CN113572175A - 一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统 - Google Patents

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CN113572175A CN202110918747.5A CN202110918747A CN113572175A CN 113572175 A CN113572175 A CN 113572175A CN 202110918747 A CN202110918747 A CN 202110918747A CN 113572175 A CN113572175 A CN 113572175A
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Abstract

本发明适用于电网调峰技术领域，提供了一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统，所述系统包括：热泵分站，包括分站控制器、热量负荷需求获取模块以及若干个热泵，分站控制器用于控制热泵开启或者关闭，所述热量负荷需求获取模块用于获取分站热量负荷需求信息并将分站热量负荷需求信息发送至调峰控制云端；以及调峰控制云端，用于接收各热泵分站发出的分站热量负荷需求信息，当接收到电网调度中心发出的调峰指令时，对分站热量负荷需求信息进行分析得到分站可关闭热泵数量信息。本发明通过调峰控制云端、分站控制器以及热量负荷需求获取模块设置，能够根据分站可关闭热泵数量信息将部分热泵关闭，以实现对电网调峰指令的快速响应。

Description

一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统
技术领域
本发明涉及电网调峰技术领域，具体是涉及一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统。
背景技术
随着十四五规划的出台，国家从全局战略高度制定了中长期碳达峰碳中和目标，推广低碳环保项目、加快节能减排节奏成为必须，空气源热泵产品逐步取代了工矿企业、城市取暖的锅炉。
空气源热泵在工作使用时需要通电，当处于用电高峰期时，如果某一地区的空气源热泵开启数量过多，会拉高该地区电网的用电峰值，给电力调度造成一系列的困难，为了减轻电网的高峰负荷，需要对该地区的空气源热泵进行部分关闭，现有的空气源热泵控制系统不能够对某一地区的部分空气源热泵进行精准快速的关闭工作。
因此，需要提供一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统，旨在解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统，以解决现有的空气源热泵控制系统不能够对某一地区的部分空气源热泵进行精准快速的关闭工作这个问题。
本发明是这样实现的，提供一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统，所述系统包括：
热泵分站，包括分站控制器、热量负荷需求获取模块以及若干个热泵，所述热泵与电网连接，分站控制器用于控制热泵开启或者关闭，所述热量负荷需求获取模块用于获取分站热量负荷需求信息并将分站热量负荷需求信息发送至调峰控制云端；以及
调峰控制云端，用于接收各热泵分站发出的分站热量负荷需求信息，当接收到电网调度中心发出的调峰指令时，对分站热量负荷需求信息进行分析得到分站可关闭热泵数量信息，将分站可关闭热泵数量信息发送至对应的分站控制器，以使得部分热泵关闭。
作为本发明进一步的方案：所述热量负荷需求获取模块包括：
气象环境监测单元，用于获取室外环境温度信息，将室外环境温度信息发送至边缘计算单元；
室温监测单元，用于获取室内环境温度信息，将室内环境温度信息发送至边缘计算单元；
室内制热空间体积监测单元，用于获取室内制热空间体积信息，将室内制热空间体积信息发送至边缘计算单元；以及
边缘计算单元，用于接收室外环境温度信息、室内环境温度信息以及室内制热空间体积信息，并根据室外环境温度信息、室内环境温度信息和室内制热空间体积信息计算得到分站热量负荷需求信息。
作为本发明进一步的方案：所述调峰控制云端包含分站热量负荷需求信息分析模块，所述分站热量负荷需求信息分析模块包括：
需关闭热泵总数获取单元，用于根据调峰指令中的调峰用电功率得到需关闭热泵总数；
分站可关闭热泵数量信息计算单元，用于根据需关闭热泵总数和分站热量负荷需求信息得到分站可关闭热泵数量信息。
作为本发明进一步的方案：所述分站可关闭热泵数量信息计算单元所依据的计算公式为：分站可关闭热泵精确数量=需关闭热泵总数*[(Σ分站热量负荷需求-对应的分站热量负荷需求)/((Σ分站热量负荷需求)*(分站数量-1))]，对分站可关闭热泵精确数量进行四舍五入即可得到分站可关闭热泵数量。
作为本发明进一步的方案：所述热量负荷需求获取模块每间隔预定时间获取一次分站热量负荷需求信息，并将最新的分站热量负荷需求信息发送至调峰控制云端，调峰控制云端自动使得最新的分站热量负荷需求信息替换原有的分站热量负荷需求信息。
作为本发明进一步的方案：所述分站控制器还包括热泵轮流关闭模块，当分站控制器接收到分站可关闭热泵数量信息时，对热泵分站中的热泵进行轮流关闭。
作为本发明进一步的方案：所述热泵轮流关闭模块包括：
时间设定单元，用于设定热泵轮流关闭的时间间隔；
热泵轮流关闭单元，用于对室内进行供热的热泵按照各室内环境温度从高到低进行排列，所述室内环境温度通过室温监测单元获取，根据分站可关闭热泵数量信息将若干个排列靠前的热泵关闭。
作为本发明进一步的方案：所述分站控制器还包括用电计量模块，用电计量模块用于获取每个热泵分站的用电量，用电计量模块通过有线或者无线连接调峰控制云端，调峰控制云端通过控制分站控制器关闭部分热泵获得收益，根据热泵分站的用电量将所述收益在各个热泵分站间分摊。
本发明还提供了一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰方法，所述空气源热泵电网调峰方法包括以下步骤：
获取各个热泵分站的分站热量负荷需求信息；
接收电网调度中心发出的调峰指令；
对分站热量负荷需求信息进行分析得到分站可关闭热泵数量信息；
将分站可关闭热泵数量信息发送至对应的分站控制器，以使得部分热泵关闭。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过调峰控制云端、分站控制器以及热量负荷需求获取模块设置，能够获取各个分站热量负荷需求，当调峰控制云端接收到电网调度中心发出的调峰指令时，及时对分站热量负荷需求信息进行分析并得到分站可关闭热泵数量信息，然后分站控制器根据分站可关闭热泵数量信息将部分热泵关闭，以实现对电网调峰指令的快速响应，及时减轻了电网的高峰负荷，值得推广。
附图说明
图1为一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统的结构示意图。
图2为一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统中热量负荷需求获取模块的结构示意图。
图3为一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统中分站热量负荷需求信息分析模块的结构示意图。
图4为一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统中热泵轮流关闭模块的结构示意图。
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晰，以下结合附图及具体实施例，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进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统，所述系统包括：
热泵分站100，包括分站控制器、热量负荷需求获取模块以及若干个热泵，所述热泵与电网连接，分站控制器用于控制热泵开启或者关闭，所述热量负荷需求获取模块用于获取分站热量负荷需求信息并将分站热量负荷需求信息发送至调峰控制云端200；以及
调峰控制云端200，用于接收各热泵分站100发出的分站热量负荷需求信息，当接收到电网调度中心发出的调峰指令时，对分站热量负荷需求信息进行分析得到分站可关闭热泵数量信息，将分站可关闭热泵数量信息发送至对应的分站控制器，以使得部分热泵关闭。
本发明实施例中，热泵分站100用来对某一个地区或者小区的建筑进行集中供热，一个热泵分站100中包含有若干个热泵，热泵工作时需要通电，当处于用电高峰期时，为了减轻电网的高峰负荷，需要对热泵分站100中的部分热泵进行关闭，如何精准快速的关闭部分热泵，本发明通过调峰控制云端200和分站控制器以及热量负荷需求获取模块设置，能够获取各个分站热量负荷需求，当调峰控制云端200接收到电网调度中心发出的调峰指令时，及时对分站热量负荷需求信息进行分析并得到分站可关闭热泵数量信息，然后分站控制器根据分站可关闭热泵数量信息将部分热泵关闭，以实现对电网调峰指令的响应。
如图2所示，作为本发明的一个优选实施例，所述热量负荷需求获取模块包括：
气象环境监测单元101，用于获取室外环境温度信息，将室外环境温度信息发送至边缘计算单元104；
室温监测单元102，用于获取室内环境温度信息，将室内环境温度信息发送至边缘计算单元104；
室内制热空间体积监测单元103，用于获取室内制热空间体积信息，将室内制热空间体积信息发送至边缘计算单元104；以及
边缘计算单元104，用于接收室外环境温度信息、室内环境温度信息以及室内制热空间体积信息，并根据室外环境温度信息、室内环境温度信息和室内制热空间体积信息计算得到分站热量负荷需求信息。
本发明实施例中，为了更加精准的获取分站热量负荷需求信息，每个热泵分站100均与一个气象环境监测单元101、一个边缘计算单元104、若干个室温监测单元102以及若干个室内制热空间体积监测单元103相配套，气象环境监测单元用101于监测热泵分站100所在区域的室外环境温度，所述室温监测单元102用于获取每个室内环境温度信息；所述室内制热空间体积监测单元103用于获取每个室内制热空间体积信息，室内制热空间体积监测单元103包括制热空间体积信息上传模块，使用者在使用热泵时，可以通过制热空间体积信息上传模块直接上传实际的制热空间体积数据，需要说明的是，每个室内的空间体积数据已经提前测量得到；边缘计算单元104根据热泵本身性能、室外环境温度信息、室内环境温度信息以及室内制热空间体积信息计算得到每个建筑的室内热量负荷需求，对每个建筑的室内热量负荷需求进行叠加，即可得到该分站热量负荷需求信息。
如图3所示，作为本发明的一个优选实施例，所述调峰控制云端200包含分站热量负荷需求信息分析模块，所述分站热量负荷需求信息分析模块包括：
需关闭热泵总数获取单元201，用于根据调峰指令中的调峰用电功率得到需关闭热泵总数；
分站可关闭热泵数量信息计算单元202，用于根据需关闭热泵总数和分站热量负荷需求信息得到分站可关闭热泵数量信息；所述分站可关闭热泵数量信息计算单元202所依据的计算公式为：分站可关闭热泵精确数量=需关闭热泵总数*[(Σ分站热量负荷需求-对应的分站热量负荷需求)/((Σ分站热量负荷需求)*(分站数量-1))]，对分站可关闭热泵精确数量进行四舍五入即可得到分站可关闭热泵数量。
本发明实施例中，所述调峰指令中包含调峰用电功率，需关闭热泵总数获取单元201能够根据调峰用电功率以及热泵额定功率得到需关闭热泵总数，接着分站可关闭热泵数量信息计算单元202能够根据需关闭热泵总数和分站热量负荷需求信息得到分站可关闭热泵数量信息，例如需关闭热泵总数为12个，热泵分站100的数量为4个，4个热泵分站100的分站热量负荷需求分别为100J、300J、300J以及500J，则第一热泵分站可关闭热泵精确数量=12*[(100+300+300+500-100)/(1200*(4-1))]=3.67，第二热泵分站可关闭热泵精确数量=12*[(100+300+300+500-300)/(1200*(4-1))]=3，第三热泵分站可关闭热泵精确数量=12*[(100+300+300+500-300)/(1200*(4-1))]=3，第四热泵分站可关闭热泵精确数量=12*[(100+300+300+500-500)/(1200*(4-1))]=2.33，对分站可关闭热泵精确数量进行四舍五入即可得到第一热泵分站可关闭热泵数量为4个，第二热泵分站可关闭热泵数量为3个，第三热泵分站可关闭热泵数量为3个，第四热泵分站可关闭热泵数量为2个。
作为本发明的一个优选实施例，所述热量负荷需求获取模块每间隔预定时间获取一次分站热量负荷需求信息，并将最新的分站热量负荷需求信息发送至调峰控制云端200，调峰控制云端200自动使得最新的分站热量负荷需求信息替换原有的分站热量负荷需求信息。
本发明实施例中，为了使得分站热量负荷需求信息更加准确无误，需要每间隔预定时间(例如10分钟)获取一次分站热量负荷需求信息，可以理解的是，室外环境温度和室内环境温度的变化较快，因此，所述预定时间最好小于半个小时。
如图4所示，作为本发明的一个优选实施例，所述分站控制器还包括热泵轮流关闭模块，当分站控制器接收到分站可关闭热泵数量信息时，对热泵分站100中的热泵进行轮流关闭。
所述热泵轮流关闭模块包括：
时间设定单元301，用于设定热泵轮流关闭的时间间隔；
热泵轮流关闭单元302，用于对室内进行供热的热泵按照各室内环境温度从高到低进行排列，所述室内环境温度通过室温监测单元102获取，根据分站可关闭热泵数量信息将若干个排列靠前的热泵关闭。
本发明实施例中，例如当分站控制器接收到分站可关闭热泵数量信息时，需要对3个热泵进行关闭，具体的，对室内进行供热的热泵按照各室内环境温度从高到低进行排列，然后将排名前三的热泵进行关闭，这样，虽然部分热泵关闭了，但是室内环境温度依然相对较高，能够维持一段的时间；并且，每隔一段时间后，对室内进行供热的热泵按照各室内环境温度从高到低进行重新排列，热泵轮流关闭单元302将刚才关闭的热泵打开，并将重新排名前三的热泵进行关闭，如此，大幅度降低了关闭热泵对日常生活的影响。
作为本发明的一个优选实施例，所述分站控制器还包括用电计量模块，用电计量模块用于获取每个热泵分站100的用电量，用电计量模块通过有线或者无线连接调峰控制云端200，调峰控制云端200通过控制分站控制器关闭部分热泵获得收益，根据热泵分站100的用电量将所述收益在各个热泵分站100间分摊。
本发明实施例中，所述用电计量模块能够获取每个热泵分站100的具体用电量，可以理解的是，调峰控制云端200通过控制分站控制器关闭部分热泵能够节约电量，这些节约电量能够换算成收益，然后根据热泵分站100的用电量将收益在各个热泵分站100间分摊，最后将收益归还给人民，以弥补关闭热泵对日常生活的影响。
本发明实施例还提供了一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰方法，所述空气源热泵电网调峰方法包括以下步骤：
S100，获取各个热泵分站的分站热量负荷需求信息；
S200，接收电网调度中心发出的调峰指令；
S300，对分站热量负荷需求信息进行分析得到分站可关闭热泵数量信息；
S400，将分站可关闭热泵数量信息发送至对应的分站控制器，以使得部分热泵关闭。
本发明实施例中，所述热泵分站包括分站控制器、热量负荷需求获取模块以及若干个热泵，所述热泵与电网连接，分站控制器用于控制热泵开启或者关闭，所述热量负荷需求获取模块用于获取分站热量负荷需求信息并将分站热量负荷需求信息发送至调峰控制云端，所述调峰控制云端用于接收各热泵分站发出的分站热量负荷需求信息，当接收到电网调度中心发出的调峰指令时，对分站热量负荷需求信息进行分析得到分站可关闭热泵数量信息，将分站可关闭热泵数量信息发送至对应的分站控制器，以使得部分热泵关闭。
本发明实施例中，热泵分站用来对某一个地区或者小区的建筑进行集中供热，一个热泵分站中包含有若干个热泵，热泵工作时需要通电，当处于用电高峰期时，为了减轻电网的高峰负荷，需要对热泵分站中的部分热泵进行关闭，如何精准快速的关闭部分热泵，本发明通过调峰控制云端和分站控制器以及热量负荷需求获取模块设置，能够获取各个分站热量负荷需求，当调峰控制云端接收到电网调度中心发出的调峰指令时，及时对分站热量负荷需求信息进行分析并得到分站可关闭热泵数量信息，然后分站控制器根据分站可关闭热泵数量信息将部分热泵关闭，以实现对电网调峰指令的响应。
以上仅对本发明的较佳实施例进行了详细叙述，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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中的全部或部分过程，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。

Claims (8)

1.一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统，其特征在于，所述系统包括：
热泵分站，包括分站控制器、热量负荷需求获取模块以及若干个热泵，所述热泵与电网连接，分站控制器用于控制热泵开启或者关闭，所述热量负荷需求获取模块用于获取分站热量负荷需求信息并将分站热量负荷需求信息发送至调峰控制云端；以及
调峰控制云端，用于接收各热泵分站发出的分站热量负荷需求信息，当接收到电网调度中心发出的调峰指令时，对分站热量负荷需求信息进行分析得到分站可关闭热泵数量信息，将分站可关闭热泵数量信息发送至对应的分站控制器，以使得部分热泵关闭。
2.根据权利要求1所述一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统，其特征在于，所述热量负荷需求获取模块包括：
气象环境监测单元，用于获取室外环境温度信息，将室外环境温度信息发送至边缘计算单元；
室温监测单元，用于获取室内环境温度信息，将室内环境温度信息发送至边缘计算单元；
室内制热空间体积监测单元，用于获取室内制热空间体积信息，将室内制热空间体积信息发送至边缘计算单元；以及
边缘计算单元，用于接收室外环境温度信息、室内环境温度信息以及室内制热空间体积信息，并根据室外环境温度信息、室内环境温度信息和室内制热空间体积信息计算得到分站热量负荷需求信息。
3.根据权利要求1所述一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统，其特征在于，所述调峰控制云端包含分站热量负荷需求信息分析模块，所述分站热量负荷需求信息分析模块包括：
需关闭热泵总数获取单元，用于根据调峰指令中的调峰用电功率得到需关闭热泵总数；
分站可关闭热泵数量信息计算单元，用于根据需关闭热泵总数和分站热量负荷需求信息得到分站可关闭热泵数量信息。
4.根据权利要求3所述一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统，其特征在于，所述分站可关闭热泵数量信息计算单元所依据的计算公式为：分站可关闭热泵精确数量=需关闭热泵总数*[(Σ分站热量负荷需求-对应的分站热量负荷需求)/((Σ分站热量负荷需求)*(分站数量-1))]，对分站可关闭热泵精确数量进行四舍五入即可得到分站可关闭热泵数量。
5.根据权利要求1所述一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统，其特征在于，所述热量负荷需求获取模块每间隔预定时间获取一次分站热量负荷需求信息，并将最新的分站热量负荷需求信息发送至调峰控制云端，调峰控制云端自动使得最新的分站热量负荷需求信息替换原有的分站热量负荷需求信息。
6.根据权利要求2所述一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统，其特征在于，所述分站控制器还包括热泵轮流关闭模块，当分站控制器接收到分站可关闭热泵数量信息时，对热泵分站中的热泵进行轮流关闭。
7.根据权利要求6所述一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统，其特征在于，所述热泵轮流关闭模块包括：
时间设定单元，用于设定热泵轮流关闭的时间间隔；
热泵轮流关闭单元，用于对室内进行供热的热泵按照各室内环境温度从高到低进行排列，所述室内环境温度通过室温监测单元获取，根据分站可关闭热泵数量信息将若干个排列靠前的热泵关闭。
8.根据权利要求1所述一种基于云控技术的空气源热泵电网调峰系统，其特征在于，所述分站控制器还包括用电计量模块，用电计量模块用于获取每个热泵分站的用电量，用电计量模块通过有线或者无线连接调峰控制云端，调峰控制云端通过控制分站控制器关闭部分热泵获得收益，根据热泵分站的用电量将所述收益在各个热泵分站间分摊。
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