CN113531644A - 空气源热泵站电网调度调峰系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空气源热泵站电网调度调峰系统，通过对建筑物热量负荷需求预测、气象信息、用户室内温度实时数据以及当地峰谷平电价情况，以一定的时间间隔进行负荷的运算，同时要依据每台空气源热泵在该时刻气象条件下制热能力等数据，来控制运行热泵台数，同时依据热泵安装位置及每台热泵累计运行时间等数据，自动间歇位置启停，稳定机组运行寿命，同时减少相邻机组运行产生的冷岛效应，无需人工调控，同时能够保持整个供暖季的温度恒定，减少浪费节省了成本的同时又提高了用户的舒适性，减少企业与用户的矛盾。
Description
技术领域
本发明涉及空气源热泵运维相关领域，具体是空气源热泵站电网调度调峰系统。
背景技术
随着国家近年来发展策略的改变，环境保护以及低碳节能逐渐成为发展的主流方向，因此传统的碳取暖方式逐步被新兴的空气源热泵取暖方式所取代，空气源热泵取暖方式相较于传统的碳取暖具有更好的储能功能，同时更加环保绿色。
现有技术中各企业对于空气源热泵调度方式多采用预设回水温度阈值开关机的方式或是根据预设时间段通过人工进行直接调整的方式进行，部分拥有较高智能化数据管理中心的企业，则通过远程采集反馈的方式进行人工调控。
传统的调度方式依然存在较多的问题，例如供暖造成的室内温度会忽高忽低，难以稳定保持室内供热温度，从而导致用户舒适度降低，长久如此用户与企业间容易发生矛盾，不利于企业的长久发展，同时过量的供热也会造成能源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空气源热泵站电网调度调峰系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种空气源热泵站电网调度调峰系统，包括国网调峰模块以及数个热泵站，每个所述热泵站均设有多个热泵，所述热泵用于使用空气源产热供热，每个所述热泵站还对应设有核心控制模块以及环境采集模块，所述核心控制模块与所述国网调峰模块通信连接；
所述环境采集模块，用于采集调峰参考信息，并将所述调峰参考信息发送至所述国网调峰模块，所述调峰参考信息用于表征影响供热效果的相关环境及介质变量，所述调峰参考信息包括目标温度信息、气象环境信息以及供热介质信息；
所述国网调峰模块，用于接收所述调峰参考信息，并通过预设的气象供暖模型对所述调峰参考信息进行模拟运算，生成热泵站调控信号，输出所述热泵站调控信号至核心控制模块，所述热泵站调控信号用于表征该所述热泵站的供热需求情况；
所述核心控制模块，用于接收所述热泵站调控信号，并根据所述热泵站调控信号生成热泵控制信号，分别输出所述热泵控制信号至多个所述热泵；
所述热泵，用于接收热泵控制信号，并响应所述热泵控制信号，所述热泵控制信号用于控制所述热泵启用或关闭。
作为本发明的进一步方案：所述环境采集模块具体包括：
分散采集单元，用于采集供热目标点的目标温度信息，所述目标温度信息用于表征用户所处环境的温度情况；
定点采集单元，用于采集气象环境信息以及供热介质信息，所述定点采集单元与所述热泵站对应设置，所述定点采集单元与所述核心控制模块通信连接，所述气象环境信息用于表征该所述热泵站供热区域内的气象环境情况，所述供热介质信息用于表征该所述热泵站所使用供热介质的介质状态信息。
作为本发明的再进一步方案：所述气象环境信息具体包括环境气压信息、环境湿度信息以及环境温度信息；
所述供热介质信息包括回水温度、水压流量以及介质数据，所述介质数据用于表征所述供热介质的储热性能。
作为本发明的再进一步方案：所述环境采集模块还包括气象预测单元，所述气象预测单元用于获取气象预测信息，并将所述气象预测信息传输至国网调峰模块，所述气象预测信息用于表征未来数小时内该所述热泵站供热区域内的气象环境情况。
作为本发明的再进一步方案：还包括云服务器，所述云服务器与所述国网调峰模块通信连接，所述云服务器与所述分散采集单元通信连接；
所述云服务器，用于接收所述目标温度信息，并将所述目标温度信息传输至所述国网调峰模块。
作为本发明的再进一步方案：还包括边缘计算模块，所述边缘计算模块与所述热泵站对应设置，所述边缘计算模块与所述核心控制模块通信连接，用于对所述气象环境信息以及所述供热介质信息进行分析处理，以降低所述国网调峰模块的数据处理量。
作为本发明的再进一步方案：每个所述热泵站均设有多个边缘计算模块以及核心控制模块，所述边缘控制模块与所述核心控制模块一一对应，每个所述核心控制模块均与所述热泵通信连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对建筑物热量负荷需求预测、气象信息、用户室内温度实时数据以及当地峰谷平电价情况，以一定的时间间隔进行负荷的运算，同时要依据每台空气源热泵在该时刻气象条件下制热能力等数据，来控制运行热泵台数，同时依据热泵安装位置及每台热泵累计运行时间等数据，自动间歇位置启停，稳定机组运行寿命，同时减少相邻机组运行产生的冷岛效应，无需人工调控，同时能够保持整个供暖季的温度恒定，减少浪费节省了成本的同时又提高了用户的舒适性，减少企业与用户的矛盾。
附图说明
图1为一种空气源热泵站电网调度调峰系统的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现方式进行详细描述。
如图1所述，为本发明一个实施例提供的一种空气源热泵站电网调度调峰系统，包括国网调峰模块以及数个热泵站，每个所述热泵站均设有多个热泵，所述热泵用于使用空气源产热供热，每个所述热泵站还对应设有核心控制模块以及环境采集模块，所述核心控制模块与所述国网调峰模块通信连接。
本实施例中，该调峰系统通过对建筑物热量负荷需求预测、气象信息、用户室内温度实时数据以及当地峰谷平电价情况，以一定的时间间隔进行负荷的运算，同时要依据每台空气源热泵在该时刻气象条件下制热能力（空气源热泵本身特性，不同环境温度及出水温度，制热量变化很大）等数据，来控制运行热泵台数，同时依据热泵安装位置及每台热泵累计运行时间等数据，自动间歇位置启停，稳定机组运行寿命，同时减少相邻机组运行产生的冷岛效应，无需人工调控，同时能够保持整个供暖季的温度恒定，减少浪费节省了成本的同时又提高了用户的舒适性，减少企业与用户的矛盾。
所述环境采集模块，用于采集调峰参考信息，并将所述调峰参考信息发送至所述国网调峰模块，所述调峰参考信息用于表征影响供热效果的相关环境及介质变量，所述调峰参考信息包括目标温度信息、气象环境信息以及供热介质信息。
本实施例中，环境采集模块是对用户室内温度（即目标温度信息）、气象信息（即气象环境信息）以及介质信息（即供热介质信息）等进行采集的模块，这些数据将作为最终控制方式的生成依据用于模拟计算。
所述国网调峰模块，用于接收所述调峰参考信息，并通过预设的气象供暖模型对所述调峰参考信息进行模拟运算，生成热泵站调控信号，输出所述热泵站调控信号至核心控制模块，所述热泵站调控信号用于表征该所述热泵站的供热需求情况。
本实施例中，国网调峰模块是用于接收各个热泵站的调峰参考信息，并根据调峰参考信息模拟分析运算生成热泵站调控信号，输出至各个热泵站用于对热泵进行调控，这里的气象供暖模型是根据历史的供暖数据和气象数据分析生成的用于根据调峰参考信息生成最佳调控方案的历史学习模型。
所述核心控制模块，用于接收所述热泵站调控信号，并根据所述热泵站调控信号生成热泵控制信号，分别输出所述热泵控制信号至多个所述热泵。
本实施例中，核心控制模块是在每一个热泵站中设置用于对热泵站调控信号进行解析，然后根据解析结果对热泵站的多个热泵进行调用控制的终端控制装置。
所述热泵，用于接收热泵控制信号，并响应所述热泵控制信号，所述热泵控制信号用于控制所述热泵启用或关闭。
本实施例中，热泵便是用于供热的空气源热转换设备，其通过响应核心控制模块的热泵控制信号执行启动关闭功率调节等动作，达到调节输出供热的目的。
作为本发明另一个优选的实施例，所述环境采集模块具体包括：
分散采集单元，用于采集供热目标点的目标温度信息，所述目标温度信息用于表征用户所处环境的温度情况。
本实施例中，分散采集单元可以为分布设置的温度传感器组，供热目标点即使用该热泵站供暖的用户家，目标温度信息即该用户家的温度信息，通过对用户家的温度信息进行实时的监测和控制，以达到更好的提升用户体验的目的。
定点采集单元，用于采集气象环境信息以及供热介质信息，所述定点采集单元与所述热泵站对应设置，所述定点采集单元与所述核心控制模块通信连接，所述气象环境信息用于表征该所述热泵站供热区域内的气象环境情况，所述供热介质信息用于表征该所述热泵站所使用供热介质的介质状态信息。
本实施例中，气象环境信息在一定程度上对于供热都是具有一定的影响的，例如环境的气压对于供热介质的存储热量的能力以及热泵的转化效率都是具有影响的，因此均是需要进行共同考虑参考的。
作为本发明另一个优选的实施例，所述气象环境信息具体包括环境气压信息、环境湿度信息以及环境温度信息。
所述供热介质信息包括回水温度、水压流量以及介质数据，所述介质数据用于表征所述供热介质的储热性能。
本实施例中，是对气象环境信息和供热介质信息的详细展开说明，其中环境气压信息、环境湿度信息以及环境温度信息均是对供热性能有所影响的直接参数，环境温度与环境湿度会直接影响到供热途中热量的损耗，环境气压则会对介质的比热容等影响储热性能的参数有所影响，进而影响供热效率，同时气象环境信息还会影响到热泵的热转化效率。
作为本发明另一个优选的实施例，所述环境采集模块还包括气象预测单元，所述气象预测单元用于获取气象预测信息，并将所述气象预测信息传输至国网调峰模块，所述气象预测信息用于表征未来数小时内该所述热泵站供热区域内的气象环境情况。
本实施例中，气象预测单元是与国家气象系统连接的，用于通过国家气象系统获取未来2-5小时该区域的气象信息（即气象预测信息），并将该气象信息作为依据之一传送至国网调峰模块进行智能计算，最终作为控制热泵方案的参考依据之一。
作为本发明另一个优选的实施例，还包括云服务器，所述云服务器与所述国网调峰模块通信连接，所述云服务器与所述分散采集单元通信连接。
所述云服务器，用于接收所述目标温度信息，并将所述目标温度信息传输至所述国网调峰模块。
本实施例中，因为用于采集目标温度信息的分散采集单元是分布设置在不同的用户家中的，因此是设置是十分分散的，在进行数据采集的使用时，难以直接与国网调峰模块进行通信连接以实现数据的交换，因此这里采取了使用云服务器的方式进行数据的回收工作，通过搭建云服务器，分散采集单元则可以通过用户家里所使用的WIFI等无线网络连接至云服务器，然后通过云服务器作为中间传递者将信息输送至国网调峰模块中，当然这样设置的好处还包括能够提高安全性，避免过于杂乱分散的设备直接向国网调峰模块进行数据发送，可以有效的保护国网调峰模块的安全性，降低被攻击的风险。
作为本发明另一个优选的实施例，还包括边缘计算模块，所述边缘计算模块与所述热泵站对应设置，所述边缘计算模块与所述核心控制模块通信连接，用于对所述气象环境信息以及所述供热介质信息进行分析处理，以降低所述国网调峰模块的数据处理量。
本实施例中，边缘计算模块是针对能源管理的一款高可靠性、稳定性、高速度、高灵活性的一款真正的能源行业边缘计算终端产品，采用了工业级系统服务器框架，并搭载了服务器级别LINX系统，稳定安全的高速运算及传输能力，采用了可覆盖全网络的多模数据处理模块，具有4GLTE FDD 22个频段全支持（15-16）保留以外LTE TDD的9个频段，标号为33~41，国内目前LTE分为四个频段：A频段、D频段、E频段和F频段，频率范围2010MHz～2025MHz、1880MHz～1920MHz、2570MHz～2620MHz和2320MHz～2370MHz，对应国际上标号为34、39、38和40频段，真正实现全球物联（不包含对外封闭国家网络）真正实现多场景数据传输能力，同时还具备边缘控制(小型站点无需PLC)直接通过边缘计算终端IO（本地31IO，支持总线拓展）进行编程即可完成快速部署。
作为本发明另一个优选的实施例，每个所述热泵站均设有多个边缘计算模块以及核心控制模块，所述边缘控制模块与所述核心控制模块一一对应，每个所述核心控制模块均与所述热泵通信连接。
本发明实施例中，这里的多个为了成本考虑一般设置为2，即每个热泵站一般设有两个边缘计算模块与核心控制模块，这样设置的好处是在运行中突然出现故障时可以迅速进行切换至另外的备用边缘计算模块或是核心控制模块，以保证控制能够继续而不会中断。
应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (7)
1.一种空气源热泵站电网调度调峰系统，其特征在于，包括国网调峰模块以及数个热泵站，每个所述热泵站均设有多个热泵，所述热泵用于使用空气源产热供热，每个所述热泵站还对应设有核心控制模块以及环境采集模块，所述核心控制模块与所述国网调峰模块通信连接；
所述环境采集模块，用于采集调峰参考信息，并将所述调峰参考信息发送至所述国网调峰模块，所述调峰参考信息用于表征影响供热效果的相关环境及介质变量，所述调峰参考信息包括目标温度信息、气象环境信息以及供热介质信息；
所述国网调峰模块，用于接收所述调峰参考信息，并通过预设的气象供暖模型对所述调峰参考信息进行模拟运算，生成热泵站调控信号，输出所述热泵站调控信号至核心控制模块，所述热泵站调控信号用于表征该所述热泵站的供热需求情况；
所述核心控制模块，用于接收所述热泵站调控信号，并根据所述热泵站调控信号生成热泵控制信号，分别输出所述热泵控制信号至多个所述热泵；
所述热泵，用于接收热泵控制信号，并响应所述热泵控制信号，所述热泵控制信号用于控制所述热泵启用或关闭。
2.根据权利要求1所述的空气源热泵站电网调度调峰系统，其特征在于，所述环境采集模块具体包括：
分散采集单元，用于采集供热目标点的目标温度信息，所述目标温度信息用于表征用户所处环境的温度情况；
定点采集单元，用于采集气象环境信息以及供热介质信息，所述定点采集单元与所述热泵站对应设置，所述定点采集单元与所述核心控制模块通信连接，所述气象环境信息用于表征该所述热泵站供热区域内的气象环境情况，所述供热介质信息用于表征该所述热泵站所使用供热介质的介质状态信息。
3.根据权利要求2所述的空气源热泵站电网调度调峰系统，其特征在于，所述气象环境信息具体包括环境气压信息、环境湿度信息以及环境温度信息；
所述供热介质信息包括回水温度、水压流量以及介质数据，所述介质数据用于表征所述供热介质的储热性能。
4.根据权利要求3所述的空气源热泵站电网调度调峰系统，其特征在于，所述环境采集模块还包括气象预测单元，所述气象预测单元用于获取气象预测信息，并将所述气象预测信息传输至国网调峰模块，所述气象预测信息用于表征未来数小时内该所述热泵站供热区域内的气象环境情况。
5.根据权利要求2所述的空气源热泵站电网调度调峰系统，其特征在于，还包括云服务器，所述云服务器与所述国网调峰模块通信连接，所述云服务器与所述分散采集单元通信连接；
所述云服务器，用于接收所述目标温度信息，并将所述目标温度信息传输至所述国网调峰模块。
6.根据权利要求1所述的空气源热泵站电网调度调峰系统，其特征在于，还包括边缘计算模块，所述边缘计算模块与所述热泵站对应设置，所述边缘计算模块与所述核心控制模块通信连接，用于对所述气象环境信息以及所述供热介质信息进行分析处理，以降低所述国网调峰模块的数据处理量。
7.根据权利要求6所述的空气源热泵站电网调度调峰系统，其特征在于，每个所述热泵站均设有多个边缘计算模块以及核心控制模块，所述边缘控制模块与所述核心控制模块一一对应，每个所述核心控制模块均与所述热泵通信连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20211022 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |