【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及城市规划的，尤其涉及一种基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与生成方法。
技术介绍
1、内蒙古自治区地区地广人稀，传统的电网系统难以覆盖。同时，内蒙古自治区地区是中国的风能资源集中区之一，可开发利用的风能资源约为2.5亿千瓦；其太阳能资源丰富，年日照时数在2600-3400小时之间，太阳辐射能约为140-190千瓦时/平方米；地热能资源潜力巨大，应用前景广阔。内蒙古自治区地区丰富的可再生能源资源为该地区的可持续发展提供了有力保障。多种能源相互协同的分布式供能系统可以作为可靠的能源提供方式，为当地牧民提供稳定、持续的能源供应，满足其日常生活的用电和供暖需求，提高生活质量。
2、目前，建筑群选址与生成方法在建筑单体层面主要考虑建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑日照及朝向等，在群体层面主要考虑人口分布、经济发展水平、基础设施等社会经济因素、评估建筑群周边的交通状况和建筑群的功能需求。例如cn114519537a《一种光充储共享建筑系统选址方法》，将区域人口密度、房价成本、交通可达性等作为建筑选址的评价体系，该专利技术只适用于城市区域，且并未考虑可再生资源的分布情况；cn116702261《一种光伏建筑群最优化布局方法及系统》利用人工智能方法对建筑群进行预布局，以表面辐照度关键因子为基准筛选最优方案，该专利技术重点在于光伏利用视角下社区建筑群的优化设计计算。现有方法尚未提出一种既能够保留蒙地建筑群布局特色，又考虑到内蒙古自治区地区可再生能源综合分布与可用性的布局方法。
3、在建筑群生成方面
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与生成方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与生成方法，该方法包括以下步骤：
4、s1:蒙地能源数据获取
5、通过天气预报研究机构的全球气象反演数据库获取蒙地太阳能数据，向基准地面气象观测站获取典型气象年条件下的风能数据，向能源主管部门获取蒙地的地热能数据。将能源数据以内蒙古自治区103个县级行政区划单位为统计单元进行汇总，标明所属县级行政区和地级行政区名称并以纯文本格式保存；
6、s2:蒙地建筑群布局模式识别
7、构建包含传统蒙古包和改良式蒙古包的蒙地建筑案例集，该案例集包括典型建筑群所在位置信息和高精度倾斜摄影模型，提取并计算各建筑的形态指标，运用机器学习算法聚类得到蒙地建筑群布局模式，将其中前10％作为典型蒙地建筑群布局模式；
8、s3:风光热综合模型建构
9、综合风能、太阳能和地源热能建构风光热综合模型，该模型包括微风发电、光伏发电、地源热泵供热和风光热综合调节系统。在蒙地建筑群半径100m范围内的地面安装浅地层温度监测仪监测土壤深度及对应温度，在陶脑和乌尼的连接处布设智能传感器监测风速、气温和光线变化，通过监测结果和智能中控开关实时调节风光热综合模型供能模式，并利用风光热综合模型供能公式e计算总供能量，其中包含风能发电量、光伏发电量、地源热泵供热量；
10、s4:能源效益最大化的蒙地建筑智能选址
11、获取目标区域的地理信息数据、地形数据和气候数据，其中地理信息数据包括所属行政区划信息和经纬度信息，调用s1得到目标区域的能源数据。将以上数据输入地理信息系统进行空间匹配，对目标区域按照100m×100m进行栅格划分，为每个栅格生成中心点并标号为an。将目标区域的地形数据和气候数据输入模拟仿真模型得到每个栅格a的实时太阳辐射强度值、实时风速和距离地源热井的直线距离，标准化后相加得到能源潜力值ae并赋值在栅格中心点上。运用getis-ord gi*算法查找能源效益高值区，记录高值区栅格编号并划定能源效益最大化选址边界；
12、s5:能源设备与蒙地建筑一体化方案生成
13、在能耗效益最大化选址边界中置入s2的蒙地建筑群布局模式形成基准方案,设定光伏发电设备、风力发电设备和地源热泵设备数量，调用s3风光热综合模型计算方案供能量，判断供能量是否满足基准方案最低能耗需求。对于满足阈值的方案进行能源设备与蒙地建筑一体化生成，将单晶硅250w的光伏发电板以木条支撑在蒙地建筑乌尼之上，并在天窗向内置入一根支撑管构成伞骨状结构，根据所在纬度调整光伏板倾角，将8涡轮小型垂直轴的风力发电机与哈纳结合安装在蒙地建筑侧部，将10kw热泵组成的地源热泵系统设备安装在蒙地建筑地下，并将管道与生活用水和暖气管线连接，将锂电子电池构成的太阳能风能储能设备安装在蒙地建筑的内部并与光伏发电设备、风力发电设备连接，将智能中控开关固定在蒙地建筑的哈纳上；其中，设定单晶硅250w的光伏发电板数量为npv、8涡轮小型垂直轴的风力发电机设备数量为nwg、热泵数量为ngh，一组参数npv、nwg和ngh来自随机函数生成的正整数全集,npv≤30，nwg≤30，ngh≤1；
14、s6:多方案评分与输出
15、对生成的多方案按照能效维度、经济维度和安全维度进行评分并生成雷达图，打印蒙地建筑群智能生成方案，包括蒙地建筑群平面布局、能源系统平面布局、能源设备布点图和方案评分雷达图；
16、优选的，所述步骤s1蒙地能源数据，其中太阳能数据包括太阳辐射强度、日照小时数；风能数据包括平均风速、风向；地热能数据包括地热井位置、地温。
17、优选的，所述步骤s2提取并计算各建筑的形态指标，运用机器学习算法聚类得到蒙地建筑群布局模式，其中建筑形态指标包括蒙地建筑群蒙古包数量、蒙古包底部圆心坐标及连线方向、底部连心线长与半径和之差，各蒙古包平面外轮廓、底部直径、哈纳墙高度、蒙古包总高，将形态指标输入分层聚类算法，以欧氏距离作为距离测量，自动确定聚类数目，设定聚类区间为50-100。
18、优选的，所述步骤s3通过监测结果和智能中控开关实时调节风光热综合模型供能模式，包括发电和供热两个子模块，发电模块包括光伏与风力协同发电，供热模块包括地热供能和电热转换，所有监测环境条件与对应供能模式如下表所示:
19、
20、优选的，所述s3风光热综合模型供能公式e：
21、
22、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与生成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与布局方法，其特征在于：所述步骤S1蒙地能源数据，其中太阳能数据包括太阳辐射强度、日照小时数；风能数据包括平均风速、风向；地热能数据包括地热井位置、地温。
3.根据权利要求1所述的基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与布局方法，其特征在于：所述S2提取并计算各建筑的形态指标，运用机器学习算法聚类得到蒙地建筑群布局模式，其中建筑形态指标包括蒙地建筑群蒙古包数量、蒙古包底部圆心坐标及连线方向、底部连心线长与半径和之差，各蒙古包平面外轮廓、底部直径、哈纳墙高度、蒙古包总高，将形态指标输入分层聚类算法，以欧氏距离作为距离测量，自动确定聚类数目，设定聚类区间为50-100。
4.根据权利要求1所述的基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与布局方法，其特征在于：所述步骤S3通过监测结果和智能中控开关实时调节风光热综合模型供能模式，包括发电和供热两个子模块，发电模块包括光伏与风力协同发电，供热模块包括地热供能
5.根据权利要求1所述的基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与布局方法，其特征在于：所述步骤S3风光热综合模型供能公式E：
6.根据权利要求1所述的基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与布局方法，其特征在于：所述S4标准化后相加得到能源潜力值AE，即其中Al为实时太阳辐射强度值、Aw为实时风速、Ad为栅格中心点距离地源热井的直线距离。
7.根据权利要求1所述的基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与布局方法，其特征在于，所述S1内的Getis-Ord GI*算法查找能源效益高值区，即利用公式进行计算,其中xj是要素j的能源潜力值、wi,j是要素i和j之间的空间权重，n为要素总和，且所得z值越高则其代表地区风光热潜力能值越高。
8.根据权利要求1所述的基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与布局方法，其特征在于，所述S5置入S2的蒙地建筑群布局模式，即在地理信息平台中将S2获得的典型蒙地建筑群布局模式的重心和能源效益最大化选址边界的重心对准，若建筑群布局超出能源效益最大化选址边界范围，则删去该种布局模式。
9.根据权利要求1所述的基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与布局方法，其特征在于：所述步骤S5最低能耗需求，即根据《严寒和寒冷地区居住建筑设计标准》所规定的室内计算温度、换气次数、供暖系统运行时间、照明功率密度、设备功率、热效率的界限值计算最低能耗需求，所述最低能耗需求值
10.根据权利要求1所述的基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与布局方法，其特征在于，所述S6按照能效维度、经济维度和安全维度进行评分，能效分数＝100×(NPVηPV+NWGηWG+NGHηGH)，其中NPV为光伏设备数量，NWG为风力设备设数量，NGH为地源热泵设备数量，ηPV为光伏设备能源利用率，ηWG为风力设备能源利用率，ηGH为10kw地源热泵利用率，P为能源设备的初投资成本和维护成本之和。
...【技术特征摘要】
1.基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与生成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与布局方法，其特征在于：所述步骤s1蒙地能源数据，其中太阳能数据包括太阳辐射强度、日照小时数；风能数据包括平均风速、风向；地热能数据包括地热井位置、地温。
3.根据权利要求1所述的基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与布局方法，其特征在于：所述s2提取并计算各建筑的形态指标，运用机器学习算法聚类得到蒙地建筑群布局模式，其中建筑形态指标包括蒙地建筑群蒙古包数量、蒙古包底部圆心坐标及连线方向、底部连心线长与半径和之差，各蒙古包平面外轮廓、底部直径、哈纳墙高度、蒙古包总高，将形态指标输入分层聚类算法，以欧氏距离作为距离测量，自动确定聚类数目，设定聚类区间为50-100。
4.根据权利要求1所述的基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与布局方法，其特征在于：所述步骤s3通过监测结果和智能中控开关实时调节风光热综合模型供能模式，包括发电和供热两个子模块，发电模块包括光伏与风力协同发电，供热模块包括地热供能和电热转换，所有监测环境条件与对应供能模式如下表所示:
5.根据权利要求1所述的基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与布局方法，其特征在于：所述步骤s3风光热综合模型供能公式e：
6.根据权利要求1所述的基于风光热综合模型的蒙地建筑群智能选址与布局方法，其特征在于：所述s4标准化后相加得到能源潜力值ae，即其中al为实时太阳辐射强度值、aw为...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏举，杨俊宴，邵典，扎拉根白尔，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：
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