一种中深层地热耦合蓄热供热系统的运行控制方法及系统与流程 专利技术说明

供热;炉灶;通风;干燥设备的制造及其应用技术1.本发明属于建筑节能及可再生能源利用技术领域，特别涉及一种中深层地热耦合蓄热供热系统的运行控制方法及系统。背景技术：2.近年来，由于化石能源燃烧导致的以雾霾为代表的大气污染问题，对人们的健康以及生活品质产生了极大的影响；因此，可再生清洁能源供热技术日益受到关注，地热能作为一种可再生清洁能源，具有分布广泛、稳定可靠等优点，发展前景广阔。3.地热能储集层根据储集层深度大致可分为3种类型，包括：0～200m的浅层地热能、200～3000m的中深层地热能以及3000～6000m的深部地热能；其中，以中深层地热能作为热源的中深层地源热泵供热系统，通常是通过在地下2000～3000m布置的地埋管换热器提取地热，再进一步通过热泵机组提升地热的品位从而实现对建筑物供热。上述的中深层地源热泵供热系统在工作过程中，不会对地下水环境造成污染，且系统性能不易受地面气候条件影响；另外，在实际运行过程中，受气候条件的影响，用户的供热需求相对集中，在同一时间段内大量使用供热设施造成电网负荷过重，电网调峰运行能力降低。4.中深层地源热泵耦合蓄热系统将热泵系统与蓄热系统进行耦合，可以实现在电力负荷低谷时间段通过热泵系统将低品位热能转换为高品位热能，并通过蓄热系统将产生的高品位热能储存起来，在电力负荷高峰时间段释放对建筑物供热，实现电力需求的“削峰填谷”。现有技术中，对于中深层地源热泵耦合蓄热系统，通常采用白天供热、夜晚蓄热的运行控制策略；但是，该运行控制策略较为简单，不同的建筑类型的用能特点不同，用能高峰期也有所区别，统一采用上述运行策略，会使得中深层地源热泵耦合蓄热系统在白天的用电高峰期产生较大的用电量，导致中深层地源热泵耦合蓄热系统的运行费用较高。技术实现要素：5.本发明的目的在于提供一种中深层地热耦合蓄热供热系统的运行控制方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的技术方案，具体可解决现有技术中存在的中深层地源热泵耦合蓄热系统由于运行控制策略简单导致的运行费用较高，以及对电网的“削峰填谷”效果较差的技术问题。6.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：7.本发明提供的一种中深层地热耦合蓄热供热系统的运行控制方法，包括以下步骤：8.基于供热负荷建筑，获取预设典型日的逐时热负荷的r值；其中，所述r值为所述预设典型日中逐时热负荷与最大热负荷的比值；9.基于所处时间段是否位于峰电时间，以及获取的逐时热负荷的r值与预设阈值的关系，获得运行控制策略；其中，若所处时间段位于峰电时间，且获取的逐时热负荷的r值大于或等于预设阈值，则蓄热系统承担75％～85％供热负荷建筑热负荷，热泵机组承担15％～25％供热负荷建筑热负荷；若所处时间段位于峰电时间，且获取的逐时热负荷的r值小于预设阈值，则热泵机组系统承担75％～85％供热负荷建筑热负荷，蓄热系统承担15％～25％供热负荷建筑热负荷；若所处时间段不位于峰电时间，热泵机组系统承担100％供热负荷建筑热负荷，且所述热泵机组系统进行蓄热。10.本发明方法的进一步改进在于，所述预设典型日的获取步骤包括：11.获取所述供热负荷建筑预设时期内的逐时热负荷，选取逐时热负荷中最大热负荷所在日作为典型日。12.本发明方法的进一步改进在于，所述获取所述供热负荷建筑预设时期内的逐时热负荷的步骤包括：13.考虑气候条件和建筑特性的情况下，计算获取所述供热负荷建筑预设时期内的逐时热负荷；其中，所述气候条件包括太阳辐照度、环境温度和地温；所述建筑特性包括建筑类型、建筑热负荷特性以及建筑结构。14.本发明方法的进一步改进在于，所述供热负荷建筑为办公建筑、酒店建筑或商场建筑。15.本发明方法的进一步改进在于，所述供热负荷建筑为办公建筑或商场建筑时，所述预设阈值为0.45～0.55；16.所述供热负荷建筑为酒店建筑时，所述预设阈值为0.55～0.65。17.本发明提供的一种中深层地热耦合蓄热供热系统的运行控制系统，包括：18.r值获取模块，用于基于供热负荷建筑，获取预设典型日的逐时热负荷的r值；其中，所述r值为所述预设典型日中逐时热负荷与最大热负荷的比值；19.运行控制策略获取模块，用于基于所处时间段是否位于峰电时间，以及获取的逐时热负荷的r值与预设阈值的关系，获得运行控制策略；其中，若所处时间段位于峰电时间，且获取的逐时热负荷的r值大于或等于预设阈值，则蓄热系统承担75％～85％供热负荷建筑热负荷，热泵机组承担15％～25％供热负荷建筑热负荷；若所处时间段位于峰电时间，且获取的逐时热负荷的r值小于预设阈值，则热泵机组系统承担75％～85％供热负荷建筑热负荷，蓄热系统承担15％～25％供热负荷建筑热负荷；若所处时间段不位于峰电时间，热泵机组系统承担100％供热负荷建筑热负荷，且所述热泵机组系统进行蓄热。20.本发明系统的进一步改进在于，所述预设典型日的获取步骤包括：21.获取所述供热负荷建筑预设时期内的逐时热负荷，选取逐时热负荷中最大热负荷所在日作为典型日。22.本发明系统的进一步改进在于，所述获取所述供热负荷建筑预设时期内的逐时热负荷的步骤包括：23.考虑气候条件和建筑特性的情况下，计算获取所述供热负荷建筑预设时期内的逐时热负荷；其中，所述气候条件包括太阳辐照度、环境温度和地温；所述建筑特性包括建筑类型、建筑热负荷特性以及建筑结构。24.本发明系统的进一步改进在于，所述供热负荷建筑为办公建筑、酒店建筑或商场建筑。25.本发明系统的进一步改进在于，所述供热负荷建筑为办公建筑或商场建筑时，所述预设阈值为0.45～0.55；26.所述供热负荷建筑为酒店建筑时，所述预设阈值为0.55～0.65。27.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：28.本发明技术方案，提出了根据典型日中逐时热负荷与最大热负荷的比值与预设阈值的对比结果，制定中深层地源热泵耦合蓄热系统内供热系统与蓄热系统的功能比例的控制方法，使得中深层地源热泵耦合蓄热系统的运行控制策略能够贴合每一类建筑物的用能需求和地区电价政策，解决了现有技术中存在的中深层地源热泵耦合蓄热系统由于运行控制策略简单导致的运行费用较高，以及对电网的“削峰填谷”效果较差的技术问题。29.本发明中，以日运行费用最低为目标，根据典型日中逐时热负荷与最大热负荷的比值与预设阈值的对比结果进行控制，可降低中深层地热耦合蓄热供热系统的运行费用，实现基于电力侧需求响应的运行调控与清洁电力的消纳。附图说明30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。31.图1是本发明实施例提供的一种中深层地热耦合蓄热供热系统的运行控制方法的流程示意图；32.图2是本发明实施例中，中深层地热耦合蓄热供热系统的结构示意图；33.图3是本发明实施例提供的一种中深层地热耦合蓄热供热系统的运行控制方法的具体流程示意图；34.图4是本技术实施例中，典型办公建筑的逐时运行能耗计算结果示意图；35.图中，001、中深层地热井单元；002、热泵机组单元；003、蓄热水箱单元；004、建筑用户端单元；005控制阀门；052、中深层地热井控制阀门；052、热泵控制阀门；053、蓄热控制阀门；054、供热控制阀门。具体实施方式36.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。37.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。38.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：39.请参阅图1，本发明实施例提供的一种中深层地热耦合蓄热供热系统的运行控制方法，包括以下步骤：40.步骤1，获取预设典型日的逐时热负荷的r值；其中，所述r值为所述预设典型日中逐时热负荷与最大热负荷的比值；41.步骤2，基于所处时间段是否位于峰电时间，以及获取的逐时热负荷的r值与预设阈值的关系，获得运行控制策略；其中，若所处时间段位于峰电时间，且获取的逐时热负荷的r值大于或等于预设阈值，则蓄热系统承担75％～85％典型建筑热负荷，热泵机组承担15％～25％典型建筑热负荷；若所处时间段位于峰电时间，且获取的逐时热负荷的r值小于预设阈值，则热泵机组系统承担75％～85％典型建筑热负荷，蓄热系统承担15％～25％典型建筑热负荷；若所处时间段不位于峰电时间，热泵机组系统承担100％典型建筑热负荷，且所述热泵机组系统进行蓄热。42.本发明实施例的技术方案中，通过结合不同建筑用户端单元的用能特点分析，并结合地区气候特征以及峰谷电价政策，提出了根据典型日中逐时热负荷与最大热负荷的比值与预设阈值的对比结果，制定中深层地源热泵耦合蓄热系统内供热系统与蓄热系统的功能比例的控制方法，使得中深层地源热泵耦合蓄热系统的运行控制策略能够贴合每一类建筑物的用能需求和地区电价政策，可降低中深层地热耦合蓄热供热系统的运行费用，实现基于电力侧需求响应的运行调控与清洁电力的消纳；另外，本发明提供的中深层地热耦合蓄热供热系统可以实现对中深层地热的分时段利用，提高中深层地热应用效率。43.本发明实施例中，所述预设典型日的获取步骤包括：根据气候条件和建筑特性进行获取；其中具体解释性的，气候条件包括太阳辐照度、环境温度、地温等，建筑特性包括：建筑类型、建筑热负荷特性以及建筑结构；44.其中，计算供热负荷建筑预设时期内的逐时热负荷，选取逐时热负荷中最大热负荷所在日作为典型日。45.具体示例性的，所述供热负荷建筑包括办公建筑、酒店建筑和商场建筑；其中，具体为办公建筑和商场建筑时，所述预设阈值为0.45～0.55；具体为酒店建筑时，所述预设阈值为0.55～0.65。46.请参阅图2，图2是本发明实施例提供的一种中深层地热耦合蓄热供热系统的结构示意图，该系统包括：中深层地热井单元001、热泵机组单元002、蓄热水箱单元003、建筑用户端单元004以及控制阀门005；该控制阀门005包括：中深层地热井控制阀门051、热泵控制阀门052、蓄热控制阀门053以及供热控制阀门054；47.该中深层地热耦合蓄热供热系统有多种可能的运行方式，本技术实施例以以下五种可能的实施方式为例进行示意性说明：48.第一种可能的运行方式：当中深层地热井控制阀门051和蓄热控制阀门053开启，其他控制阀门关闭时，该中深层地热耦合蓄热供热系统处于地热蓄热模式，中深层地热井单元001从地下岩土中提取的热量经热泵机组单元002提升品位后，进入蓄热水箱单元003内，并在蓄热水箱单元003与蓄热介质进行换热，将热量储存在蓄热水箱单元003内，至蓄热水箱单元003内部温度达到设定温度，该模式停止运行；49.第二种可能的运行方式，当中深层地热井控制阀门051和热泵控制阀门052开启，其他控制阀门关闭时，该中深层地热耦合蓄热供热系统处于地热供热模式，中深层地热井单元001从地下岩土中提取的热量经热泵机组单元002提升品位后，直接对建筑用户端单元004进行供热；50.第三种可能的运行方式，当中深层地热井控制阀门051、蓄热控制阀门053和热泵控制阀门052开启，其他控制阀门关闭时，该中深层地热耦合蓄热供热系统处于地热蓄热供热模式，中深层地热井单元001从地下岩土中提取的热量经热泵机组单元002提升品位后，一部分进入蓄热水箱单元003内，并在蓄热水箱单元003内与蓄热介质进行换热，将热量储存在蓄热水箱单元003内，另一部分直接对建筑用户端单元004进行供热；51.第四种可能的运行方式，当供热控制阀门054开启，其他控制阀门关闭时，该中深层地热耦合蓄热供热系统处于蓄热供热模式，蓄热水箱单元003释放储存的热量，对建筑用户端单元004进行供热；52.第五种可能的运行方式，当中深层地热井控制阀门051、热泵控制阀门053和供热控制阀门054开启，其他控制阀门关闭时，该中深层地热耦合蓄热供热系统处于联合供热模式，中深层地热井单元001从地下岩土中提取的热量经热泵机组单元002提升品位后，直接对建筑用户端单元004进行供热，同时，蓄热水箱单元003释放储存的热量，对建筑用户端单元004进行供热。53.综上所述，本技术实施例提供的中深层地热耦合蓄热供热系统，包括中深层地热井单元、热泵机组单元、蓄热水箱单元、建筑用户端单元以及控制阀门，将中深层地源热泵和蓄热水箱进行耦合，可以通过控制阀门，使得中深层地热耦合蓄热供热系统处于不同的运行模式，实现中深层地热能的分时段利用，降低系统的运行费用，并增强中深层地热耦合蓄热供热系统对电网的“削峰填谷”效果，提高中深层地热应用效率。54.请参阅图2和图3，图3是本技术实施例提供的图2所示的中深层地热耦合蓄热供热系统的运行控制策略的流程图，该运行控制策略包括：55.步骤1，计算供热负荷建筑逐时热负荷，选取逐时热负荷中最大热负荷所在日作为典型日；56.步骤2，计算典型日的逐时热负荷的r值；其中，r值为典型日每一时段的逐时热负荷与最大热负荷的比值；57.步骤3，判断不同时间段内r值与阈值的关系，且判断时间段是否位于峰电时间；其中，若时间段位于所述峰电时间，且r值大于阈值，则蓄热系统承担80％典型建筑热负荷，热泵机组承担20％典型建筑热负荷；若时间段位于所述峰电时间，且r值小于所述阈值，则热泵机组系统承担80％典型建筑热负荷，蓄热系统承担20％典型建筑热负荷；若时间段不位于峰电时间，热泵机组系统承担100％典型建筑热负荷，且热泵机组系统进行蓄热。具体示例性的，典型建筑包括：办公建筑、酒店建筑和商场建筑。58.在本技术实施例中，上述步骤3中的阈值根据不同典型建筑的热负荷热性，有多种可能的实施方式，本技术实施例以以下两种可能的实施方式为例进行示意性说明：第一种可能的实施方式，当典型建筑为办公建筑和商场建筑时，阈值等于0.5。第二种可能的实施方式，当典型建筑为酒店建筑时，阈值等于0.6。59.进一步具体示例性的，本技术实施例以西安地区的办公建筑作为范例对上述运行控制策略进行说明。60.西安地区一般工商业及其他用电峰谷平电价为：峰段(8:00～11:30、18:30～23:00)价格为0.8179元/kw·h；平段(7:00～8:00、11:30～18:30)价格为0.5607元/kw·h；谷段(23:00～7:00)价格为0.3035元/kw·h。61.对西安地区一办公建筑进行逐时热负荷计算，选取最大热负荷所在日1月14日作为典型日，并计算r值，得到该办公建筑的运行控制策略如表1所示。62.表1.西安地区办公建筑机组运行控制策略[0063][0064]请参阅图4，图4是该典型办公建筑的逐时运行能耗计算结果，在该运行控制策略下，在峰电时间段内，中深层地热耦合蓄热供热系统耗电量较低，而在平电时间段内，中深层地热耦合蓄热供热系统，耗电量较高，具有良好的移峰填谷作用。中深层地热耦合蓄热供热系统在该运行策略下，日运行费用为140.41元，相比于简单的运行控制策略，减少了6.1％。[0065]下述为本发明的装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。[0066]本发明实施例提供的一种中深层地热耦合蓄热供热系统的运行控制系统，包括：[0067]r值获取模块，用于基于供热负荷建筑，获取预设典型日的逐时热负荷的r值；其中，所述r值为所述预设典型日中逐时热负荷与最大热负荷的比值；[0068]运行控制策略获取模块，用于基于所处时间段是否位于峰电时间，以及获取的逐时热负荷的r值与预设阈值的关系，获得运行控制策略；其中，若所处时间段位于峰电时间，且获取的逐时热负荷的r值大于或等于预设阈值，则蓄热系统承担75％～85％供热负荷建筑热负荷，热泵机组承担15％～25％供热负荷建筑热负荷；若所处时间段位于峰电时间，且获取的逐时热负荷的r值小于预设阈值，则热泵机组系统承担75％～85％供热负荷建筑热负荷，蓄热系统承担15％～25％供热负荷建筑热负荷；若所处时间段不位于峰电时间，热泵机组系统承担100％供热负荷建筑热负荷，且所述热泵机组系统进行蓄热。[0069]本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。[0070]本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。[0071]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。[0072]这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。[0073]最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!