基于峰谷电价的储热型水源热泵供暖控制系统及方法

本发明涉及储能，具体为基于峰谷电价的储热型水源热泵供暖控制系统及方法。

背景技术：

1、全国各省市供电局将向工商业及普通居民在每天23点至第二天早晨7点时段提供5折优惠电价，以鼓励夜间电力消费，从而提高各地区电力供应部门的经济效益，峰谷电价最大的受益方是电采暖，其运行成本由此大幅降低，整个采暖市场随之出现一个全新的局面。电采暖可靠，使用方便，经济，环保，能给温室提供高质量的温度和舒适性。

2、现有的，在反季节通过大棚种植植物时，需要对大棚进行温室供暖，如果不分时段不考虑峰谷电价的情况下，会导致用户容易在电价较高时对温室进行供暖，从而给用户带来一定的经济浪费，且使得能源的利用率较低。

3、为此我们提出基于峰谷电价的储热型水源热泵供暖控制系统及方法用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于峰谷电价的储热型水源热泵供暖控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于峰谷电价的储热型水源热泵供暖控制系统及方法，该方法包括以下步骤：

3、s1：获取温室内的热量需求特征信息，其中，热量需求特征信息包括环境信息与种植植物信息；基于热量需求特征信息预测温室内的目标需求热量；

4、s2：获取一个循环周期内的电价数据，一个循环周期内包括最低电价数据、最高电价数据与平段电价数据，获取最低电价数据对应的时间段，作为谷电时段，在谷电时段通过热泵对热库进行蓄热；获取最高电价数据对应的时间段，作为峰电时段，在峰电时段对热库进行释放热量，计算热库的剩余热量；

5、s3：获取热库剩余热量，判断热库剩余热量是否满足目标需求热量，若判断出热库剩余热量满足目标需求热量，则继续执行在电价最低时间段通过热泵对热库进行蓄热的步骤，若判断出热库剩余热量不满足目标需求热量，则基于平段电价选取目标电价时间段对热库进行蓄热储能。

6、优选的，所述基于热量需求特征信息预测温室内的目标需求热量的步骤包括：

7、获取环境信息与种植植物信息，其中，环境信息包括室外环境当前温度、室外环境历史温度、室内环境当前温度以及室内环境历史温度，种植植物信息包括种植植物种类、种植植物密度以及种植植物生长阶段；

8、将同一种种植植物种类对应的室外环境历史温度以及室内环境历史温度作为训练集，根据训练集训练现有热量预测模型，基于多个不同种植植物种类对应的得到多个预测模型；

9、基于多个预测模型提取当前种植植物种类对应的预测模型，向预测模型输入当前种植植物种类对应的室外环境当前温度以及室内环境当前温度，得到第一现有热量值；

10、基于种植植物信息计算第二现有热量值，基于第一现有热量值与第二现有热量值计算综合现有热量值；

11、建立种植植物信息与实际需求热量值之间的对应关系，基于种植植物种类、种植密度和生长阶段得到多个实际需求热量值；

12、获取与种植植物信息对应的实际需求热量值，将实际需求热量值减去综合现有热量值得到当前目标需求热量；

13、获取当前时间点到下一次最低电价开始时间点之间的时长，记为耗热时长，其中，下一次最低电价开始时间点包括下一次谷电开始时间点或下一次平段电价中的最低电价开始时间点；将当前目标需求热量乘以耗热时长，得到目标需求热量。

14、优选的，所述基于种植植物信息计算第二现有热量的步骤包括：

15、获取种植植物的种类以及该种类植物对应的植物生长阶段，根据植物生长阶段确定对应的呼吸速率；

16、基于植物密度计算单位面积内植物的总质量，将单位面积内植物的总质量乘以每株植物的呼吸速率，得到单位面积内植物的总呼吸速率；

17、基于关联函数q2＝d×m×r×206×t×s计算第二现有热量，其中，r为呼吸速率，m为每株植物的平均质量，d是单位面积内的植物密度，s是同一种种植植物种类的面积。

18、优选的，所述基于平段电价选取目标电价时间段对热库进行蓄热储能的步骤包括：

19、获取热库剩余热量、消耗热量以及消耗速率，基于消耗热量、消耗速率与热库剩余热量计算剩余热量的消耗时长，基于消耗时长与当前时间点确定热库剩余热量在消耗完全时对应的第一最远时间点，将当前时间点与第一最远时间点之间的时段记为目标蓄热时段，在目标蓄热时段内按照电价数据划分多个时间点，每个时间点对应一个电价值；

20、将多个时间点对应的电价值按照时间顺序排序后作为原始指针队列，基于热库剩余量对原始指针队列进行更新，得到最新指针队列，基于最新指针队列将指针头指向电价最低的电价值，得到最低电价；

21、a、基于最新指针队列确定与最低电价对应的时间点，得到目标时间点；

22、b、基于热库剩余热量与消耗热量确定目标蓄热热量；获取目标时间点对应的最低电价对应的持续时长，作为待用蓄热时段，在待用蓄热时段内的蓄热热量记为实际蓄热热量；

23、c、判断实际蓄热热量与目标蓄热热量之间的关系；基于判断结果对热库进行蓄热储能，其中，判断结果包括实际蓄热热量小于目标蓄热热量、实际蓄热热量等于目标蓄热热量以及实际蓄热热量大于目标蓄热热量。

24、优选的，所述判断实际蓄热热量与目标蓄热热量之间的关系；基于判断结果对热库进行蓄热储能的步骤包括：

25、若判断出实际蓄热热量小于目标蓄热热量，则基于最新指针队列将指针头指向非最低电价之外的电价值，得到次最低电价；将次最低电价代替最低电价，并执行步骤a至步骤c，直至实际蓄热热量等于目标蓄热热量或实际蓄热热量大于目标蓄热热量；

26、若判断出实际蓄热热量等于目标蓄热热量，则等当前时间点到达目标时间点时对热库进行蓄热储能；

27、若判断出实际蓄热热量大于目标蓄热热量，则基于蓄热速率与目标蓄热热量计算目标蓄热时长，将多个最低电价对应的时间点按照电价值的升序进行时间排序，基于时间排序将多个最低电价中最高的电价值对应的时间点作为最后的目标时间点；获取实际蓄热热量等于或小于目标蓄热热量情况下各个电价值对应的蓄热时长，作为第一蓄热时长；基于目标蓄热时长，确定最后一个目标时间点的蓄热时长，得到第二蓄热时长，基于第二蓄热时长确定最后的目标时间点蓄热的工作时长；基于第一蓄热时长与第二蓄热时长按照对应的目标时间点的时间排序依次启动热泵对热库进行蓄热储能。

28、优选的，所述基于热库剩余量对原始指针队列进行更新，得到最新指针队列的步骤包括：

29、获取原始指针队列，基于原始指针队列确定目标蓄热时段中的目标时间点，计算在目标时间点进行蓄热储能之后的热库剩余热量，作为第二热库剩余热量；

30、基于消耗时长与当前时间点确定第二热库剩余热量在消耗完全时对应的最远时间点，作为第二最远时间点；

31、将当前时间点与第二最远时间点之间的时段记为第二目标蓄热时段；

32、获取与第二目标蓄热时段对应的各个时间点的电价值，将第二目标蓄热时段内的电价值按照时间顺序进行排序，得到最新指针队列。

33、基于峰谷电价的储热型水源热泵供暖控制系统，应用于如上述任意一项所述储热型水源热泵供暖控制方法，包括：

34、信息采集模块，用于获取温室内的热量需求特征信息，其中，热量需求特征信息包括环境信息与种植植物信息；基于热量需求特征信息预测温室内的目标需求热量；

35、信息分析模块，获取一个循环周期内的电价数据，一个循环周期内包括最低电价数据、最高电价数据与平段电价数据，获取最低电价数据对应的时间段，作为谷电时段，在谷电时段通过热泵对热库进行蓄热；获取最高电价数据对应的时间段，作为峰电时段，在峰电时段对热库进行释放热量，计算热库的剩余热量；

36、判断控制模块，用于获取热库剩余热量，判断热库剩余热量是否满足目标需求热量，若判断出热库剩余热量满足目标需求热量，则继续执行在电价最低时间段通过热泵对热库进行蓄热的步骤，若判断出热库剩余热量不满足目标需求热量，则基于平段电价选取目标电价时间段对热库进行蓄热储能。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

38、1.根据种植植物信息的不同，预测温室内的需求热量，结合热库的剩余热量判断是否需要对热库进行热量补充，并对各个电价的时间点进行时间排序，按照时间的先后顺序依次补充对应的蓄热热量，能够在满足热库剩余热量够用的情况下按照最低电价进行蓄热，自动在电价比较平电或谷电时间段对热库进行蓄热储能，既能充分利用低价电力，又能避免在电价过高时过度消耗热量，提高能源利用率。

39、2.在谷电时段将电力转化为热能进行储能，能够在峰电时段使用，预计谷电期间会有更便宜的电力价格，那么系统可以选择在谷电期间不启动热泵，而是直接利用热库中的热量，根据电价的变化趋势，动态调整蓄热的时机和方式。确保在下次电价上涨前，热库中的热量可以达到下一阶段的能量需求。利用低电价时段通过热泵加热水，然后在高电价时段使用储存的热能，从而减少用电成本。