CN112815475A - 一种带有燃气发电机的空调控制系统 - Google Patents

一种带有燃气发电机的空调控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有燃气发电机的空调控制系统，包括电网供能模块、储能模块、太阳能供能模块，燃气发电机供能模块、能源分配模块、空调用电模块、控制模块、空调模块以及热回收模块。传统带有燃气发电机的热泵空调控制方法，燃气发电机只是提供一部分固定负荷，在制热模式下回收发动机的余热。传统的带有燃气发电机的热泵空调控制方法，从能源利用的角度并没有有效提高能源利用率。相反传统的燃气发电机的热泵空调控制方法在使用中的成本会更高。本发明旨在通过对机组事实负荷的采集，对发动机事实热效率的计算，结合空调系统能效以及当地的燃气、市电价格综合考虑，自主切换供能模式，能最大限度的降低使用成本。

Description

一种带有燃气发电机的空调控制系统
技术领域
本发明涉及空调供能控制技术，具体涉及一种带有燃气发电机的空调控制系统。
背景技术
相对于普通电空调系统而言，带有燃气发电机的热泵空调系统可以选择使用燃气或者采用电网电能、储能模块作为能源，也可以同时使用使用三种能源，并且可以随时调节三种能源的供能比例。相对于传统的电空调，带有太阳能及储能设备和燃气发电机的热泵空调系统的能源利用率更高，地区适应性更强。当前广泛使用的普通电空调只能使用电能，空调系统的压缩机、风机、执行器、开关阀、加热装置、控制装置等用电器件都需要有电能供应才能保证系统正常运行，并且电能是唯一的能源形式。作为民用和商用的主要电能消耗设备，尤其是用电高峰时期，普通电空调的集中使用会造成电网负荷加剧。部分地区可能面临着不得不电力增容，更换供电设备的被动局面。世界范围内能源分布存在差异，单一使用电能的空调系统不利于能源资源的使用选择和充分利用。在供电中断的特殊情况下，普通电空调无法使用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种带有燃气发电机的空调控制系统，以提升能源利用率，降低使用成本。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种带有燃气发电机的空调控制系统，包括电网供能模块、储能模块、太阳能供能模块，燃气发电机供能模块、能源分配模块、空调用电模块、控制模块、空调模块以及热回收模块；
所述太阳能模块和储能模块相连接，以将其产生的电能储存至储能模块中；
所述燃气发电机供能模块和储能模块相连接，以将其产生的电能储存至储能模块中；所述燃气发电机供能模块还和能源分配模块相连接，以将其产生的电能传输到能源分配模块中；
所述电网供能模块和能源分配模块相连接，以将电能传输到能源分配模块中；
所述储能模块和能源分配模块相连接，以和能源分配模块实现电能交换传输；
所述能源分配模块和空调用电模块相连接，以提供空调用电模块工作所需的电能；所述能源分配模块还和控制模块相连接，以提供控制模块工作所需的电能；
所述空调用电模块和空调模块相连接，以提供空调模块工作所需的电能；
所述空调模块和发电机功能模块相连接，以对发电机模块工作时所产生的热量进行回收里利用；
所述控制模块分别和储能模块、太阳能供能模块，燃气发电机供能模块、能源分配模块、空调用电模块以及空调模块相连接，分别控制储能模块、太阳能供能模块，燃气发电机供能模块、能源分配模块、空调用电模块以及空调模块的工作，以切换空调模块的供能模式，提高能源利用率。
进一步地，所述供能模式包括三种，分别为：
模式一：只使用电能，包括电网供能模块和/或储能模块所提供的电能，这种模式下不供燃气，发电机不运行；
模式二：只使用燃气发电机供能模块和储能模块所提供的电能，这种模式下发电机运行，电网不供电，系统处于离网状态；
模式三：同时使用电网供能模块、储能模块和燃气发电机供能模块所提供的电能，并对电网供能模块、储能模块和燃气发电机供能模块所提供的电能比例进行调节。
进一步地，当空调处于制热模式时，燃气发电机供能模块运行时，对发电机所产生的热量进行余热回收，为空调提供热量。
进一步地，当空调处于制冷模式时，空调用电模块的供能模式为：
储能模块和燃气发电机供能模块或电网供能模块优先为空调用电模块供能，燃气发电机供能模块和电网供能模块的控制策略计算如下：
制冷冷量需求为a，此时空调系统的COP为b，发电机的能耗比为μ
μ＝f/g
f是在该制冷量的前提下需要的燃气量，g是该燃气量产生的电能，电价为d，气价为e，c是其他部分的电负荷；
在该负荷下用电的单位时间费用W1＝(a/b+c)*d；
在该负荷下用气的单位时间费用W2＝(a/b+c)*μ*e；
当W1≥W2时，选择用燃气作为能源供给；
当W1＜W2时，选择用电网电能作为能源供给。
进一步地，当空调处于制热模式时，空调用电模块的供能模式为：
储能模块和燃气发电机供能模块或电网供能模块优先为空调用电模块供能，燃气发电机供能模块和电网供能模块的控制策略计算如下：
制热量需求为a1,此时空调系统的COP为b1,发电机的能耗比为μ2
μ2＝f2/g2
f2是在该制热模式下的需要的燃气量，g2是该燃气量产生的电能，电价为d,气价为e；制热模式下回收发电机的废热，回收余热为h；
在该负荷下用电的费用W3＝(a1/b1+c)*d；
在该负荷下用气的费用W4＝[(a1-h)/b1+c]*μ2*e2；
当W3≥W4时，选择用燃气作为能源供给；
当W3＜W4时，选择用电网电能作为能源供给。
进一步地，所述燃气发电机供能模块包括主发电机组和副发电机组；所述主发电机组和能源分配模块相连接，以将电能传输到能源分配模块中；所述副发电机组和储能模块相连接，以将多余的电能储存到储能模块中。
进一步地，所述能源分配模块还和燃气发电机模块相连接，以维持燃气发电机模块的正常运行。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明相对于普通的带有燃气发电机的热泵空调系统，通过对机组事实负荷的采集，对发动机事实热效率的计算，结合空调系统能效以及当地的燃气、市电价格综合考虑，自主切换供能模式，能最大限度的降低使用成本和能源利用率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的带有燃气发电机的空调控制系统的组成示意图；
图2为带有燃气发电机的空调控制系统的控制策略图。
具体实施方式
实施例：
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接、信号连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说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的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
参阅图1所示，本实施例提供的带有燃气发电机的空调控制系统包括电网供能模块H、储能模块A、太阳能供能模块B、燃气发电机供能模块C、能源分配模块E、空调用电模块D、控制模块F以及空调模块G。
具体地，该燃气发电机供能模块C包括副发电机组件C-1和主发电机组件C-3，副发电机组件C-1与逆变器组件A-1连接，将发电机的多余电能储存到储能模块A中，主发电机组件C-3与逆变器E-5连接，将发电机能源传输到能源分配模块E中。
该太阳能供能模块B则通过逆变器组件B-1将产生额电能储存到储能模块A中。
该电网供电模块H通过配电组件E-2将电能传输到能源分配模块E中。
该能源分配模块E通过逆变器组件E-6将能量分配给燃气发电机模块C，维持燃气发电机模块C的正常运行；能源分配模块E还通过逆变器组件E-4将能量分配给空调用电模块D；能源分配模块E通过逆变器组件E-3将能量分配给控制模块F，同时控制系模块过控制组件F-3控制能源分配模块E的调度。
该控制模块F通过控制组件F-1控制储能模块A的能量调度；控制模块F通过控制组件F-2控制空调用电模块D；控制模块F通过控制组件B-2控制太阳能供能模块B；控制模块F通过控制组件C-2控制燃气发电机供能模块C能量调度；控制模块F通过控制组件G-2控制空调模块G。该空调用电模块D则通过用电组件G-1来为空调的工作提供电量；空调模块G和燃气发电机供电模块C通过换热组件G-3交换能量，实现燃气发电机供电模块余热的回收。
如此，可通过实际使用情况啦切换空调模块的供能模式，提高能源利用率，降低使用成本。
具体地，在其中的一个实施例中，上述供能模式包括三种，分别为：
模式一：只使用电能，包括电网供能模块和/或储能模块所提供的电能，这种模式下不供燃气，发电机不运行；
模式二：只使用燃气发电机供能模块和储能模块所提供的电能，这种模式下发电机运行，电网不供电，系统处于离网状态；
模式三：同时使用电网供能模块、储能模块和燃气发电机供能模块所提供的电能，并对电网供能模块、储能模块和燃气发电机供能模块所提供的电能比例进行调节。
在上述三个模式中，当空调处于制热模式时，燃气发电机供能模块运行时，对发电机所产生的热量进行余热回收，为空调提供热量。通过回收余热，带有发电机的热泵空调在制热模式下效果比普通电空调显著。也可以避免普通电空调制热效果差，等待时间长，除霜停机等不利因素。
而在另一个实施例中，当空调处于制冷模式时，空调用电模块的供能模式为：
储能模块A和燃气发电机供能模块C或电网供能模块H优先为空调用电模块D供能，燃气发电机供能模块C和电网供能模块H的控制策略计算如下：
制冷冷量需求为a，此时空调系统的COP(能效比)为b，发电机的能耗比为μ
μ＝f/g
f是在该制冷量的前提下需要的燃气量，g是该燃气量产生的电能，电价为d，气价为e，c是其他部分的电负荷；
在该负荷下用电的单位时间费用W1＝(a/b+c)*d；
在该负荷下用气的单位时间费用W2＝(a/b+c)*μ*e；
当W1≥W2时，选择用燃气作为能源供给；
当W1＜W2时，选择用电网电能作为能源供给。
而当空调处于制热模式时，空调用电模块的供能模式为：
储能模块A和燃气发电机供能模块C或电网供能模块H优先为空调用电模块D供能，燃气发电机供能模块C和电网供能模块H的控制策略计算如下：
制热量需求为a1,此时空调系统的COP为b1,发电机的能耗比为μ2
μ2＝f2/g2
f2是在该制热模式下的需要的燃气量，g2是该燃气量产生的电能，电价为d,气价为e；制热模式下回收发电机的废热，回收余热为h；
在该负荷下用电的费用W3＝(a1/b1+c)*d；
在该负荷下用气的费用W4＝[(a1-h)/b1+c]*μ2*e2；
当W3≥W4时，选择用燃气作为能源供给；
当W3＜W4时，选择用电网电能作为能源供给。
综上，传统带有燃气发电机的热泵空调控制方法，燃气发电机只是提供一部分固定负荷，在制热模式下回收发动机的余热。传统的带有燃气发电机的热泵空调控制方法，从能源利用的角度并没有有效提高能源利用率。相反传统的燃气发电机的热泵空调控制方法在使用中的成本会更高。本发明旨在通过对机组事实负荷的采集，对发动机事实热效率的计算，结合空调系统能效以及当地的燃气、市电价格综合考虑，自主切换供能模式，能最大限度的降低使用成本。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种带有燃气发电机的空调控制系统，其特征在于，包括电网供能模块、储能模块、太阳能供能模块，燃气发电机供能模块、能源分配模块、空调用电模块、控制模块、空调模块以及热回收模块；
所述太阳能模块和储能模块相连接，以将其产生的电能储存至储能模块中；
所述燃气发电机供能模块和储能模块相连接，以将其产生的电能储存至储能模块中；所述燃气发电机供能模块还和能源分配模块相连接，以将其产生的电能传输到能源分配模块中；
所述电网供能模块和能源分配模块相连接，以将电能传输到能源分配模块中；
所述储能模块和能源分配模块相连接，以和能源分配模块实现电能交换传输；
所述能源分配模块和空调用电模块相连接，以提供空调用电模块工作所需的电能；所述能源分配模块还和控制模块相连接，以提供控制模块工作所需的电能；
所述空调用电模块和空调模块相连接，以提供空调模块工作所需的电能；
所述空调模块和发电机功能模块相连接，以对发电机模块工作时所产生的热量进行回收里利用；
所述控制模块分别和储能模块、太阳能供能模块，燃气发电机供能模块、能源分配模块、空调用电模块以及空调模块相连接，分别控制储能模块、太阳能供能模块，燃气发电机供能模块、能源分配模块、空调用电模块以及空调模块的工作，以切换空调模块的供能模式，提高能源利用率。
2.如权利要求1所述的带有燃气发电机的空调控制系统，其特征在于，所述供能模式包括三种，分别为：
模式一：只使用电能，包括电网供能模块和/或储能模块所提供的电能，这种模式下不供燃气，发电机不运行；
模式二：只使用燃气发电机供能模块和储能模块所提供的电能，这种模式下发电机运行，电网不供电，系统处于离网状态；
模式三：同时使用电网供能模块、储能模块和燃气发电机供能模块所提供的电能，并对电网供能模块、储能模块和燃气发电机供能模块所提供的电能比例进行调节。
3.如权利要求2所述的带有燃气发电机的空调控制系统，其特征在于，当空调处于制热模式时，燃气发电机供能模块运行时，对发电机所产生的热量进行余热回收，为空调提供热量。
4.如权利要求1所述的带有燃气发电机的空调控制系统，其特征在于，当空调处于制冷模式时，空调用电模块的供能模式为：
储能模块和燃气发电机供能模块或电网供能模块优先为空调用电模块供能，燃气发电机供能模块和电网供能模块的控制策略计算如下：
制冷冷量需求为a，此时空调系统的COP为b，发电机的能耗比为μ
μ＝f/g
f是在该制冷量的前提下需要的燃气量，g是该燃气量产生的电能，电价为d，气价为e，c是其他部分的电负荷；
在该负荷下用电的单位时间费用W1＝(a/b+c)*d；
在该负荷下用气的单位时间费用W2＝(a/b+c)*μ*e；
当W1≥W2时，选择用燃气作为能源供给；
当W1＜W2时，选择用电网电能作为能源供给。
5.如权利要求1或4所述的带有燃气发电机的空调控制系统，其特征在于，当空调处于制热模式时，空调用电模块的供能模式为：
储能模块和燃气发电机供能模块或电网供能模块优先为空调用电模块供能，燃气发电机供能模块和电网供能模块的控制策略计算如下：
制热量需求为a1,此时空调系统的COP为b1,发电机的能耗比为μ2
μ2＝f2/g2
f2是在该制热模式下的需要的燃气量，g2是该燃气量产生的电能，电价为d,气价为e；制热模式下回收发电机的废热，回收余热为h；
在该负荷下用电的费用W3＝(a1/b1+c)*d；
在该负荷下用气的费用W4＝[(a1-h)/b1+c]*μ2*e2；
当W3≥W4时，选择用燃气作为能源供给；
当W3＜W4时，选择用电网电能作为能源供给。
6.如权利要求1所述的带有燃气发电机的空调控制系统，其特征在于，所述燃气发电机供能模块包括主发电机组和副发电机组；所述主发电机组和能源分配模块相连接，以将电能传输到能源分配模块中；所述副发电机组和储能模块相连接，以将多余的电能储存到储能模块中。
7.如权利要求1所述的带有燃气发电机的空调控制系统，其特征在于，所述能源分配模块还和燃气发电机模块相连接，以维持燃气发电机模块的正常运行。
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CN114251872A (zh) * 2021-12-10 2022-03-29 中国科学院广州能源研究所 一种基于人工智能的小型冷热电联供系统及其控制方法
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