用能负荷所在时段能够互补的多个城市网格中填充的重置用能建筑单元，以通过能源互补模块23将最大用能负荷所在时段，能够互补的多个城市网格中填充的重置用能建筑单元对应的能源站组成能源微网，而最大用能负荷所在时段能够互补的多个城市网格中填充的重置用能建筑单元则组成用能建筑微网；在此基础上，通过能源调峰模块26控制能源微网中的当前重置能源站向对应的重置用能建筑单元(属于用能建筑微网)供能的同时，还能向用能建筑微网内处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑单元供能；而用能建筑微网内其中一个重置用能建筑单元处在最大用能负荷所在时段时，其他重置用能建筑单元并没有达到最大用能负荷，因此，本实施例提供的生态城市系统利用重置用能建筑单元分时用能的差异性，通过能源调峰模块26可以将当前重置能源站发送给对应重置用能建筑单元的过剩能源输送给处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑单元，以减小过剩能源的浪费，提高能源利用效率。

另外，本实施例提供的生态城市系统通过用能负荷承载判定模块24还能够判定能源微网中任意一个重置能源站是否符合能源站整合条件，在符合能源站整合条件时，可利用能源整合模块25将该重置能源站作为整合能源站，代替能源微网中其他重置能源站向用能建筑微网中所有重置用能建筑单元供能。可见，整合能源站能够保证向用能建筑微网中处在最大用能其他用能建筑的供能的同时，还能满足其他没有达到最大用能负荷的重置用能建筑单元的供能，因此，仅利用一个整合能源站就能提高能源利用率，而且还能减小重置能源的设置数量，降低了能源供应的投资成本。

综上可知，本实施例提供的生态城市系统以单个重置能源站为单元，通过时段互补判定模块22获取最大用能负荷所在时段能够互补的多个城市网格中填充的重置用能建筑单元后，将对应的重置能源站组成能源微网，然后通过能源调峰模块26实现各个重置能源站之间的能源分时交换，使得处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑单元的能量供应来源多样化，即多个重置能源站的能源输入到处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑单元中，一个重置能源站的能源输出以供给多个重置用能建筑单元，从而减小过剩能源的浪费，提高能源利用效率，实现能源的全价开发。而且，还可以通过用能负荷承载判定模块24和能源站整合模块25进一步将能源微网中的重置能源站进行整合，以节约投资成本。

第二种能源调峰结构如图4所示：除了涉及到用能建筑单元信息采集模块11、还包括能源调峰模块26和能源网络模块20；

能源网络模块20用于将城市网络中所有城市网格填充的重置用能建筑单元对应的重置能源站的能源管道连通以形成能源网络；

用能建筑单元信息采集模块11还用于采集城市网格填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段；

能源调峰模块26用于在能源网络中的任意一个重置能源站向城市网格中对应的重置用能建筑单元供能时，还向所有城市网格中处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑单元供能。

下面结合图10对第二种能源调峰结构具体流程进行详细说明。

S113:用能建筑单元信息采集模块11采集城市网格填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段；

S29能源网络模块20将城市网络中所有城市网格填充的重置用能建筑单元对应的重置能源站的能源管道连通以形成能源网络；

S30：能源调峰模块26用于控制能源网络中的任意一个重置能源站向填充在所述城市网格中对应的重置用能建筑单元供能时，该任意一个重置能源站向其他城市网格中处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑单元供能。

通过上述第二种能源调峰结构具体流程可知，本实施例提供的生态城市系统中，通过用能建筑单元信息采集模块11采集城市网格填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段，能源网络模块20将所有城市网格中填充的重置用能建筑单元对应的重置能源站的能源管道连通以形成能源网络，使得能源调峰模块26能够控制能源网络中任意一个重置能源站向填充在城市网格中对应的重置用能建筑单元供能时，向其他城市网格中处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑单元供能。这样就能在其中一个重置能源站还有过剩能源时，可以供应给其他重置能源站对应的重置用能建筑单元，以弥补其他重置能源站能量供应的不足，进一步提高能源利用效率。

需要说明的是，上述两种能源调峰结构可以单独使用，也可以合并使用，两种能源调峰结构的共同点在于都是基于能源互补的前提，使其中一个重置能源站向对应的重置能源站供能时，还向其他重置能源站对应的重置用能建筑供能，对于该重置能源站来说，实现了多向能源输出，而对于一个处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑来说，实现了多向能源输入；换句话说，上述两种能源调峰结构的共同点在于构建了多能源输入多能源输出的区块能源网络模式，最终实现一个重置用能建筑单元与其他用能建筑单元对应的重置能源站的高效互联互通。

而且，由于第二种能源调峰结构将所有城市网格中填充的重置用能建筑单元对应的重置能源站连通起来，形成能源网络，这使得重置能源站网络化，实现了能源互补。当第一种能源调峰结构和第二种能源调峰结构结合后可以组成第三种能源调峰结构，请参阅图5，第一种能源调峰结构可以在考虑能源互补的基础上，将所有城市网格中填充的重置用能建筑单元中，最大用能负荷所在时段能够互补的多个重置用能建筑单元对应的重置能源站组成多个能源微网(或整合能源站，☆代表整合能源站)，每个能源微网构成了第二种能源调峰结构中能源网络的能源站单体，使得能源网络形成由多个能源微网构成的能源网络拓扑结构，且能源网络拓扑结构中不仅包括能源微网之间(或整合能源站之间)、能源微网内部各重置能源站之间的环形能源拓扑结构，还包括重置能源站(或整合能源站)与一个或多个重置用能建筑单元(○代表)之间的树状能源拓扑结构。

图5为能源网络由多个整合能源站组成时的能源网络拓扑结构，由图5可以看出，整合能源站(☆代表)之间形成了环状能源网络拓扑结构，整合能源站(☆代表)与重置用能建筑单元(○代表)之间形成了树状能源网络拓扑结构。

需要说明的是，上述能源网络拓扑结构只是其中一种具体的实施例，而并不限于此，可以由多种形成的能源网络拓扑结构构成能源网络。

另外，由于第一种能源调峰结构中的能源微网构成了第二种能源调峰结构中的能源网络的单体，使得能源网络能够在考虑了重置用能建筑单元的人口密度、人口流动等分时差异因素所带来的用能负荷的变化，最大用能负荷所在时段能够互补的多个重置用能建筑单元的分时差异性，利用能源站调峰模块26对供应给重置用能建筑单元的能源进行分时调峰，避免重置用能建筑单元的用能负荷小而造成过剩能源浪费，优化能源利用效率。

请参阅图5，而为了引导生态城市系统的发展，上述实施例提供的生态城市系统还包括网格信息采集模27，网格信息采集模块27用于采集城市网络中城市网格的准入信息；

用地类型匹配模块3还用于在重置用能建筑单元填充至城市网格前，根据城市网格的准入信息，判断是否向城市网络中填充重置用能建筑单元。由于网格信息采集模27能够采集城市网格的准入信息，使得用地类型匹配模块3在重置用能建筑单元填充至城市网格前，根据城市网格的准入信息，判断是否向城市网络中填充重置用能建筑单元，以保证即使城市网格的用地类型与重置用能建筑单元的主要用地类型相匹配时，还可以通过该城市网格的准入信息判定可否将该重置用能建筑单元的主要用地类型的具体种类是否符合准入信息。

例如：通过限定城市网格的准入信息，以使符合准入信息和用地类型的重置用能建筑单元填充在该城市网格中，这些准入信息可以是产业引入指标信息，例如某种用地类型下，符合国家、省市、地方及行业的准入值的绝对指标，也可以是满足单位产值能耗或污染物排放等指标的产业准入的门槛的相对指标。

上述实施例中的城市网络为3×3的九宫格结构，九宫格中的每个格子对应一个城市网格；由于这种3×3的九宫格结构的城市网络是以一个城市网格为中心，其他8个城市网格围绕位于中心的城市网格，这样可以将其他8个城市网格的用地类型定义为能够与位于中心的城市网格的主要用地类型进行配套的主要用地类型，以此组成最小的城市微网结构进行研究，方便分析城市配套对位于中心的城市网格中的重置用能建筑单元的影响；而且，这种3×3的九宫格结构的城市网络结构简单，能够方便的进行人口流动(分时)、能源流动(分时调峰)研究，以及物的流动(重置用能建筑单元的用能负荷)对城市网络中每个城市网格的用地类型和填充在对应城市网格中的重置用能建筑单元的尺度影响。

请参阅图1和图6，本发明实施例还提供了一种生态城市系统的构建方法，包括填充步骤和检测步骤；其中，

填充步骤为：

用能建筑单元信息采集模块11采集用能建筑单元数据库中用能建筑单元的主要用地类型、服务半径以及经济供能半径；

用能建筑单元调整模块12根据用能建筑单元对应的服务半径和经济供能半径，调整所述用能建筑单元的尺度，以得到重置用能建筑单元，重置用能建筑单元的主要用地类型与对应的所述用能建筑单元的主要用地类型相同；

用能建筑单元信息采集模块11采集重置用能建筑单元的最大用能负荷；

能源站信息采集模块13采集能源站数据库中能源站的可利用能源，根据能源站数据库中能源站的可利用能源和能够满足重置用能建筑单元的最大用能负荷的能源站，以获取能够满足重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源；

能源站调整模块14根据重置用能建筑单元的最大用能负荷，以及能够满足重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源，调整能够满足重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的规模和位置，以得到重置能源站；

能源分配模块15将重置用能建筑单元的能源管道，以及重置能源站的能源管道连通以组成能源系统单元；

城市网格模块2将城市用地网格化，形成由用地类型不同的若干城市网格组成的城市网络；

用地类型匹配模块3将能源系统单元中重置用能建筑单元的主要用地类型，与城市网络中城市网格的用地类型进行匹配；

网格填充模块4将匹配成功的重置用能建筑单元填充至对应城市网格；

检测步骤为：

网格检测模块5检测城市网络中所有城市网格是否均填充有重置用能建筑单元；

如果是，则生成生态城市系统；如果否，则执行填充步骤。

与现有技术相比，本发明实施例提供的生态城市系统的构建方法与上述实施例提供的生态城市系统的有益效果相同，在此不做赘述。

请参阅图9，上述实施例提供的生态城市系统的构建方法中，该生态城市系统还包括时段互补判定模块22、能源互补模块23、用能负荷承载判定模块24、能源站整合模块25和能源调峰模块26；

用能建筑单元信息采集模块11采集所述城市网格填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段；

时段互补判定模块22判断多个城市网格中填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段是否互补；

能源互补模块23在最大用能负荷所在时段能够互补时，将多个所述城市网格填充的重置用能建筑单元对应的重置能源站组成能源微网，使得最大用能负荷所在时段能够互补的多个城市网格填充的重置用能建筑单元形成用能建筑微网；

用能负荷承载判定模块24判断能源微网中任意一个重置能源站是否符合能源站整合条件，该能源站整合条件为：当所述能源微网中任意一个重置能源站满足用能建筑微网中任意一个重置用能建筑单元的最大用能负荷时，任意一个重置能源站还向用能建筑微网中其他重置用能建筑单元供能；

能源站整合模块25在能源微网中任意一个重置能源站符合能源站整合条件时，将任意一个重置能源站作为整合能源站，代替能源微网中其他重置能源站向用能建筑微网中所有重置用能建筑单元供能；

能源调峰模块26控制整合能源站向用能建筑微网中所有重置用能建筑单元供能；

网格填充模块4在能源微网中任意一个重置能源站不符合能源站整合条件时，将能源微网中重置能源站填充至对应的重置用能建筑单元所在的城市网格；

能源调峰模块26在能源微网中任意一个重置能源站向用能建筑微网中对应的重置用能建筑单元供能，还向用能建筑微网内处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑单元供能。

进一步，请参阅图10，上述实施例提供的生态城市系统的构建方法中，该生态城市系统还包括能源网络模块20；

用能建筑单元信息采集模块11采集城市网格填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段；

能源网络模块20将城市网络中所有城市网格填充的重置用能建筑单元对应的重置能源站的能源管道相互连通以形成能源网络；

能源调峰模块26用于控制能源网络中的任意一个重置能源站向填充在城市网格中对应的重置用能建筑单元供能时，向所有城市网格中处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑单元供能。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种生态城市系统，其特征在于，包括能源系统模块、城市网格模块、用地类型匹配模块、网格填充模块以及网格检测模块；所述能源系统模块包括用能建筑单元信息采集模块、用能建筑单元调整模块、能源站信息采集模块、能源站调整模块以及能源分配模块；

所述用能建筑单元信息采集模块用于采集用能建筑单元数据库中用能建筑单元的主要用地类型、服务半径以及经济供能半径；

所述用能建筑单元调整模块用于根据用能建筑单元对应的服务半径和经济供能半径，调整用能建筑单元的尺度，以得到重置用能建筑单元，所述重置用能建筑单元的主要用地类型与对应的所述用能建筑单元的主要用地类型相同，所述用能建筑单元信息采集模块还用于采集所述重置用能建筑单元的最大用能负荷；

所述能源站信息采集模块用于采集能源站数据库中能源站的可利用能源，根据所述能源站数据库中能源站的可利用能源和能够满足所述重置用能建筑单元的最大用能负荷的能源站，获取能够满足所述重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源；

所述能源站调整模块用于根据所述重置用能建筑单元的最大用能负荷，以及能够满足重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源，调整能够满足所述重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的规模和位置，以得到重置能源站；

所述能源分配模块用于将所述重置用能建筑单元的能源管道，以及所述重置能源站的能源管道连通以组成能源系统单元；

所述城市网格模块用于将城市用地网格化，形成由用地类型不同的若干城市网格组成的城市网络；

所述用地类型匹配模块用于将所述能源系统单元中重置用能建筑单元的主要用地类型与所述城市网络中城市网格的用地类型进行匹配；

所述网格填充模块用于将匹配成功的所述重置用能建筑单元填充至对应所述城市网格中；

所述网格检测模块用于检测所述城市网络中所有城市网格是否均填充有重置用能建筑单元，当所有城市网格均填充有所述重置用能建筑单元时，生成生态城市系统，当所有城市网格没有全部填充有所述重置用能建筑单元时，启动用能建筑单元信息采集模块。

2.根据权利要求1所述的生态城市系统，其特征在于，

所述用能建筑单元信息采集模块还用于采集用能建筑单元内所有建筑物的用地类型，根据重置用能建筑单元内所有建筑物的用地类型，获取重置用能建筑单元内不同用地类型的建筑物的分时负荷曲线；

所述用能建筑单元调整模块用于叠加所述重置用能建筑单元内不同用地类型的建筑物的分时负荷曲线，形成重置用能建筑单元的分时负荷曲线，以及调整重置用能建筑单元内不同用地类型的建筑物的面积，使重置用能建筑单元内不同用地类型的建筑物的面积与所述重置用能建筑单元的分时负荷曲线匹配。

3.根据权利要求1所述的生态城市系统，其特征在于，还包括主要用地类型调整模块；

所述用能建筑单元信息采集模块还用于从所述用能建筑单元数据库中获取填充在所述城市网格中的所述重置用能建筑单元所需配备的配套设施的用地类型；

所述主要用地类型调整模块用于根据填充在所述城市网格中的所述重置用能建筑单元所需配备的配套设施的用地类型，调整填充在所述城市网格中，位于所述重置用能建筑单元的服务半径内的其他所述城市网格中的重置用能建筑单元的主要用地类型。

4.根据权利要求1所述的生态城市系统，其特征在于，还包括时段互补判定模块、能源互补模块、用能负荷承载判定模块、能源站整合模块和能源调峰模块；

所述用能建筑单元信息采集模块还用于采集所述城市网格中填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段；

所述时段互补判定模块用于判断多个所述城市网格中填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段是否互补；

所述能源互补模块用于在所述最大用能负荷所在时段能够互补时，将多个所述城市网格中填充的重置用能建筑单元对应的所述重置能源站组成能源微网，使得最大用能负荷所在时段能够互补的多个重置用能建筑单元组成用能建筑微网；

所述用能负荷承载判定模块用于判断所述能源微网中任意一个重置能源站是否符合能源站整合条件；所述能源站整合条件为：当所述能源微网中任意一个重置能源站满足所述用能建筑微网中任意一个重置用能建筑单元的最大用能负荷时，所述任意一个重置能源站还向所述用能建筑微网中其他重置用能建筑单元供能；

所述能源站整合模块用于在所述能源微网中任意一个重置能源站符合所述能源站整合条件时，将所述任意一个重置能源站作为整合能源站，代替所述能源微网中其他重置能源站向所述用能建筑微网中所有重置用能建筑单元供能；

所述能源调峰模块用于控制所述整合能源站向所述用能建筑微网中所有重置用能建筑单元供能；

所述网格填充模块还用于在能源微网中任意一个重置能源站不符合所述能源站整合条件时，将所述能源微网中的重置能源站填充至对应的重置用能建筑单元所在的城市网格中；

所述能源调峰模块用于在所述能源微网中任意一个重置能源站向所述用能建筑微网中对应的重置用能建筑单元供能时，还向用能建筑微网内处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑单元供能。

5.根据权利要求4所述的生态城市系统，其特征在于，还包括能源网络模块；

所述能源网络模块用于将所有城市网格中填充的重置用能建筑单元对应的重置能源站的能源管道相互连通以形成能源网络；

所述能源调峰模块用于在能源网络中的任意一个重置能源站向所述城市网格中对应的重置用能建筑单元供能时，还向所有城市网格中处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑单元供能。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的生态城市系统，其特征在于，还包括网格信息采集模块，所述网格信息采集模块用于采集所述城市网络中城市网格的准入信息；

所述用地类型匹配模块还用于在所述重置用能建筑单元填充至城市网格前，根据所述城市网格的准入信息，判断是否向所述城市网络中填充所述重置用能建筑单元。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的生态城市系统，其特征在于，所述城市网络为3×3的九宫格结构，九宫格中的每个格子对应一个城市网格。

8.一种生态城市系统的构建方法，其特征在，所述生态城市系统包括：能源系统模块、城市网格模块、用地类型匹配模块、网格填充模块以及网格检测模块，所述能源系统模块包括用能建筑单元信息采集模块、用能建筑单元调整模块、能源站信息采集模块、能源站调整模块以及能源分配模块，所述生态城市系统的构建方法包括填充步骤和检测步骤；其中，

填充步骤为：

用能建筑单元信息采集模块采集用能建筑单元数据库中用能建筑单元的主要用地类型、服务半径以及经济供能半径；

用能建筑单元调整模块根据所述用能建筑单元对应的服务半径和经济供能半径，调整所述用能建筑单元的尺度，以得到重置用能建筑单元；所述重置用能建筑单元的主要用地类型与对应的所述用能建筑单元的主要用地类型相同；

所述用能建筑单元信息采集模块采集所述重置用能建筑单元的最大用能负荷；

能源站信息采集模块采集能源站数据库中能源站的可利用能源，根据能源站数据库中能源站的可利用能源和能够满足所述重置用能建筑单元的最大用能负荷的能源站，获取能够满足所述重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源；

能源站调整模块根据重置用能建筑单元的最大用能负荷，以及能够满足重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的可利用能源，调整能够满足所述重置用能建筑单元最大用能负荷的能源站的规模和位置，以得到重置能源站；

能源分配模块将所述重置用能建筑单元的能源管道，以及重置能源站的能源管道连通以组成能源系统单元；

城市网格模块将城市用地网格化，形成由用地类型不同的若干城市网格组成的城市网络；

用地类型匹配模块将所述能源系统单元中重置用能建筑单元的主要用地类型，与所述城市网络中城市网格的用地类型进行匹配；

网格填充模块将匹配成功的所述重置用能建筑单元填充至对应所述城市网格中；

检测步骤为：网格检测模块检测所述城市网络中所有城市网格是否均填充有重置用能建筑单元；

如果是，则生成生态城市系统；如果否，则执行填充步骤。

9.根据权利要求8所述的生态城市系统的构建方法，其特征在于，所述生态城市系统还包括时段互补判定模块、能源互补模块、用能负荷承载判定模块、能源站整合模块和能源调峰模块；

所述用能建筑单元信息采集模块采集所述城市网格中填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段；

所述时段互补判定模块判断多个所述城市网格中填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段是否互补；

所述能源互补模块在所述最大用能负荷所在时段能够互补时，将多个所述城市网格中填充的重置用能建筑单元对应的所述重置能源站组成能源微网，使得最大用能负荷所在时段能够互补的多个所述城市网格中填充的重置用能建筑单元形成用能建筑微网；

所述用能负荷承载判定模块判断所述能源微网中任意一个重置能源站是否符合能源站整合条件；所述能源站整合条件为：当所述能源微网中任意一个重置能源站满足所述用能建筑微网中任意一个重置用能建筑单元的最大用能负荷时，所述任意一个重置能源站还向所述用能建筑微网中其他重置用能建筑单元供能；

能源站整合模块在所述能源微网中任意一个重置能源站符合所述能源站整合条件时，将所述任意一个重置能源站作为整合能源站，代替所述能源微网中其他重置能源站向所述用能建筑微网中所有重置用能建筑单元供能；

所述能源调峰模块控制所述整合能源站向所述用能建筑微网中所有重置用能建筑单元供能；

网格填充模块在能源微网中任意一个重置能源站不符合能源站整合条件时，将所述能源微网中的重置能源站填充至对应的重置用能建筑单元所在的城市网格中；

所述能源调峰模块在所述能源微网中任意一个重置能源站向所述用能建筑微网中对应的重置用能建筑单元供能，还向用能建筑微网内处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑单元供能。

10.根据权利要求9所述的生态城市系统的构建方法，其特征在于，所述生态城市系统还包括能源网络模块；

所述用能建筑单元信息采集模块采集城市网格填充的重置用能建筑单元的最大用能负荷所在时段；

所述能源网络模块将所有城市网格中填充的重置用能建筑单元对应的重置能源站的能源管道相互连通以形成能源网络；

所述能源调峰模块在能源网络中的任意一个重置能源站向所述城市网格中对应的重置用能建筑单元供能时，还向所有城市网格中处在最大用能负荷所在时段的重置用能建筑单元供能。