一种西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法与流程

1.本发明涉及综合能源规划技术领域，尤其涉及一种西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法。


背景技术：

2.边跨境地区产业受到政策等影响较大，负荷中心在地理上呈现出随机性和迁移性，在时间上呈现季节规律性，还兼具突发性和不可预测性。边跨境区域城市仍存在冷热电多元负荷数据特征不清晰、典型建筑与特色产业供用能负荷数据缺失等问题。
3.单体建筑负荷动态建模仿真方法大多采用“正向模拟法”和“逆向模拟法”(数据驱动法)。黑箱模型法是最常用的逆向模拟方法，需要建立用户负荷与室外参数、建筑物理特性等因素间的回归模型，包括基于统计方法和基于人工智能算法的建模方法。黑箱模型法仿真负荷简单直接，但是模型的各项系数没有物理意义，且十分依赖数据样本的数量和质量。正向模拟法直接对用户物理过程建立白箱模型，不需要大量的实测数据即可准确模拟用户的动态能源负荷。
4.现有建筑仿真模型通常基于某具体建筑、某一类型或某一地区的项目进行研究，无法大规模推广，并且对西南边跨境区域典型建筑负荷模型的研究处于空白。典型建筑选取、建筑基本信息和数据难以获取，传统建模方法需要基于大量实际调研和测试的详细建筑信息建模，西南边跨境区域的建筑信息数据和资料的搜集整理工作难度大、工作量大。建筑负荷建模仿真对能源系统模拟的详细程度要求高，涉及建筑全部能源系统关键部件的动态模拟和个别部件的模拟工具的开发。西南边跨境区域典型建筑的研究涉及典型建筑的性状、功能分区、围护结构构造等详细资料，相关研究工作国内外鲜有开展。建筑室内外设计参数和用能习惯作息是影响建筑负荷的重要因素和负荷模型的输入参数，对负荷仿真模拟的准确性具有重要影响，但是现有模型未考虑西南边跨境地区典型城市建筑的室内外设计参数，以及该区域建筑用能特点，现有建筑负荷模型无法直接用于西南变跨境区域负荷仿真预测。四是西南边跨境区域不同典型城市不同功能类型建筑的模型类型多，系统差别大，计算模型数量多，数据整理、分类、处理工作繁琐，为保证数据准确，需对仿真计算数据同建筑实际能耗数据进行对比，并对建筑负荷仿真模型进行校准、修正、验证，验证工作量和工作难度大。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
6.鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
7.因此，本发明提供了一种西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法，能够解决现有模型无法大规模推广，典型建筑选取、建筑基本信息和数据难以获取，西南边
跨境区域的建筑信息数据和资料的搜集整理工作难度大、工作量大，西南边跨境区域负荷仿真模拟的准确性较低的问题。
8.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，一种西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法，包括：
9.基于卫星遥感技术和神经网络方法识别西南边跨境地区的建筑形态，确认典型建筑形式；
10.基于大数据聚类算法确定典型建筑冷热电负荷模型的输入参数；
11.基于实际历史数据建立数据库；
12.构建西南边跨境地区的所述典型城市典型建筑冷热电负荷模型；
13.基于多层次指标对所述典型建筑冷热电负荷模型进行校准验证。
14.作为本发明所述的西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的一种优选方案，其中：所述典型建筑形式的确认包括，
15.实际调研西南边跨境典型城市不同功能类型的典型建筑形式的基本信息，并对采集到的大量数据样本进行清洗和异常值剔除；
16.确定西南边跨境区域典型城市和建筑功能类型，基于卫星遥感技术获取西南边跨境区域建筑遥感图像，采用计算机神经网络算法从光学卫星影像中提取建筑轮廓，识别西南边跨境地区典型城市建筑的典型形态，结合实际调研得到的所述基本信息，确定西南边跨境地区典型城市不同功能类型的典型建筑形式。
17.作为本发明所述的西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的一种优选方案，其中：所述输入参数的确认包括，
18.提取建筑围护结构、室内负荷扰量、建筑供能用能设备的特征参数，采用大数据聚类算法归纳典型的所述建筑围护结构构造、室内负荷扰量、建筑供能用能设备的分类，确定典型建筑模型输入参数。
19.作为本发明所述的西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的一种优选方案，其中：所述聚类算法包括，
20.确定聚类数k和聚类中心，计算欧式距离，将案例划分到距离最近的聚类中心所在的类，不断地进行重新分配和计算，以增加类内的相似度和降低类间相似度为原则迭代，直到聚类中心不再发生变化或者变化区间达到一定的收敛标准或者达到预先指定的迭代次数，得到最终聚类结果，所述欧氏距离的表达式为：
[0021][0022]
其中，x
ij
为第i个信息的第j个特征参数的值，x
kj
为第k类的聚类中心的第j个变量的值。
[0023]
作为本发明所述的西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的一种优选方案，其中：采用误差平方和准则函数评估所述聚类结果，统计相应的聚类结果和twss，并绘制成横坐标为聚类数k，纵坐标为twss的图，利用拐点法判定图中的拐点位置，对应的类别数k即为最佳的聚类数，所有类别总的组内平方和的计算公式为：
[0024][0025]
其中，k为聚类数，k个聚类分别为{c1,c2,
…ci
,
…ck
},p为聚类ci中的某个案例，k个聚类中心分别为{m1,m2,
…
mi,
…
mk}，p和mi均是多维的。
[0026]
作为本发明所述的西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的一种优选方案，其中：所述数据库的建立包括，
[0027]
先基于西南边跨境地区典型城市的实际历史气象数据，确定室外气象参数；
[0028]
再统计典型建筑的实际室内设计参数，并参照现行标准中对室内环境参数的要求，确定典型建筑室内设计参数；
[0029]
最后基于所述典型建筑的实际用能情况和控制策略设置，统计聚类得到西南边跨境地区典型建筑的用能习惯作息，建立西南边跨境区域典型城市用能模式数据库。
[0030]
作为本发明所述的西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的一种优选方案，其中：所述典型城市典型建筑冷热电负荷模型的构建包括，
[0031]
根据不同的典型城市、建筑功能类型和典型建筑形式，在sketchup软件建立与实际典型建筑一致的建筑三维模型，并将三维模型导入trnsys仿真模拟平台，建立典型建筑模型；
[0032]
基于典型建筑模型输入参数，在trnsys仿真模拟平台trnbuild中对建筑物模型相关参数进行设置，并在trnsys仿真模拟平台simulation studio中调用建筑能源系统设备模型模块，建立能源系统冷热电模型，将基于西南边跨境地区实际历史数据确定的室内外设计参数数据库、考虑不确定性的西南边跨境城市建筑典型建筑用能作息导入simulation studio的在线输出组件，将信息传递给建筑及能源系统模型，最终，在动态仿真模拟平台trnsys中构建得到西南边跨境地区典型城市典型建筑冷热电负荷模型。
[0033]
作为本发明所述的西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的一种优选方案，其中：trnsys软件使用热平衡法来模拟计算冷热负荷，热平衡方程为：q
asol
q
lwr
q
conv
q
ko
＝0；
[0034]
其中，q
ko
是通过墙体的导热，q
asol
是太阳直射福射和散射福射的吸收值，q
lwr
是与室外空气、地面、天空、其他建筑表面间的净长波辐射交换，q
conv
是与室外空气的对流热交换。
[0035]
作为本发明所述的西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的一种优选方案，其中：电负荷的计算公式为：
[0036][0037]
其中，e(τ)为计算时间段为τ时对应用电设备的平均电负荷，i、n分别表示用电设备的类型和该用电设备的数量，τ为用电设备消耗电能的计算时段，pi为i类型用电设备的安装功率，αi(τ)为i类型用电设备的同时使用系数，取值范围为0-1，si(τ)为i类型用电设备的功耗系数。
[0038]
作为本发明所述的西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的一种优选方案，其中：所述校准验证包括，
[0039]
将仿真模型模拟得到的冷热电设计负荷指标与设计标准对比，校准并验证计算设计负荷指标的准确性；对计算所得设计日负荷特性系数进行分析，校准并验证其是否符合实际建筑特性；将能耗模拟计算所得各种类型建筑物的能耗计算结果与实际运行建筑的能耗统计值进行比对，校准并验证能耗模拟计算结果的合理性。
[0040]
本发明的有益效果：本发明方法采用冷热电设计负荷指标、设计日负荷特性系数及全年负荷特性系数三个方面指标的对比，实现了仿真结果三个层次的准确性校验，保证仿真模型的准确可靠性；
[0041]
基于多层次指标校准的典型建筑冷热电负荷仿真模型验证方法，采用冷热电设计负荷指标、设计日负荷特性系数及全年负荷特性系数等多指标对离线仿真模型进行校准，不仅能够利用模拟仿真和蒙特卡洛方法从大量典型建筑负荷数据中快速确定季节性-迁移性关键影响因子权重，实现典型建筑负荷数据在相似样本数据上的重用，解决季节迁移负荷特性研究数据量大、影响因子分析效率低下的问题，通过季节性迁移性特征的负荷数据学习，确保了典型建筑负荷数据库的预测灵活性和准确性能；
[0042]
突破了面向西南边跨境区域基础数据难获取、典型建筑负荷仿真模型缺失、仿真建模难度高、仿真计算准确性差、不可复制推广的难题，通过确定“西南边跨境典型建筑形式选取-建筑模型参数大数据聚类-室内外设计参数和用能模式数据库-典型建筑冷热电负荷仿真模型建模与校验”的技术方案，确定适用于西南边跨境城市不同功能类型建筑的冷热电负荷仿真模型和建模方法技术路线，具有极强的可操作性、可复制推广性、科学准确性，能够适用于西南边跨境地区多个典型城市不同建筑的冷热电负荷仿真。
附图说明
[0043]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0044]
图1为本发明一个实施例提供的一种西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法流程示意图；
[0045]
图2为本发明一个实施例提供的一种西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的多层住宅建筑三维图。
[0046]
图3为本发明一个实施例提供的一种西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的典型高层住宅建筑三维图；
[0047]
图4为本发明一个实施例提供的一种西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的多层住宅建筑仿真模型图；
[0048]
图5为本发明一个实施例提供的一种西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的典型高层住宅建筑防震模型图；
[0049]
图6为本发明一个实施例提供的一种西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的典型多层住宅建筑设计日负荷特性系数示意图；
[0050]
图7为本发明一个实施例提供的一种西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的典型高层住宅建筑设计日负荷特性系数示意图；
[0051]
图8为本发明一个实施例提供的一种西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法的两种典型住宅建筑分项能耗计算比例对比图。
具体实施方式
[0052]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
[0053]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0054]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0055]
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0056]
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0057]
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0058]
实施例1
[0059]
参照图1，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种西南边跨境区域的典型建筑冷热电负荷模型构建方法，包括：
[0060]
s1：基于卫星遥感技术和神经网络方法识别西南边跨境地区的建筑形态，确认典型建筑形式；
[0061]
更进一步的，典型建筑信息采集：采集西南边跨境典型城市不同功能类型的典型形式建筑的基本信息，包括建筑围护结构构造、内部房间功能、室内负荷扰量、建筑能源系统设备等基本信息。
[0062]
应说明的是，确定西南边跨境区域典型城市：综合考虑经济发展程度、城市影响力、气候特点、地理分布等因素，确定云南、广西等西南边跨境地区的10个典型城市，确定包括办公、商场、酒店、医院、学校、住宅等在内的多种建筑功能类型。
[0063]
还应说明的是，卫星遥感和机器学习技术识别建筑形态：基于卫星遥感技术获取西南边跨境区域建筑遥感图像，采用计算机神经网络算法从光学卫星影像中提取建筑轮
廓，识别西南边跨境地区典型城市建筑的典型形态，结合调研得到的典型形态建筑层数、面积、朝向等建筑形态信息，确定西南边跨境地区典型城市不同功能类型的典型建筑形式。
[0064]
s2：基于大数据聚类算法确定典型建筑冷热电负荷模型的输入参数；
[0065]
更进一步的，典型建筑信息特征参数提取：提取建筑围护结构、室内负荷扰量、供能用能设备的特征参数，包括外墙、屋面、外窗、遮阳构造，内部房间类型，室内人员、照明、设备等室内负荷扰量，可再生能源产能设备、暖通空调系统设备、照明设备、饮水及生活热水、动力设备、非动力设备等能源设备类型。
[0066]
应说明的是，典型建筑信息聚类。基于提取得到的大数据特征参数，采用k-means算法聚类归纳典型的分别对建筑围护结构构造、室内负荷扰量、建筑供能用能设备的分类，确定典型建筑模型输入参数，包括围护结构(外墙、屋面、外窗、遮阳)构造、内部房间类型、室内负荷扰量(室内人员、照明、设备等室内负荷扰量)、能源系统设备形式(可再生能源产能设备、暖通空调系统设备、照明设备、饮水及生活热水、动力设备、非动力设备等)。k-means算法聚类流程如下：
[0067]
(1)首先确定聚类数k，算法根据指定的聚类中心或数据对象结构的中心或者随机选择k个案例，初步确定聚类中心；
[0068]
(2)分别计算每个案例到各个聚类中心的距离，通过比较该距离，将案例划分到距离最近的聚类中心所在的类。本研究采用了应用最广泛的欧式距离作为相似性的评价指标，案例间的欧式距离越小，则相似度越大。任意案例i与聚类中心k的欧式距离d
ik
的计算公式如下式：
[0069][0070]
其中，x
ij
为第i个信息的第j个特征参数的值，x
kj
为第k类的聚类中心的第j个变量的值。
[0071]
(3)所有的案例重新分配后，计算新的聚类中心(k-means算法中为平均值)。按照新的聚类中心，重新计算各个案例到新聚类中心的距离，将案例重新分配到新的聚类类别；
[0072]
(4)重复步骤(3)，算法以增加类内的相似度和降低类间相似度为原则执行每次迭代，直到聚类中心不再发生变化或者变化区间达到一定的收敛标准或者达到预先指定的迭代次数，得到最终聚类结果。
[0073]
(5)本研究采用误差平方和准则函数评估聚类数结果，实际应用中需要根据研究问题，在一定区间范围内预先确定k-means算法的聚类数k的范围。遍历聚类数k，统计相应的聚类结果和twss，并绘制成横坐标为聚类数k，纵坐标为twss的图，利用“肘部法则”(elbow method)判定图中的拐点位置，对应的类别数k即为最佳的聚类数。所有类别总的组内平方和(total within-cluster sum of squares，twss)的计算公式如下：
[0074][0075]
其中，k为聚类数，k个聚类分别为{c1,c2,
…ci
,
…ck
},p为聚类ci中的某个案例，k个聚类中心分别为{m1,m2,
…
mi,
…
mk}，p和mi均是多维的。
[0076]
(6)最终，典型案例即为k类中与该类聚类中心距离最近的案例。分别聚类得到围
护结构构造、内部房间类型、室内负荷扰量、能源系统设备形式的所有典型案例，生成典型建筑模型输入参数。
[0077]
s3：基于实际历史数据建立数据库；
[0078]
更进一步的，基于实际历史数据建立西南边跨境地区典型城市与典型建筑室内外设计参数和用能模式数据库，主要由下列三个子步骤构成：
[0079]
典型城市典型建筑室外设计参数数据库：建筑负荷模拟中全年逐时室外气象数据是保证模拟计算结果准确性的基础，基于西南边跨境地区典型城市的实际历史气象数据和典型年气象数据(美国能源部提供的epw和tmy典型气象年数据)，确定室外典型年气象参数(温度、湿度、太阳辐射强度等)。
[0080]
典型城市典型建筑室内设计参数数据库：统计典型建筑的实际室内设计参数(温度、湿度、风速)，并参照现行标准中对室内环境参数的要求(如《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》gb50736)，确定典型建筑室内设计参数；
[0081]
西南边跨境区域典型城市典型建筑用能模式数据库：基于典型建筑实际用能情况和控制策略设置，统计聚类得到西南边跨境地区典型建筑的用能习惯作息，建立西南边跨境区域典型城市用能模式数据库，例如办公类建筑能源系统在工作日8:30-17:30开启，节假日及休息日全天关闭。
[0082]
s4：构建西南边跨境地区的所述典型城市典型建筑冷热电负荷模型。
[0083]
更进一步的，建筑模型建模：根据不同典型城市、不同建筑功能类型、不同典型建筑形式，在sketchup软件建立与实际典型建筑一致的建筑三维模型，并将三维模型导入trnsys仿真模拟平台，建立典型建筑模型。接着基于典型建筑模型输入参数(围护结构构造、内部房间功能、室内负荷扰量等)，在trnsys仿真模拟平台trnbuild中对建筑物模型相关参数进行设置。将基于西南边跨境地区实际历史数据确定的室内外设计参数数据库、考虑不确定性的西南边跨境城市建筑典型建筑用能作息导入simulation studio的在线输出组件，将信息传递给建筑模型。
[0084]
应说明的是，以外墙外表面举例说明建筑热平衡过程。非透明围护结构的外表面的热平衡方程为：
[0085]qasol
q
lwr
q
conv
q
ko
＝0
[0086]
其中，q
ko
是通过墙体的导热，q
asol
是太阳直射福射和散射福射的吸收值，q
lwr
是与室外空气、地面、天空、其他建筑表面间的净长波辐射交换，q
conv
是与室外空气的对流热交换。
[0087]
更进一步的，办公楼内消耗的电力和燃气负荷主要是由每个房间使用的电气和燃气设备产生的，负荷的大小与建筑不同功能区的装机容量、能耗特性和每件设备的使用时间密不可分。因此，在进行电力和燃气负荷模拟之前，有必要了解该类目标建筑中设备的类型和用途。例如，该类目标建筑中常用的电气设备主要包括照明设备(如焚光灯)、办公设备(如电脑)、空调设备、热泵和机组等，而电梯设备主要被认为是室外设备。为了调查建筑物本身的冷/热/电负荷特性，可以用以下公式计算照明、办公设备、空调、热泵、电器和电梯的电负荷：
[0088][0089]
其中，e(τ)为计算时间段为τ时对应用电设备的平均电负荷，i、n分别表示用电设备的类型和该用电设备的数量，τ为用电设备消耗电能的计算时段，pi为i类型用电设备的安装功率，αi(τ)为i类型用电设备的同时使用系数，取值范围为0-1，si(τ)为i类型用电设备的功耗系数。
[0090]
更进一步的，建筑冷热电能源系统建模：在trnsys仿真模拟平台simulation studio中调用建筑能源系统设备模型模块，以使用软件自带模块为主，以自主开发模块为补充，建立冷热电能源系统(冷热电)模型。将西南边跨境地区实际历史数据确定的室外设计参数数据库、西南边跨境城市建筑典型建筑用能作息导入simulation studio的在线输出组件，将信息传递给能源系统模型。最终，在动态仿真模拟平台trnsys中构建得到西南边跨境地区典型城市典型建筑冷热电负荷仿真模型。
[0091]
s5：基于多层次指标对所述典型建筑冷热电负荷模型进行校准验证。
[0092]
更进一步的，负荷模型仿真模拟，数据输出，数据处理。首先，基于西南边跨境地区典型城市典型建筑冷热电负荷仿真模型动态仿真并输出建筑8760小时逐时负荷、能耗等大量数据。基于负荷仿真数据，计算冷热电设计负荷指标、设计日负荷特性系数、全年负荷特性系数等多指标。
[0093]
更进一步的，多层次指标校准验证。将仿真模型模拟得到的冷热电设计负荷指标与设计标准对比，校准并验证计算设计负荷指标的准确性；对计算所得设计日负荷特性系数进行分析，校准并验证其是否符合实际建筑特性；将能耗模拟计算所得各种类型建筑物的能耗计算结果与实际运行建筑的能耗统计值进行比对，校准并验证能耗模拟计算结果的合理性；结合上述三个方面指标的对比，实现了研究结果三个层次的准确性验证，保证仿真模型的准确可靠性。
[0094]
实施例2
[0095]
参照图2-8，本发明提供了一种面向西南边跨境区域的典型建筑负荷模型及其构建方法，为了验证本发明的有益效果，基于实际案例和仿真实验进行科学论证，并对建筑负荷模型仿真结果和现场实测结果进行数据对比分析验证。
[0096]
综合考虑经济发展程度、城市影响力、气候特点、地理分布等因素，确定云南、广西等西南边跨境地区的10个典型城市，并确定了包括办公、商场、酒店、医院、学校、住宅等多种建筑功能类型。基于卫星遥感技术获取西南边跨境区域建筑遥感图像，采用计算机神经网络算法从光学卫星影像中提取建筑轮廓，识别西南边跨境地区典型城市建筑的典型形态，结合调研得到的典型形态建筑层数、面积、朝向等建筑形态信息，确定典型城市不同功能类型的典型建筑形式。以云南省红河哈尼族彝族自治州蒙自市为例，确定了居住建筑(高层住宅、多层住宅)、办公楼(商务办公、普通办公)、酒店(商务酒店、普通酒店)、商场、医院、学校等6类民用建筑的典型建筑形式。以居住建筑为例，居住建筑典型形式如图2-3所示，包括典型多层住宅建筑、典型高层住宅建筑。
[0097]
基于大数据聚类算法确定典型建筑模型输入参数，包括围护结构(外墙、屋面、外窗、遮阳)构造、内部房间类型、室内负荷扰量(室内人员、照明、设备等室内负荷扰量)、能源
系统设备(可再生能源产能设备、暖通空调系统设备、照明设备、饮水及生活热水、动力设备、非动力设备等)。基于实际历史数据建立西南边跨境地区典型城市与典型建筑室内外设计参数和用能模式数据库。基于典型建筑模型输入参数、室内外设计参数和用能模式数据库，在trnsys仿真模拟平台trnbuild中对建筑物模型相关参数进行设置。并在trnsys仿真模拟平台simulation studio中调用建筑能源系统设备模型模块，建立能源系统(冷热电)模型。最终，在动态仿真模拟平台trnsys中构建得到西南边跨境地区典型城市典型建筑冷热电负荷仿真模型，典型居住建筑冷热电负荷仿真模型如图4-5所示。
[0098]
基于云南省昆明市典型居住建筑冷热电负荷仿真模型动态仿真并输出建筑8760小时逐时负荷、能耗等大量数据。接着基于负荷仿真数据，计算冷热电设计负荷指标、设计日负荷特性系数、全年负荷特性系数等多指标。
[0099]
首先，计算仿真模型模拟得到的冷热电设计负荷指标，并与设计标准对比，校准并验证了计算设计负荷指标的准确性。如表1所示，由于典型城市不考虑采暖，只计算典型城市典型居住建筑的冷设计负荷指标和电力设计负荷指标。
[0100]
通过处理多层住宅和高层住宅负荷模型的仿真模拟计算结果，对夏季典型设计日高层住宅和多层住宅的夏季典型日逐时冷负荷、电负荷特性系数进行计算，结果分别见图6和图7所示，校准并验证了仿真结果符合实际建筑特性。高层住宅和多层住宅的空调系统采用连续运行模式，全天24小时供冷。清晨温度较低，由于室内温度变化相对室外有延迟现象存在，且随着早上人员出门内热变小，7:00左右波形达到一天的低谷，14:00～17:00处于白天室外温度最高的时间段，太阳辐射较大，波形于17:00左右随着人员回到室内，房间内大量用电设备运行，厨房设备持续使用，建筑内热增高，达到一天的峰值。由于白天人员在室率不稳定，其波形的波动较大。19:00以后进入夜间人员逐渐休息，空调系统持续运行，室内用电设备基本关闭，波形逐渐下降，且由于夜间人员在室率较稳定，其波形无太大波动。整体来看，典型高层住宅和典型多层住宅典型日的各类型逐时负荷特性系数变化情况十分相近，符合典型城市居住建筑的使用情况和用能特点。
[0101]
如表1所示，将能耗模拟计算所得典型建筑物的能耗计算结果与实际运行建筑的能耗统计值进行比对，计算得到典型多层住宅用电能耗为46.17[kwh/(m2.a)，典型高层住宅用电能耗为44.83[kwh/(m2.a)，居住建筑实测用电能耗为35-80[kwh/(m2.a)，能耗模拟结果在合理范围内。此外，如图8所示，对典型居住建筑分项能耗比例进行统计，校准并验证了能耗模拟计算结果的合理性。
[0102]
结合上述三个方面指标的对比，实现了研究结果三个层次的准确性验证，保证仿真模型的准确可靠性。
[0103]
表1典型居住建筑冷热电设计负荷指标
[0104]
[0105]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
[0106]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
[0107]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0108]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0109]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0110]
尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
[0111]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。