具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术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，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请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申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

如图1-2所示，城市新能源智控系统涉及城市供水、城市电网、城市光伏发电、城市抽水蓄能、城市消防、城市风力发电等系统。城市供水系统、城市消防系统都属于城市能源系统的消耗终端。城市电网系统是电力能源连接系统，包含了电源终端，负荷终端和网络连接线。城市光伏发电系统是城市能源系统的电源终端，文中的城市光伏发电系统是指城市建筑物1顶部或外墙安装的光伏板连接到电网系统上构成的光伏发电网络。城市抽水蓄能系统是指建筑物1顶部和每层闲置空间建设的储水装置，以及在供水管路上安装的可逆式抽水蓄能机组，以及储水装置、蓄能机组的控制体系等组成。城市风力发电系统是指城市建筑物1顶部设置的风力发电装置4，该风力发电装置4依靠自然界的风力或楼梯虹吸效应产生的风能进行发电，发出的电能最终并网至电网系统。

目前，所有城市的能源主要依靠外部输送，城市几乎没有任何自给能力，一旦外送能源通道被切断，城市将陷入瘫痪状态，本专利可以实现一定程度上的能源自给和自调节。

另外，对于光伏能源来说，城市有密集的、不同形式的高层建筑，具有先天建设分布式光伏能源的基础，也具有建设分布式抽水蓄能系统的基础。城市接受的外送能源大多是传统能源，传统能源具有不可逆特性，在有限时间内就会枯竭，不具备可持续性，该专利对于城市的可持续发展具有很好的应用前景。

实施例1：

如图1所示，本发明公开了一种源网荷储智慧控制型城市综合能源系统包括用于电网调度管理的城市新能源系统控制平台、穿行于建筑物1的城市电网系统和城市供水系统、可逆式水泵8、可逆式水泵控制器9、光伏发电装置6、设置在光伏发电装置6下方的光伏发电装置控制器7、风力发电装置4、设置在风力发电装置4下方的风力发电装置控制器5、固定在建筑物1上并接入城市供水系统的储水装置2、用于获取储水装置2状态的储水装置监控器3以及蓄水模块，所述储水装置为蓄水池，储水装置2固定在建筑物1的顶层。

所述可逆式水泵控制器9为单片机。

所述储水装置监控器3为固定在储水装置2上用于获取储水装置2内部水位信息的水位传感器。

所述光伏发电装置6固定在建筑物1顶层和/或建筑物1外墙体合理位置。

城市供水系统的供水管路、可逆式水泵8、城市供水系统的上水管路、储水装置2和城市供水系统的用户管路依次连接导通。

所述储水装置监控器3与可逆式水泵控制器9连接并单向通信，所述可逆式水泵控制器9的控制端与可逆式水泵8的控制端连接并单向通信。

城市电网系统分别与可逆式水泵控制器9、可逆式水泵8、光伏发电装置6、光伏发电装置控制器7、风力发电装置4以及风力发电装置控制器5电连接。

相互连接的储水装置监控器3、可逆式水泵控制器9、可逆式水泵8和储水装置2以及蓄水模块形成蓄水系统。

所述蓄水模块为运行于可逆式水泵控制器9上的程序模块，用于储水装置监控器3获取储水装置2的状态信息并告知可逆式水泵控制器9，所述储水装置2的状态信息包括满水、有水和欠水，可逆式水泵控制器9接收到储水装置监控器3发来的储水装置2的状态信息，当为谷电时，若储水装置2的状态信息为有水或者欠水，可逆式水泵控制器9生成工作指令并发送至可逆式水泵8，可逆式水泵8接收到可逆式水泵控制器9发来的工作指令并开始工作，可逆式水泵8对储水装置2相应地进行蓄水。需要说明的是，可逆式水泵8是一种可将电能转变为机械能抽水和将水的势能转变为电能的水泵；蓄水模块还用于在城市电网系统全部陷入瘫痪时，此时发电系统需要启动的原始电源，也即黑启动模式，此时蓄水模块可以通过储水装置2放水并控制可逆式水泵9发电，可逆式水泵9发电并入城市电网系统，为黑启动模式提供原始电源。

光伏发电装置控制器7用于控制光伏发电装置6的工作过程，如输出功率、逆变并网，作为现有技术，控制方式不再赘述。

满水信息对应储水装置2满水的状态，此时水位传感器获知水位线抵达最高处的水位线。

欠水信息对应储水装置2欠水的状态，此时水位传感器获知水位线抵达最低处的水位线。

有水信息对应储水装置2有水的状态，此时水位传感器获知水位线位于最高处与最低处的水位线之间。

其中，可逆式水泵控制器9的型号为PIC16F877A，原有的城市电网系统和城市供水系统本身为现有技术在此不再赘述，可逆式水泵控制器9、水位传感器、光伏发电装置6、可逆式水泵8和城市新能源系统控制平台本身以及相应的通信连接技术为现有技术在此不再赘述。

实施例2：

实施例2不同于实施例1之处在于，所述储水装置监控器3为设置在储水装置2上用于获取储水装置2内部水压信息的压力传感器，所述储水装置的状态信息包括满压、有压和欠压。

如图2所示，本发明公开了一种源网荷储智慧控制型城市综合能源系统包括用于电网调度管理的城市新能源系统控制平台、穿行于建筑物1的城市电网系统和城市供水系统、位于建筑物1端的可逆式水泵控制器9、可逆式水泵8和光伏发电装置6、固定在建筑物1上并接入城市供水系统的储水装置2以及蓄水模块，所述储水装置2为蓄水池，储水装置2固定在建筑物1的顶层，还设有风力发电装置4，风力发电装置4依靠建筑物1楼道的虹吸效应或自然界的风力发电。

所述可逆式水泵控制器9为单片机。

所述储水装置监控器3为固定在储水装置2上用于获取储水装置2内部水压信息的压力传感器。

所述光伏发电装置6固定在建筑物1的顶层和/或建筑物1外墙体合理位置。

城市供水系统的供水管路、可逆式水泵8、城市供水系统的上水管路、储水装置2和城市供水系统的用户管路依次连接导通。

所述储水装置监控器3与可逆式水泵控制器9连接并单向通信，所述可逆式水泵控制器9的控制端与可逆式水泵8的控制端连接并单向通信。

城市电网系统分别与可逆式水泵控制器9、可逆式水泵8、光伏发电装置6、光伏发电装置控制器7、风力发电装置4以及风力发电装置控制器5电连接。

相互连接的储水装置监控器3、可逆式水泵控制器9、可逆式水泵8和储水装置2以及蓄水模块形成蓄水系统。

所述蓄水模块为运行于可逆式水泵控制器9上的程序模块，用于储水装置监控器3获取储水装置2的状态信息并告知可逆式水泵控制器9，所述储水装置2的状态信息包括满水、有水和欠水，可逆式水泵控制器9接收到储水装置监控器3发来的储水装置2的状态信息，当为谷电时，若储水装置2的状态信息为有水或者欠水，可逆式水泵控制器9生成工作指令并发送至可逆式水泵8，可逆式水泵8接收到可逆式水泵控制器9发来的工作指令并开始工作，可逆式水泵8对储水装置2相应地进行蓄水。需要说明的是，可逆式水泵8是一种可将电能转变为机械能抽水和将水的势能转变为电能的水泵；蓄水模块还用于在城市电网系统全部陷入瘫痪时，此时发电系统需要启动的原始电源，也即黑启动模式，此时蓄水模块可以通过储水装置2放水并控制可逆式水泵9发电，可逆式水泵9发电并入城市电网系统，为黑启动模式提供原始电源。

光伏发电装置控制器7用于控制光伏发电装置6的工作过程，如输出功率、逆变并网，作为现有技术，控制方式不再赘述。

满压信息对应储水装置满水的状态，此时压力传感器获知的水压与水位抵达最高水位线时的水压相对应。

欠压信息对应储水装置欠水的状态，此时压力传感器获知的水压与水位抵达最低水位线时的水压相对应。

有压信息对应储水装置有水的状态，此时压力传感器获知的水压与水位位于最高处与最低处的水位线之间时的水压相对应。

其中，可逆式水泵控制器的型号为PIC16F877A，原有的城市电网系统和城市供水系统本身为现有技术在此不再赘述，可逆式水泵控制器9、压力传感器、光伏发电装置6、可逆式水泵8和城市新能源系统控制平台本身以及相应的通信连接技术为现有技术在此不再赘述。

通常在城市电网中还设有天气信息监控器，用于将天气预报信息发送到城市电网控制系统中，对城市电网控制系统起到预警作用，做好预判，做好预防措施。

本申请的构思：

由于城市高层建筑较多，并且多数高层建筑都需要供水，自来水厂增压站需要消耗大量电能增水压。通常，住户回家后用电和用水的需求往往是同步出现的，于是该情况就会造成越是用电高峰时段，越需要增压居民用水的水压。随着城市规模的不断扩大，自来水增压站电量需求越大，用电量越大，因为采用峰价电，造成用水成本高、居民用水价格居高不下。如果能够错开用电高峰，而是在用电低谷时对自来水进行增压，就会大大降低增压用电成本，对电网也会产生很大的积极作用，可以起到电力调峰调谷的作用。

本申请的技术贡献：

本申请，利用城市高层建筑的顶层，并合理、有效利用楼间各层闲置空间构建城市综合新能源系统，申请包括三部分：

第一部分是在建筑顶层建设储水装置2，也就是改造现有的城市供水系统，这种城市供水系统也叫做“有塔供水”。

1、储水装置2作为自来水城市供水系统的一环或一部分，可以对整个城市供水系统产生调节作用，即调压作用，用户尤其是大用户在用水时或者大量居民在同一时间用水时，经常需要频繁调节水流量，这时，水压会通过管道反向传播，有时会产生谐振，严重时会造成水管爆裂，而储水装置2就可以消除这种危险因素，增加整个城市供水系统的可靠性。理解这一点，需要了解城市供水系统原理，该部分本身为现有技术不再赘述。

2、储水装置2也是一个储能装置，如果每一个建筑顶层搭配楼间各层都安装或建设储水装置2，就构成了一套蓄水系统，该系统就具备分散储能的作用，可以利用谷电进行蓄水，将电能变成水的是势能存起来，在用电高峰时再放水，减少峰电时供水用电量，进而降低水价，因此，也可以叫做分散储能系统。

3、在停电停水的情况下，储水装置2还可以起到生活备用水、消防备用水的作用。

第二部分是在顶层及中高层外墙体合理位置安装光伏装置。这和安装储水装置2不冲突，光伏发电作为一种新能源、清洁能源全部接入电网，光伏发电没有任何污染。分布式光伏发电是太阳能发电的出路，并且利用储水装置2可以做到光伏发电的就地消纳，打造“新能源+储能”形式的负荷终端，有效解决了光伏发电不稳定的问题，减小对电网的影响。这也同时为新能源的合理消纳提供了一个很好的思路。比如：在太阳光充足的时候，光伏发电量大，这时以启动水泵进行抽水，就地消纳光伏发电。

第三部分是控制平台。整个系统设计以“节约能源、利用新能源”为原则，设置“城市新能源系统控制平台”，每个储水装置2加装储水装置监控器3，和水泵实现联调联控，通过控制每个储水装置2的进水量可以实现对水泵输出功率的调节，整个蓄水系统和电力调度形成联调联控，可以起到电力调节作用，通过控制平台可以对储水装置2进行单个控制，从而实现局部微调，也可以进行区域控制，从而和电力调度配合，形成削峰填谷的作用。每个高层建筑的供水管路都装有水泵，水泵是增压用的，每台水泵进口或出口都要配置一个控制器，控制器输入量包括电力调度信息、蓄水池水位信息、各层光伏实时发电量等信息，各层光伏实时发电量信息对应光照情况，控制器通过综合分析各种输入量信息，形成输出控制信息，输出控制信息包括水泵出单位时间水量和总出水量控制、水泵的启动时间和启动时长等信息，控制器可以实现自动控制。所用控制器的输入、输出信息，还有控制器的控制信息，全部汇集到控制平台，控制平台的权限要高于每一个单一的控制器，可以根据某一区域或整个城市的电力调度信息、用水量、光伏发电情况等信息，进行区域性调节控制。

每一高层建筑顶部搭配楼间各层闲置空间建设蓄水储能装置和光伏发电，在每一个高层建筑都形成一个浓缩的新能源小系统，将城市中无数个这种“小系统”通过控制平台联系起来，就实现了城市供水系统、光伏发电系统、电网系统等新能源联系在一起，从而构成智慧城市的一部分。

设计及技术分析：

1、城市综合新能源系统，要对所有高层建筑顶层及各层中合理的闲置空间包括中高层外墙体部分进行统一建设、统一标准、统一管理、统一控制。

2、储水装置2分布于建筑顶部及楼间各层闲置空间，可以统一规划，对于旧高层建筑，统一改造标准；对于新的高层建筑，要形成标配。

3、储水装置2的大小、形式，根据建筑顶层及各层可用空间的实际设计情况，和建筑用水量或区域用水量相结合，综合考虑。

4、该系统具有清洁环保的特点。

5、可以利用现有的城市供水系统，在现有城市供水系统基础上改造，增加楼顶及各层储水装置2。

6、该申请强调节约能源消费，即通过谷电蓄水节约能源消费；利用新能源，即利用光伏发电，利用楼顶闲置空间；分布式储能，即通过储水装置2分布式储能，对电网调节，即通过削峰填谷对电网调节；对生活用水系统调节，防止压力波动造成水管爆裂；生活用水、消防用水的水资源战略备用。

7、也可以看作是对现有城市供水系统的节能改造，具有很好的综合社会效益。

8、该申请主要强调是节约能源消费即通过谷电蓄水节约能源消费、利用新能源、利用楼顶闲置空间、分布式储能、分布式发电，对电网消峰填谷。

用途：

1、实现电网区域局部调峰。

2、对城市供水系统调压。

将城市供水系统改造后，城市供水系统就变成了能源系统，不单单是消耗能源，还能实现能源转化，即蓄水池可以储能，并且水泵抽水用电可以就地消纳光伏发电、或实现电力消峰填谷，打造了“新能源+储能”的新能源系统，优化新能源消纳策略，提高能源利用效率。

本申请保密运行一段时间后，现场技术人员反馈的有益之处在于：

第一，一种源网荷储智慧控制型城市综合能源系统包括穿行于建筑物1的城市电网系统和城市供水系统，还包括位于建筑物1端的可逆式水泵控制器9和可逆式水泵8、设置在建筑物1上并接入城市供水系统的储水装置2和用于获取储水装置2状态的储水装置监控器3，所述储水装置监控器3与可逆式水泵控制器9连接并单向通信，所述可逆式水泵控制器9的控制端与可逆式水泵8的控制端连接并单向通信，城市供水系统的供水管路、可逆式水泵8、城市供水系统的上水管路、储水装置2和城市供水系统的用户管路依次连接导通，城市电网系统分别与储水装置监控器3、可逆式水泵控制器9和可逆式水泵8电连接，相互连接的储水装置监控器3、可逆式水泵控制器9、可逆式水泵8和储水装置2形成蓄水系统；其通过城市电网系统、城市供水系统、可逆式水泵控制器9、可逆式水泵8、储水装置2和储水装置监控器3等，实现了用水成本较低。

第二，所述蓄水系统还包括蓄水模块，所述蓄水模块为程序模块，用于储水装置监控器3获取储水装置2的状态信息并告知可逆式水泵控制器9，可逆式水泵控制器9接收到储水装置监控器3发来的储水装置2的状态信息，当为谷电时，可逆式水泵控制器9根据储水装置2的状态信息控制可逆式水泵8对储水装置2相应地进行蓄水；通过更加符合科学的方法步骤应用于该领域，进一步提升了工作效率和效果。

第三，所述储水装置监控器3为设置在储水装置2上用于获取储水装置2内部水位信息的水位传感器，所述储水装置2的状态信息包括满水、有水和欠水，所述蓄水模块，还用于储水装置监控器3获取储水装置2的状态信息并告知可逆式水泵控制器9，可逆式水泵控制器9接收到储水装置监控器3发来的储水装置2的状态信息，当为谷电时，若储水装置2的状态信息为有水或者欠水，可逆式水泵控制器9生成工作指令并发送至可逆式水泵8，可逆式水泵8接收到可逆式水泵控制器9发来的工作指令并开始工作；通过水位传感器实现，适用性较强，成本较低，性价比较好。

第四，所述储水装置监控器3为设置在储水装置2上用于获取储水装置2内部水压信息的压力传感器，所述储水装置2的状态信息包括满压、有压和欠压，所述蓄水模块，还用于储水装置监控器3获取储水装置2的状态信息并告知可逆式水泵控制器9，可逆式水泵控制器9接收到储水装置监控器3发来的储水装置2的状态信息，当为谷电时，若储水装置2的状态信息为有压或者欠压，可逆式水泵控制器9生成工作指令并发送至可逆式水泵8，可逆式水泵8接收到可逆式水泵控制器9发来的工作指令并开始工作；通过压力传感器实现，适用性较强，成本较低，性价比较好。

第五，所述储水装置2为蓄水池，储水装置2设置在建筑物1的顶层及楼间各层合理的闲置空间；储能效果较好，工作效率更高，适用性更好。

第六，还包括位于建筑物1端的光伏发电装置6，所述光伏发电装置6与城市电网系统电连接；通过光伏发电装置6补充供电，工作效率更高，储能效果更好。

第七，所述光伏发电装置6设置在建筑物1的顶层及中高层外墙体合理位置，所处位置高，受光性更好，工作效率更高，储能效果更好。

第八，城市楼体蓄水系统加装光伏发电装置6，打造了“新能源+分布式储能”形式的负荷终端，形成光伏发电的就地消纳，使用方便，资源利用更为合理。

第九，还包括用于电网调度管理的城市新能源系统控制平台，所述城市新能源系统控制平台与可逆式水泵控制器9连接并通信，更便于管理，使用更方便，结构更合理。

第十，还包括风力发电装置，风力发电装置设置在建筑物的顶层，利用自然界的风或楼道的虹吸产生的风力发电，晴空时以太阳能发电为主，阴雨时以风力发电为主，风电互补，充分利用可再生能源。

第十一，所述可逆式水泵控制器9为单片机，性价比较好，成本较低。