CN115031284B - 一种地热和地源热泵综合复合供热控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地热和地源热泵综合复合供热控制系统，包括：多个负载分支，每一负载分支下具有多个地源热泵系统及多个用户集群单元，所述地源热泵系统与用户集群单元对应设置；且所述地源热泵系统用于向所述用户集群单元提供负载热量；以及监测装置、换热站、供热模型、调度模块，本申请提供了一种地热和地源热泵系统联合供热技术，将地热供热和地源热泵系统形成并网，可以将地源热泵系统所提取的热量在满足对应的用户集群单元使用时，将过剩的热量并网后用于其他用户集群单元使用，可以解决储热建设成本，也能为采热能力强的地源热泵系统所在的小区获取收益。

Description

一种地热和地源热泵综合复合供热控制系统

技术领域

本发明涉及综合能源利用技术领域，特别是涉及一种地热和地源热泵综合复合供热控制系统。

背景技术

随着能源使用的枯竭和双碳目标的逐步实施，传统的以煤为主的供热方式逐步转向为以燃气为主，而燃气也是不可再生资源，并不是最佳的选择方式，目前新建小区和一些已经完善的小区逐步的利用地热和地源热泵系统来替代传统的燃气供热。

地源热泵系统一般都是随小区的建设，地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源。一般地源热泵系统可以满足一个小区的供热，对于一些小型小区和改善型小区的建设，地源热泵系统完全能够满足本身小区供热需要且还有很大的供给空间，如果需要将剩余的热量进行存储，则要么重新存储在地下，造成开采浪费，要么建立昂贵的储热系统，显然这两种方式都不是最好的选择，在一些新建的小区中，已经开始探索将地源热泵系统与地热供暖进行并网形成统一的管理，这样地源热泵系统就可以通过人为干预并网到其他小区中，进行能源的有效利用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种地热和地源热泵综合复合供热控制系统。

本发明采用的技术方案如下：

一种地热和地源热泵综合复合供热控制系统，包括：

多个负载分支，每一负载分支下具有多个地源热泵系统及多个用户集群单元，所述地源热泵系统与用户集群单元对应设置；且所述地源热泵系统用于向所述用户集群单元提供负载热量；

所述负载分支按照供暖线路进行划分，将同一供暖线路的所有用户划分在同一负载分支下，并将同一负载分支下的所有用户按照区域或者地理位置划分为多个用户集群单元；

监测装置，用于获取地源热泵系统的第一热量，调度阀门组件，用于负载分支之间的连接和热量输送，

或，用于同一负载分支下至少一组用户集群单元之间的连接和热量输送；

换热站，与地热系统连接，用于将地热水经换热站换热后将热量分别供给每一供暖分支的多个用户集群单元；

供热模型，基于每一负载分支下每一用户集群单元的用户数量及环境参数来实时的获取每一用户集群单元的供热用量；

所述供热模型包括：

采集端，用于实时获取负载分支下用户集群单元所包含的用户数量的变化值，以及实时的获取环境参数；

神经网络模型，基于每一分支下的用户集群单元所包含的用户数量的变化值和实时的获取环境参数进行迭代训练以获取每一用户集群单元所需的供热用量；

调度模块，所述调度模块具有：

判断模块，用于判断每一所述地源热泵系统与对应的用户集群单元之间的供热状态是否处于供热平衡，并依据是否处于供热平衡来判断调度方式；

控制模块，连接所述判断模块，基于所述判断模块的判断结果形成控制指令，并基于所述控制指令完成换热站与每一个负载分支下的用户集群单元的接入以调节每一用户集群单元的供热平衡；

或基于所述控制指令完成同一负载分支下的地源热泵系统之间的调度以调节每一用户集群单元的供热平衡；

或基于所述控制指令完成不同负载分支下的地源热泵系统之间的调度以调节每一用户集群单元的供热平衡；

对于多个负载分支中的任意一个负载分支下的用户集群单元，调度模块基于所述地源热泵系统所提供的第一热量与对应的用户集群单元所需的供热用量之间的差值所形成的第一控制指令经控制模块来控制换热站与每一个负载分支下的用户集群单元的接入，用于平衡任意一个负载分支下的用户集群单元与对应的地源热泵系统之间的供热平衡；

或，调度模块基于所述地源热泵系统所提供的第一热量与对应的用户集群单元所需的供热用量之间的差值所形成的第二控制指令经控制模块来控制调度阀门组件与同一负载分支下的至少一个用户集群单元进行连接，用于将地源热泵系统所产生的第一热量在满足对应的用户集群单元所需时向同一负载分支下其他用户集群单元进行输送，以调节其他用户集群单元与对应的地源热泵系统之间的供热平衡；

或，调度模块基于所述地源热泵系统所提供的第一热量与对应的用户集群单元所需的供热用量之间的差值所形成的第三控制指令经控制模块来控制调度阀门组件与不同负载分支下的至少一个用户集群单元进行连接，用于将地源热泵系统所产生的第一热量在满足对应的用户集群单元所需时向不同负载分支下用户集群单元进行输送，以调节其他负载分支下至少一个用户集群单元与对应的地源热泵系统之间的供热平衡；

具体的包括如下方式：

方式一：当一个小区建设的地源热泵系统不能够满足用户集群单元使用时，通过调度地热供暖系统与地源热泵系统进行并网，利用地热和地源热泵系统综合供热以解决每一用户集群单元的供热平衡；

方式二：在方式一的基础上，若在同一个负载分支下，多个用户集群单元设置的地源热泵系统中，若至少有一个用户集群单元供热不平衡时，可以通过将同一个负载分支下地源热泵系统进行并网，将供热过剩的地源热泵系统所产出的多余热量并网输入至不平衡的用户集群单元端，还可以基于方式一进行综合供热，以达到所有用户集群单元的供热平衡；

方式三：在方式二的基础上，若在同一个负载分支下，多个用户集群单元设置的地源热泵系统中，每一地源热泵系统均可以或者大多数满足对应的用户集群单元供热平衡时，同一个负载分支下由地源热泵系统所产生的过剩热量还可以调度给其他负载分支下用户集群单元使用。

进一步地，所述地源热泵系统具有：

地埋管换热器，用于将土壤中的热量取出；

地源热泵机组，一端用于连接所述地埋管换热器，另一端接入至换热管路系统，所述换热管路系统用于向对应的用户集群单元进行供热；

在地源热泵机组处设置有调度阀门组件，所述调度阀门组件用于与负载分支之间的连接和热量输送，

或，用于同一负载分支下至少一组用户集群单元之间的连接和热量输送。

进一步地，所述调度阀门组件包括：

电子阀以及调度管路系统；

所述电子阀用于将调度管路系统和地源热泵机组接入，并控制地源热泵机组的热量向调度管路系统的流入；

所述调度管路系统用于与其他负载分支对应的供暖线路连接；

或，所述调度管路系统用于与同一负载分支对应的供暖线路连接。

本申请提供了一种地热和地源热泵系统联合供热技术，将地热供热和地源热泵系统形成并网，可以将地源热泵系统所提取的热量在满足对应的用户集群单元使用时，将过剩的热量并网后用于其他用户集群单元使用，可以解决储热建设成本，也能为采热能力强的地源热泵系统所在的小区获取收益。

附图说明

以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：图1为本发明的框架原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

参照图1，一种地热和地源热泵综合复合供热控制系统，包括：

多个负载分支，每一负载分支下具有多个地源热泵系统及多个用户集群单元，所述地源热泵系统与用户集群单元对应设置；且所述地源热泵系统用于向所述用户集群单元提供负载热量；

监测装置1，用于获取地源热泵系统6的第一热量，

调度阀门组件5，用于同一负载分支下至少一组用户集群单元之间的连接和热量输送；

换热站4，与地热系统连接，用于将地热水经换热站换热后将热量分别供给每一供暖分支的多个用户集群单元7；

供热模型2，基于每一负载分支下每一用户集群单元的用户数量及环境参数来实时的获取每一用户集群单元的供热用量；

调度模块3，所述调度模块具有：

判断模块，用于判断每一所述地源热泵系统与对应的用户集群单元之间的供热状态是否处于供热平衡，并依据是否处于供热平衡来判断调度方式；

控制模块，连接所述判断模块，基于所述判断模块的判断结果形成控制指令，并基于所述控制指令完成换热站与每一个负载分支下的用户集群单元的接入以调节每一用户集群单元的供热平衡；

或基于所述控制指令完成同一负载分支下的地源热泵系统之间的调度以调节每一用户集群单元的供热平衡。

在上述中，所述负载分支按照供暖线路进行划分，将同一供暖线路的所有用户划分在同一负载分支下，并将同一负载分支下的所有用户按照区域或者地理位置划分为多个用户集群单元。

在上述中，所述地源热泵系统具有：

地埋管换热器，用于将土壤中的热量取出；

地源热泵机组，一端用于连接所述地埋管换热器，另一端接入至换热管路系统，所述换热管路系统用于向对应的用户集群单元进行供热；

在地源热泵机组处设置有调度阀门组件，所述调度阀门组件用于同一负载分支下至少一组用户集群单元之间的连接和热量输送。

在上述中，所述调度阀门组件包括：

电子阀以及调度管路系统；

所述电子阀用于将调度管路系统和地源热泵机组接入，并控制地源热泵机组的热量向调度管路系统的流入；

所述调度管路系统用于与同一负载分支对应的供暖线路连接。

在上述中，所述供热模型包括：

采集端，用于实时获取负载分支下用户集群单元所包含的用户数量的变化值，以及实时的获取环境参数；

神经网络模型，基于每一分支下的用户集群单元所包含的用户数量的变化值和实时的获取环境参数进行迭代训练以获取每一用户集群单元所需的供热用量。

在上述中，对于多个负载分支中的任意一个负载分支下的用户集群单元，调度模块基于所述地源热泵系统所提供的第一热量与对应的用户集群单元所需的供热用量之间的差值所形成的第一控制指令经控制模块来控制换热站与每一个负载分支下的用户集群单元的接入，用于平衡任意一个负载分支下的用户集群单元与对应的地源热泵系统之间的供热平衡；

或，调度模块基于所述地源热泵系统所提供的第一热量与对应的用户集群单元所需的供热用量之间的差值所形成的第二控制指令经控制模块来控制调度阀门组件与同一负载分支下的至少一个用户集群单元进行连接，用于将地源热泵系统所产生的第一热量在满足对应的用户集群单元所需时向同一负载分支下其他用户集群单元进行输送，以调节其他用户集群单元与对应的地源热泵系统之间的供热平衡；

本申请提供了一种地热和地源热泵系统联合供热技术，将地热供热和地源热泵系统形成并网，可以将地源热泵系统所提取的热量在满足对应的用户集群单元使用时，将过剩的热量并网后用于其他用户集群单元使用，可以解决储热建设成本，也能为采热能力强的地源热泵系统所在的小区获取收益。

具体的包括如下方式：方式一：当一个小区建设的地源热泵系统不能够满足用户集群单元使用时，通过调度地热供暖系统与地源热泵系统进行并网，利用地热和地源热泵系统综合供热以解决每一用户集群单元的供热平衡。

方式二：在方式一的基础上，若在同一个负载分支下，多个用户集群单元设置的地源热泵系统中，若至少有一个用户集群单元供热不平衡时，可以通过将同一个负载分支下地源热泵系统进行并网，将供热过剩的地源热泵系统所产出的多余热量并网输入至不平衡的用户集群单元端。还可以基于方式一进行综合供热，以达到所有用户集群单元的供热平衡。

实施例2：

参照图1，一种地热和地热源泵综合复合供热控制系统，包括：

多个负载分支，每一负载分支下具有多个地源热泵系统及多个用户集群单元，所述地源热泵系统与用户集群单元对应设置；且所述地源热泵系统用于向所述负载单元提供负载热量；

监测装置，用于获取地源热泵系统的第一热量，

调度阀门组件，用于负载分支之间的连接和热量输送，或，用于同一负载分支下至少一组用户集群单元之间的连接和热量输送；

换热站，与地热系统连接，用于将地热水经换热站换热后将热量分别供给每一供暖分支的多个用户集群单元；

供热模型，基于每一负载分支下每一用户集群单元的用户数量及环境参数来实时的获取每一用户集群单元的供热用量；

调度模块，所述调度模块具有：

判断模块，用于判断每一所述地源热泵系统与对应的用户集群单元之间的供热状态是否处于供热平衡，并依据是否处于供热平衡来判断调度方式；

控制模块，连接所述判断模块，基于所述判断模块的判断结果形成控制指令，并基于所述控制指令完成换热站与每一个负载分支下的用户集群单元的接入以调节每一用户

集群单元的供热平衡；

或基于所述控制指令完成同一负载分支下的地源热泵系统之间的调度以调节每一用户集群单元的供热平衡；

或基于所述控制指令完成不同负载分支下的地源热泵系统之间的调度以调节每一用户集群单元的供热平衡。

进一步地，所述负载分支按照供暖线路进行划分，将同一供暖线路的所有用户划分在同一负载分支下，并将同一负载分支下的所有用户按照区域或者地理位置划分为多个用户集群单元。

进一步地，所述地源热泵系统具有：

地埋管换热器，用于将土壤中的热量取出；

地源热泵机组，一端用于连接所述地埋管换热器，另一端接入至换热管路系统，所述换热管路系统用于向对应的用户集群单元进行供热；

在地源热泵机组处设置有调度阀门组件，所述调度阀门组件用于与负载分支之间的连接和热量输送，

或，用于同一负载分支下至少一组用户集群单元之间的连接和热量输送。

进一步地，所述调度阀门组件包括：

电子阀以及调度管路系统；

所述电子阀用于将调度管路系统和地源热泵机组接入，并控制地源热泵机组的热量向调度管路系统的流入；

所述调度管路系统用于与其他负载分支对应的供暖线路连接；

或，所述调度管路系统用于与同一负载分支对应的供暖线路连接。

进一步地，所述供热模型包括：

采集端，用于实时获取负载分支下用户集群单元所包含的用户数量的变化值，以及实时的获取环境参数；

神经网络模型，基于每一分支下的用户集群单元所包含的用户数量的变化值和实时的获取环境参数进行迭代训练以获取每一用户集群单元所需的供热用量。

在上述中，对于多个负载分支中的任意一个负载分支下的用户集群单元，调度模块基于所述地源热泵系统所提供的第一热量与对应的用户集群单元所需的供热用量之间的差值所形成的第一控制指令经控制模块来控制换热站与每一个负载分支下的用户集群单元的接入，用于平衡任意一个负载分支下的用户集群单元与对应的地源热泵系统之间的供热平衡；

或，调度模块基于所述地源热泵系统所提供的第一热量与对应的用户集群单元所需的供热用量之间的差值所形成的第二控制指令经控制模块来控制调度阀门组件与同一负载分支下的至少一个用户集群单元进行连接，用于将地源热泵系统所产生的第一热量在满足对应的用户集群单元所需时向同一负载分支下其他用户集群单元进行输送，以调节其他用户集群单元与对应的地源热泵系统之间的供热平衡；

或，调度模块基于所述地源热泵系统所提供的第一热量与对应的用户集群单元所需的供热用量之间的差值所形成的第三控制指令经控制模块来控制调度阀门组件与不同负载分支下的至少一个用户集群单元进行连接，用于将地源热泵系统所产生的第一热量在满足对应的用户集群单元所需时向不同负载分支下用户集群单元进行输送，以调节其他负载分支下至少一个用户集群单元与对应的地源热泵系统之间的供热平衡。

本申请提供了一种地热和地源热泵系统联合供热技术，将地热供热和地源热泵系统形成并网，可以将地源热泵系统所提取的热量在满足对应的用户集群单元使用时，将过剩的热量并网后用于其他用户集群单元使用，可以解决储热建设成本，也能为采热能力强的地源热泵系统所在的小区获取收益。

具体的包括如下方式：

方式一：当一个小区建设的地源热泵系统不能够满足用户集群单元使用时，通过调度地热供暖系统与地源热泵系统进行并网，利用地热和地源热泵系统综合供热以解决每一用户集群单元的供热平衡。

方式二：在方式一的基础上，若在同一个负载分支下，多个用户集群单元设置的地源热泵系统中，若至少有一个用户集群单元供热不平衡时，可以通过将同一个负载分支下地源热泵系统进行并网，将供热过剩的地源热泵系统所产出的多余热量并网输入至不平衡的用户集群单元端。还可以基于方式一进行综合供热，以达到所有用户集群单元的供热平衡。

方式三：在方式二的基础上，若在同一个负载分支下，多个用户集群单元设置的地源热泵系统中，每一地源热泵系统均可以或者大多数满足对应的用户集群单元供热平衡时，同一个负载分支下由地源热泵系统所产生的过剩热量还可以调度给其他负载分支下用户集群单元使用。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (3)

1.一种地热和地源热泵综合复合供热控制系统，其特征在于，包括：多个负载分支，每一负载分支下具有多个地源热泵系统及多个用户集群单元，所述地源热泵系统与用户集群单元对应设置；且所述地源热泵系统用于向所述用户集群单元提供负载热量；

所述负载分支按照供暖线路进行划分，将同一供暖线路的所有用户划分在同一负载分支下，并将同一负载分支下的所有用户按照区域或者地理位置划分为多个用户集群单元；

监测装置，用于获取地源热泵系统的第一热量，调度阀门组件，用于负载分支之间的连接和热量输送，

或，用于同一负载分支下至少一组用户集群单元之间的连接和热量输送；

换热站，与地热系统连接，用于将地热水经换热站换热后将热量分别供给每一供暖分支的多个用户集群单元；

供热模型，基于每一负载分支下每一用户集群单元的用户数量及环境参数来实时的获取每一用户集群单元的供热用量；

所述供热模型包括：

采集端，用于实时获取负载分支下用户集群单元所包含的用户数量的变化值，以及实时的获取环境参数；

神经网络模型，基于每一分支下的用户集群单元所包含的用户数量的变化值和实时的获取环境参数进行迭代训练以获取每一用户集群单元所需的供热用量；

调度模块，所述调度模块具有：

判断模块，用于判断每一所述地源热泵系统与对应的用户集群单元之间的供热状态是否处于供热平衡，并依据是否处于供热平衡来判断调度方式；

控制模块，连接所述判断模块，基于所述判断模块的判断结果形成控制指令，并基于所述控制指令完成换热站与每一个负载分支下的用户集群单元的接入以调节每一用户集群单元的供热平衡；

或基于所述控制指令完成同一负载分支下的地源热泵系统之间的调度以调节每一用户集群单元的供热平衡；

或基于所述控制指令完成不同负载分支下的地源热泵系统之间的调度以调节每一用户集群单元的供热平衡；

对于多个负载分支中的任意一个负载分支下的用户集群单元，调度模块基于所述地源热泵系统所提供的第一热量与对应的用户集群单元所需的供热用量之间的差值所形成的第一控制指令经控制模块来控制换热站与每一个负载分支下的用户集群单元的接入，用于平衡任意一个负载分支下的用户集群单元与对应的地源热泵系统之间的供热平衡；

或，调度模块基于所述地源热泵系统所提供的第一热量与对应的用户集群单元所需的供热用量之间的差值所形成的第二控制指令经控制模块来控制调度阀门组件与同一负载分支下的至少一个用户集群单元进行连接，用于将地源热泵系统所产生的第一热量在满足对应的用户集群单元所需时向同一负载分支下其他用户集群单元进行输送，以调节其他用户集群单元与对应的地源热泵系统之间的供热平衡；

或，调度模块基于所述地源热泵系统所提供的第一热量与对应的用户集群单元所需的供热用量之间的差值所形成的第三控制指令经控制模块来控制调度阀门组件与不同负载分支下的至少一个用户集群单元进行连接，用于将地源热泵系统所产生的第一热量在满足对应的用户集群单元所需时向不同负载分支下用户集群单元进行输送，以调节其他负载分支下至少一个用户集群单元与对应的地源热泵系统之间的供热平衡；

具体的包括如下方式：

方式一：当一个小区建设的地源热泵系统不能够满足用户集群单元使用时，通过调度地热供暖系统与地源热泵系统进行并网，利用地热和地源热泵系统综合供热以解决每一用户集群单元的供热平衡；

方式二：在方式一的基础上，若在同一个负载分支下，多个用户集群单元设置的地源热泵系统中，若至少有一个用户集群单元供热不平衡时，可以通过将同一个负载分支下地源热泵系统进行并网，将供热过剩的地源热泵系统所产出的多余热量并网输入至不平衡的用户集群单元端，还可以基于方式一进行综合供热，以达到所有用户集群单元的供热平衡；

方式三：在方式二的基础上，若在同一个负载分支下，多个用户集群单元设置的地源热泵系统中，每一地源热泵系统均可以或者大多数满足对应的用户集群单元供热平衡时，同一个负载分支下由地源热泵系统所产生的过剩热量还可以调度给其他负载分支下用户集群单元使用。

2.根据权利要求1所述的地热和地源热泵综合复合供热控制系统，其特征在于，所述地源热泵系统具有：

地埋管换热器，用于将土壤中的热量取出；

地源热泵机组，一端用于连接所述地埋管换热器，另一端接入至换热管路系统，所述换热管路系统用于向对应的用户集群单元进行供热；

在地源热泵机组处设置有调度阀门组件，所述调度阀门组件用于与负载分支之间的连接和热量输送，

或，用于同一负载分支下至少一组用户集群单元之间的连接和热量输送。

3.根据权利要求2所述的地热和地源热泵综合复合供热控制系统，其特征在于，所述调度阀门组件包括：

电子阀以及调度管路系统；

所述电子阀用于将调度管路系统和地源热泵机组接入，并控制地源热泵机组的热量向调度管路系统的流入；

所述调度管路系统用于与其他负载分支对应的供暖线路连接；

或，所述调度管路系统用于与同一负载分支对应的供暖线路连接。