【技术实现步骤摘要】
一种多源互补供热系统及其优化控制方法
[0001]本专利技术属于多能源与控制领域，主要涉及一种多源互补供热系统及其优化控制方法。
技术介绍
[0002]在我国能源消费结构中，建筑运行成本占比较高，而暖通空调的能耗占建筑能耗约2/3；随着人们生活水平的不断提高，对室内热舒适性和热稳定性的要求也越来越高。因此改善供热能源结构，降低供热能耗就显得愈发重要。
[0003]最为常见的新型供暖技术就是太阳能供暖、地源热泵供暖技术、空气源热泵供暖技术，但是各自都有其不足。为了弥补这些缺陷许多研究人员将多种能源相结合，并且希望通过对多能源系统的运行模式、循环性能以及经济性研究来达到节约能源、保护环境的要求，而且解决供暖效率问题。
[0004]虽然这些研究在一定的程度上起到了节约能源，保护环境，对供暖系统的优化也可以提升运行效率，达到节电要求，但是，对热、电等各种能源相互补充、相互耦合的多能源系统，由于缺乏统一的建模方法、统一的软件技术、高效的能流转换与存储设备等原因，仍有很多亟待解决的问题：
[0005](1)改进运...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多源互补供热系统，其特征在于，包括：风力发电机、光伏发电板、蓄电池、太阳能集热器、地源热泵、电锅炉、储热水箱、换热器以及控制系统，其中，风力发电机、光伏发电板作为发电源以并联方式与蓄电池连接，将产生的电能存储于蓄电池中；蓄电池作为供电设备与地源热泵、电锅炉连接，为两者运行提供稳定电能；太阳能集热器、地源热泵、电锅炉作为三个互补热源，以并联方式与储热水箱连接，不断对储热水箱中的水进加热，使其保持在一定的温度范围内；储热水箱与换热器连接，通过换热器进行散热供暖；所述控制系统主要由市电供电，包括界面操作屏、核心控制器、底层控制器以及传感器，控制系统与太阳能集热器、电锅炉、地源热泵相连接，通过传感器将室内温度、供回水温度、出水流量实时检测并传给核心控制器，核心控制器根据优化控制算法来计算出最优值，从而操纵底层控制器控制太阳能集热器、电锅炉、地源热泵的输出功率和储热水箱出口阀门的开度，实现房间舒适度和节能双重指标的优化控制。2.根据权利要求1所述的一种多源互补供热系统，其特征在于，所述控制系统的核心控制器根据优化控制算法来计算出最优值，具体包括：目标函数的建立、软约束的放松处理、软硬约束结合确定可行域、在可行域中求解满足目标函数的最优值。3.根据权利要求1所述的一种多源互补供热系统，其特征在于，所述操作界面实时显示室内温度和各设备运行功率并且可以人工设置室内温度期望值；所述核心控制器主要使用优化控制算法来对传感器测量的数据进行优化计算，求得底层控制器的最优值；所述底层控制器采用PLC可编程逻辑控制器或者PID比例
‑
积分
‑
微分控制器，底层控制器根据求得的最优值来控制电锅炉、地源热泵的输出功率以及储热水箱出口阀门的开度。4.一种基于权利要求1所述多源互补供热系统的优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.对太阳能集热器、电锅炉模型、地源热泵模型在内的产热设备进行建模分析，清楚变量内在关系；步骤2.对整个系统进行统一建模，根据变量的类型即操作变量MV、被控变量CV、干扰变量DV建立一个状态空间模型；步骤3.用优化控制算法
‑
双层MPC算法对状态空间模型进行优化计算，算出底层控制器最优设定值；步骤4.底层控制器根据上述所得的最优设定值对太阳能集热器、电锅炉和地源热泵的输出功率进行控制，并根据室内热舒适度需求来控制储热水箱的阀门开度，从而调控室温。5.根据权利要求4所述的优化控制方法，其特征在于，所述步骤1采用如下公式建模分析：太阳能集热器模型：式中：η
s
是t时刻集热器发电效率，B是热转移因子，τ是光透过率，κ是吸收率，ΔT是集热
器进水温度和室外环境温度差℃，E
s
(t)是t时刻的太阳辐射强度，P
s
(t)是集热器输出功率，S是集热器受光面积，Q
s
(t)是t时刻集热器产热量，Q
s
(t+1)是下一时刻产热量，φ是集热器的热损失系数；Δp
s
表示集热器输出功率的增加量。电锅炉模型：式中：Q
E
(t)是t时刻电锅炉的蓄热量,Q
E
(t+1)是下一时刻蓄热量，C
w
是水的比热容，ρ
w
是水的密度，V
e
是电锅炉内水的体积，ΔT
w
是出水和进水的温度差，α
e
是电热转换系数，P
e
(t)是t时刻用电功率，ε是电锅炉的热损失系数，P
E
(t)是t时刻的电转热功率；地源热泵模型：式中：C
op,c
是地源热泵变工况下的性能系数，C
op
是额定工况下的性能系数，Μ
pl
是负荷系数，P
g,in
(t)是t时刻的耗电量...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁宝苍，卢彦，靳璐，杜凯，曾宇龙，李想，苏本吉，丁瑞豪，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。