一种太阳能联合热泵的节能控制方法及系统

技术领域

本发明涉及能源控制技术领域，具体涉及一种太阳能联合热泵的节能控制方法及系统。

背景技术

随着科学技术的发展，特别是太阳能热泵技术的发展，太阳能热泵技术是把太阳能采集设备和热泵有机结合在一起形成优势互补的清洁能源利用技术，该系统将太阳能采集回路作为热泵蒸发器的低温热源，克服了环境温度对热泵性能的影响。由于太阳能在利用过程中，出现了昼夜供热不连续、蓄水箱热损较大等局限，而且随着国民生活生产水平的提高，这种局限性显得日益严重，比如加热较慢，升温时间长、集热板温度升高引起效率下降和设备变形、太阳能利用率低等问题。为了解决上述太阳能利用问题，将太阳能和热泵组合在一起，把太阳能采集板收集的热能作为热泵循环的蒸发器的热量输入 ，而现有技术中存在缺乏对太阳能联合热泵的节能管控，导致太阳能联合热泵十分耗能的技术问题，实现了对太阳能联合热泵进行精准的节能管控，降低太阳能联合热泵的能耗。

发明内容

本申请提供了一种太阳能联合热泵的节能控制方法及系统，用于针对解决现有技术中存在的缺乏对太阳能联合热泵的节能管控，导致太阳能联合热泵十分耗能的技术问题。

鉴于上述问题，本申请提供了一种太阳能联合热泵的节能控制方法及系统。

第一方面，本申请提供了一种太阳能联合热泵的节能控制方法，所述方法包括：连接第一太阳能热泵组，并对所述第一太阳能热泵组进行光照能源采集，得到各个热泵的热能数据集；对所述热能数据集进行分析，输出多个热能特征；根据所述多个热能特征进行热泵组均匀性识别，输出第一均匀系数；当所述第一均匀系数不处于预设均匀系数中，获取第一均匀控制指令；以所述第一均匀控制指令，激活均匀自适应控制模型，其中，所述均匀自适应控制模型中包括由所述预设均匀系数设置的适应目标；将所述热能数据集输入所述均匀自适应控制模型中，输出第一控制参数，其中，所述第一控制参数包括热能转化控制参数；以所述第一控制参数对所述第一太阳能热泵组的热能进行控制。

第二方面，本申请提供了一种太阳能联合热泵的节能控制系统，所述系统包括：光照能源采集模块，所述光照能源采集模块用于连接第一太阳能热泵组，并对所述第一太阳能热泵组进行光照能源采集，得到各个热泵的热能数据集；分析模块，所述分析模块用于对所述热能数据集进行分析，输出多个热能特征；均匀性识别模块，所述均匀性识别模块用于根据所述多个热能特征进行热泵组均匀性识别，输出第一均匀系数；指令获取模块，所述指令获取模块用于当所述第一均匀系数不处于预设均匀系数中，获取第一均匀控制指令；模型激活模块，所述模型激活模块用于以所述第一均匀控制指令，激活均匀自适应控制模型，其中，所述均匀自适应控制模型中包括由所述预设均匀系数设置的适应目标；第一输出模块，所述第一输出模块用于将所述热能数据集输入所述均匀自适应控制模型中，输出第一控制参数，其中，所述第一控制参数包括热能转化控制参数；控制模块，所述控制模块用于以所述第一控制参数对所述第一太阳能热泵组的热能进行控制。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请提供的一种太阳能联合热泵的节能控制方法及系统，涉及能源控制技术领域，解决了现有技术中缺乏对太阳能联合热泵的节能管控，导致太阳能联合热泵十分耗能的技术问题，实现了对太阳能联合热泵进行精准的节能管控，降低太阳能联合热泵的能耗。

附图说明

图1为本申请提供了一种太阳能联合热泵的节能控制方法流程示意图；

图2为本申请提供了一种太阳能联合热泵的节能控制方法中输出第一均匀系数流程示意图；

图3为本申请提供了一种太阳能联合热泵的节能控制方法中以散热指令对P个热泵进行散热流程示意图；

图4为本申请提供了一种太阳能联合热泵的节能控制方法中控制均匀自适应控制模型流程示意图；

图5为本申请提供了一种太阳能联合热泵的节能控制方法中对热泵进行热能转换控制流程示意图；

图6为本申请提供了一种太阳能联合热泵的节能控制系统结构示意图。

附图标记说明：光照能源采集模块1，分析模块2，均匀性识别模块3，指令获取模块4，模型激活模块5，第一输出模块6，控制模块7。

具体实施方式

本申请通过提供一种太阳能联合热泵的节能控制方法及系统，用于解决现有技术中缺乏对太阳能联合热泵的节能管控，导致太阳能联合热泵十分耗能的技术问题。

实施例一

如图1所示，本申请实施例提供了一种太阳能联合热泵的节能控制方法，该方法包括：

步骤S100：连接第一太阳能热泵组，并对所述第一太阳能热泵组进行光照能源采集，得到各个热泵的热能数据集；

具体而言，本申请实施例提供的一种太阳能联合热泵的节能控制方法应用于一种太阳能联合热泵的节能控制系统，为保证后期对太阳能联合热泵进行节能控制的准确率，因此需要将一种太阳能联合热泵的节能控制系统与目标太阳能联合热泵中的太阳能热泵组进行通信连接，该太阳能热泵组是在太阳能联合热泵中随机选择的一组太阳能热泵组，并将其记作第一太阳能热泵组，第一太阳能热泵组中包含多个聚光型槽式集热器，同时通过第一太阳能热泵组从空气中提取热量，从而达到太阳能、空气能的结合并从中获取能源，进一步的，由于在第一太阳能热泵组中存在两种工作模式，即当太阳辐射强度足够大时，不需要开启热泵，直接利用太阳能即可满足对能源的需求， 当太阳辐射强度很小， 以至水箱中的水温很低时，则开启热泵使其以空气为热源进行工作，因此首先需要对所连接的第一太阳能热泵组进行光照能源的能源量大小的采集，并根据第一太阳能热泵组中所采集到的光照能源，对第一太阳能热泵组中各个热泵的热能数据进行确定，所采集的光照能源量与热泵发热的热能量为反比关系，当光照能源量越大时，则热泵发热的热能量就越小，最终将第一太阳能热泵组中所包含的各个热泵的热能数据进行汇总整合后获得各个热泵的热能数据集，为后期实现对太阳能联合热泵进行节能控制作为重要参考依据。

步骤S200：对所述热能数据集进行分析，输出多个热能特征；

具体而言，以上述对第一太阳能热泵组所整合的热能数据集作为基础分析数据，对第一太阳能热泵组中各个热泵所对应的热能数据进行热能特征分析，是指对第一太阳能热泵组中各个热泵中所储存的热能、所传递的热能以及通过其他形式所转换的热能作为热能特征进行分析，从而对各个热泵中的热能大小进行确定，以各个热泵中所确定的热能大小作为特征基础，对每个热泵中所包含的热能特征进行确定，继而对每个热泵所对应的热能特征进行汇总后记作多个热能特征，进而为实现对太阳能联合热泵进行节能控制做保障。

步骤S300：根据所述多个热能特征进行热泵组均匀性识别，输出第一均匀系数；

进一步而言，如图2所示，本申请步骤S300还包括：

步骤S310：获取所述多个热能特征，其中，所述多个热能特征包括吸热功率特征和放热功率特征；

步骤S320：根据所述吸热功率特征和所述放热功率特征输入热能均匀性识别模型，根据所述热能均匀性识别模型对各个热泵中的热能进行比对，输出吸热均匀性和放热均匀性；

步骤S330：根据所述吸热均匀性和所述放热均匀性进行计算，输出所述第一均匀系数。

具体而言，为确定在第一太阳能热泵组中热能分布的均匀度，因此以多个热能特征作为识别数据，对第一太阳能热泵组进行热能的均匀性识别，在多个热能特征中包括吸热功率特征和放热功率特征，吸热功率特征是指在第一太阳热泵组中各个热泵的吸热能力，放热功率特征是指在第一太阳热泵组中各个热泵的放热能力，热能的均匀性识别是指将多个热能特征中的吸热功率特征和放热功率特征输入热能均匀性识别模型中，热能均匀性识别模型的构建在BP神经网络的基础上，其BP神经网络是指一种按照误差逆向传播算法训练的多层前馈神经网络，进一步对热能均匀性识别模型进行构建，其中，热能均匀性识别模型的输入数据包括吸热功率特征和放热功率特征，且在热能均匀性识别模型中对第一太阳能热泵组中所包含各个热泵的热能特征进行标识，从而获得第一构建数据集，其中，第一构建数据集中的每组训练数据均包括具有标识的多个热能特征所对应的第一训练集和第一验证集，第一验证集为与第一训练集一一对应的验证数据。

进一步的，热能均匀性识别模型构建过程为：将第一训练集中每一组训练数据输入热能均匀性识别模型，通过这组训练数据对应的监督数据进行热能均匀性识别模型的输出验证调整，当热能均匀性识别模型的输出结果与验证数据一致，则当前组训练结束，将第一训练集中全部的训练数据均训练结束，则热能均匀性识别模型训练完成。

为了保证热能均匀性识别模型的收敛以及准确性，其收敛过程可以是热能均匀性识别模型中的输出数据会聚于一点时，向某一个值靠近则为收敛，其准确性可以通过测试数据集进行热能均匀性识别模型的测试处理，举例而言，测试准确率可以设定为80%，当测试数据集的测试准确率满足80%时，则热能均匀性识别模型构建完成。

在以上所构建的热能均匀性识别模型中将输入的吸热功率特征和放热功率特征对各个热泵中的热能进行比对，输出各个热泵的吸热均匀性和放热均匀性，进一步的，根据吸热均匀性和放热均匀性进行计算，是指将所获吸热均匀性与放热均匀性程度在每个热泵中进行微观对比，将每个热泵中的吸热均匀性与放热均匀性进行作差，该差值与第一太阳能热泵组的总体均匀系数为反比，即差值越小，则第一太阳能热泵组的总体均匀系数大，第一太阳能热泵组中的热能越均匀，从而将总体均匀系数记作第一均匀系数进行输出，为后续实现对太阳能联合热泵进行节能控制夯实基础。

进一步而言，如图3所示，本申请步骤S300还包括：

步骤S340：根据所述热能特征对各个热泵存储的热能进行识别，输出实时热能强度；

步骤S350：以所述实时热能强度进行判断，得到大于等于预设热能强度的P个热泵，其中，P为大于等于0的正整数；

步骤S360：连接所述P个热泵的控制终端，发出散热指令，以所述散热指令对所述P个热泵进行散热。

具体而言，由于当第一太阳能热泵组中存在任意一个热泵的热能高时，则需要均匀化处理，热能过高会增加能耗，因此需要对第一太阳能热泵组进行散热操作，以免影响设备运行，继而在对热能数据集进行分析并输出多个热能特征之后，首先根据与各个热泵所对应的热能特征对各个热泵所存储的热能进行识别，是指以各个热泵中的所储存的热能、所传递的热能以及通过其他形式所转换的热能作为热能特征作为识别基础数据，对各个热泵中实时储存的热能大小进行判定，由此对各个热泵中对热能进行储存的能力进行确定，并对各个热泵的实时热能强度进行输出，进一步的，将实时热能强度作为基础判断数据，并根据该基础判断数据作为最低热能强度，从而对大于等于预设热能强度的P个热泵进行确定，其中，P为大于等于0的正整数，P个热泵为在第一太阳热能泵组中的热泵，进一步的，通过系统与对所确定的P个热泵进行控制的所有控制终端进行连接，并对P个热泵的控制终端发出散热指令，是指当P个热泵的热能强度大于等于预设热能强度时，则判定P个热泵的热能过高，因此通过P个热泵的控制终端执行散热指令，使P个热泵进行散热操作，将P个热泵的热能降至安全热能数值，由此完成通过散热指令对P个热泵进行散热的操作，实现对太阳能联合热泵进行节能控制有着保障热泵安全的作用。

步骤S400：当所述第一均匀系数不处于预设均匀系数中，获取第一均匀控制指令；

进一步而言，本申请步骤S400还包括：

步骤S410：对所述第一太阳能热泵组进行负载数据采集，得到热泵负载数据集；

步骤S420：根据所述热泵负载数据集进行均衡计算，输出基于负载均衡条件下的热泵运行数据集；

步骤S430：按照所述热泵运行数据集，配置所述预设均匀系数。

具体而言，对根据多个热能特征进行热泵组均匀性识别所输出的第一均匀系数进行均匀度的判断，是指对第一均匀系数是否处于预设均匀系数中进行判断，该预设均匀系数是指对第一太阳能热泵组进行负载数据的采集，即在第一太阳能热泵组在运行时变化的瞬时热泵负载参数，这些参数可能包括热能输入功率、温升等参数，反映了第一太阳能热泵组中各个热泵的负载量，从而对第一太阳能热泵组的热泵负载数据集进行获取，进一步的，根据热泵负载数据集通过如下公式进行均衡计算：

其中，

并将所计算出的热泵负载数据集的均衡度作为负载均衡条件，同时在负载均衡条件下对热泵负载数据集进行筛选，从而对基于负载均衡条件下的热泵运行数据集进行输出，最终按照热泵运行数据集，对第一太阳能热泵组的预设均匀系数进行配置，当第一均匀系数不处于所配置的预设均匀系数中时，则视为第一太阳能热泵中的热能不均匀，由此对第一均匀控制指令进行生成，第一均匀控制指令是用于根据第一均匀系数对第一太阳能热泵中的各个热泵的吸热与散热进行控制操作的指令，以便为后期对太阳能联合热泵进行节能控制时作为参照数据。

步骤S500：以所述第一均匀控制指令，激活均匀自适应控制模型，其中，所述均匀自适应控制模型中包括由所述预设均匀系数设置的适应目标；

进一步而言，如图4所示，本申请步骤S500还包括：

步骤S510：搭建均匀自适应控制模型，其中，所述均匀自适应控制模型包括多个控制闭环，每个控制闭环包括两个热泵，且所述多个控制闭环相连接；

步骤S520：获取所述多个控制闭环的多个闭环动态误差，其中，每个控制闭环对应一个闭环动态误差；

步骤S530：对所述多个闭环动态误差进行误差传递，输出第一动态传递误差；

步骤S540：以最小化所述第一动态传递误差为适应目标控制所述均匀自适应控制模型处于收敛。

所述第一动态传递误差的公式如下：

其中，

具体而言，通过上述所生成的第一均匀控制指令，对均匀自适应控制模型进行激活，均匀自适应控制模型中包括多个控制闭环，控制闭环是用于对第一太阳能泵组中的热能进行循环控制的反馈控制系统，在每个控制闭环中均包括两个热泵，两个热泵中的热能为相互补给以保持热能均衡的状态，且多个控制闭环为互相连接的状态，均匀自适应控制模型中还包括由预设均匀系数所设置的适应目标，进一步的，每个控制闭环均对应一个闭环动态误差，闭环动态误差是指在第一太阳能热泵组运行的过程中，每个控制闭环中的两个热泵所包含的热能之间的差值，将每个控制闭环中所对应的闭环动态误差进行整合记作多个闭环动态误差，再对多个闭环动态误差进行误差传递，是指将多个闭环动态误差数据根据每个控制闭环中的热泵在第一太阳能热泵组中的排列顺序将热能进行由大到小的逐个误差传递，且每次误差传递的误差率均小于上一次误差传递的误差率，当传递到第一太阳能热泵组中的最后一个热泵时，自动返回至第一个热泵中，由此迭代，从而通过如下公式第一动态传递误差进行计算输出：

第一动态传递误差的公式如下：

其中，

通过在第一太阳能热泵组中任意选择一个控制闭环所对应的闭环动态传递误差与该控制闭环相邻的控制闭环所对应的闭环动态传递误差进行加和，将加和数据与两倍的上一控制闭环与下一控制闭环的传递误差的数据进行作差后再开根号从而完成对第一太阳能热泵组中的第一动态传递误差的计算，最终将所有传递误差进行升序的序列化处理，并将位于第一次位的误差率作为最小化的第一动态传递误差，最终根据最小化第一动态传递误差作为适应目标，该适应目标是用于对均匀自适应控制模型进行控制收敛，当第一动态传递误差会聚于一点时，向某一个值靠近则视为均匀自适应控制模型为收敛状态，提高后期实现对太阳能联合热泵进行节能控制准确率。

步骤S600：将所述热能数据集输入所述均匀自适应控制模型中，输出第一控制参数，其中，所述第一控制参数包括热能转化控制参数；

具体而言，以各个热泵的热能数据集作为输入数据，输入至均匀自适应控制模型中，在均匀自适应控制模型中通过热能数据集中所包含的各个热泵的热能数据计算出每个热泵之间的热能动态传递误差，根据每个热泵的之间的热能动态传递误差以及热能数据，对第一太阳能热泵中各个热泵的热能进行自适应调整控制，即在对第一太阳能热泵组进行运行处理和分析过程中，根据热能转化控制参数的数据特征自动调整处理方法、处理顺序、处理参数、边界条件或约束条件，使其与热能转化控制参数的统计分布特征、结构特征相适应，以取得最佳的热能均匀控制效果，并将对热泵进行热能均匀控制的控制参数记作第一控制参数，且第一控制参数包括热能转化控制参数，热能转化控制参数可以是第一太阳能热泵组中所包含的热泵之间进行热量传递的控制参数，以此保证后期更好的对太阳能联合热泵进行节能控制。

步骤S700：以所述第一控制参数对所述第一太阳能热泵组的热能进行控制。

进一步而言，如图5所示，本申请步骤S700还包括：

步骤S710：将所述均匀自适应控制模型与所述第一太阳能热泵组中各个热泵的控制终端连接；

步骤S720：以所述预设均匀系数为适应目标，将所述热能数据集输入所述均匀自适应控制模型中，获取所述均匀自适应控制模型输出的第一控制参数，其中，所述第一控制参数包括被控热泵参数、以及热能转换参数；

步骤S730：根据所述被控热泵参数，连接对应热泵的控制终端，所述控制终端接收所述热能转换参数对热泵进行热能转换控制。

具体而言，将第一控制参数作为控制基础数据，对第一太阳能热泵组的热能进行节能控制，其控制过程可以是首先将均匀自适应控制模型与第一太阳能热泵组中各个热泵的控制终端进行连接，以保证可以通过均匀自适应控制模型对第一太阳能热泵组中各个热泵中的热能数据进行实时获取，并根据各个热泵的热能数据判定是否需要对热能进行转移，进一步的，以预设均匀系数为适应目标，将热能数据集输入均匀自适应控制模型中，通过均匀自适应控制模型对热能数据与适应目标进行偏离比较，根据偏离比较数值对第一太阳能热泵组进行控制的第一控制参数进行获取，其偏离比较数值越大，则第一控制参数越高，且第一控制参数包括被控热泵参数、以及热能转换参数，被控热泵参数是指在第一太阳能热泵组中热能不均匀的热泵，热能转换参数是指在第一太阳能热泵组中热泵热能过高需要转移的热能量，最终根据被控热泵参数，对应热泵的控制终端进行连接，且根据控制终端中所接收的热能转换参数对热泵进行热能转换控制，达到基于第一控制参数对太阳能联合热泵进行节能控制。

综上所述，本申请实施例提供的一种太阳能联合热泵的节能控制方法，至少包括如下技术效果，实现了对太阳能联合热泵进行精准的节能管控，降低太阳能联合热泵的能耗。

实施例二

基于与前述实施例中一种太阳能联合热泵的节能控制方法相同的发明构思，如图6所示，本申请提供了一种太阳能联合热泵的节能控制系统，系统包括：

光照能源采集模块1，所述光照能源采集模块1用于连接第一太阳能热泵组，并对所述第一太阳能热泵组进行光照能源采集，得到各个热泵的热能数据集；

分析模块2，所述分析模块2用于对所述热能数据集进行分析，输出多个热能特征；

均匀性识别模块3，所述均匀性识别模块3用于根据所述多个热能特征进行热泵组均匀性识别，输出第一均匀系数；

指令获取模块4，所述指令获取模块4用于当所述第一均匀系数不处于预设均匀系数中，获取第一均匀控制指令；

模型激活模块5，所述模型激活模块5用于以所述第一均匀控制指令，激活均匀自适应控制模型，其中，所述均匀自适应控制模型中包括由所述预设均匀系数设置的适应目标；

第一输出模块6，所述第一输出模块6用于将所述热能数据集输入所述均匀自适应控制模型中，输出第一控制参数，其中，所述第一控制参数包括热能转化控制参数；

控制模块7，所述控制模块7用于以所述第一控制参数对所述第一太阳能热泵组的热能进行控制。

进一步而言，系统还包括：

热能特征模块，所述热能特征模块用于获取所述多个热能特征，其中，所述多个热能特征包括吸热功率特征和放热功率特征；

比对模块，所述比对模块用于根据所述吸热功率特征和所述放热功率特征输入热能均匀性识别模型，根据所述热能均匀性识别模型对各个热泵中的热能进行比对，输出吸热均匀性和放热均匀性；

计算模块，所述计算模块用于根据所述吸热均匀性和所述放热均匀性进行计算，输出所述第一均匀系数。

进一步而言，系统还包括：

终端连接模块，所述终端连接模块用于将所述均匀自适应控制模型与所述第一太阳能热泵组中各个热泵的控制终端连接；

第二输出模块，所述第二输出模块用于以所述预设均匀系数为适应目标，将所述热能数据集输入所述均匀自适应控制模型中，获取所述均匀自适应控制模型输出的第一控制参数，其中，所述第一控制参数包括被控热泵参数、以及热能转换参数；

热能转换控制模块，所述热能转换控制模块用于根据所述被控热泵参数，连接对应热泵的控制终端，所述控制终端接收所述热能转换参数对热泵进行热能转换控制。

进一步而言，系统还包括：

模型搭建模块，所述模型搭建模块用于搭建均匀自适应控制模型，其中，所述均匀自适应控制模型包括多个控制闭环，每个控制闭环包括两个热泵，且所述多个控制闭环相连接；

动态误差模块，所述动态误差模块用于获取所述多个控制闭环的多个闭环动态误差，其中，每个控制闭环对应一个闭环动态误差；

误差传递模块，所述误差传递模块用于对所述多个闭环动态误差进行误差传递，输出第一动态传递误差；

收敛模块，所述收敛模块用于以最小化所述第一动态传递误差为适应目标控制所述均匀自适应控制模型处于收敛。

进一步而言，系统还包括：

识别模块，所述识别模块用于根据所述热能特征对各个热泵存储的热能进行识别，输出实时热能强度；

判断模块，所述判断模块用于以所述实时热能强度进行判断，得到大于等于预设热能强度的P个热泵，其中，P为大于等于0的正整数；

散热模块，所述散热模块用于连接所述P个热泵的控制终端，发出散热指令，以所述散热指令对所述P个热泵进行散热。

进一步而言，系统还包括：

负载数据采集模块，所述负载数据采集模块用于对所述第一太阳能热泵组进行负载数据采集，得到热泵负载数据集；

均衡计算模块，所述均衡计算模块用于根据所述热泵负载数据集进行均衡计算，输出基于负载均衡条件下的热泵运行数据集；

系数配置模块，所述系数配置模块用于按照所述热泵运行数据集，配置所述预设均匀系数。

本说明书通过前述对一种太阳能联合热泵的节能控制方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中一种太阳能联合热泵的节能控制系统，对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。