[发明专利]利用太阳能发电的水源热泵冷电联合调度系统及调度方法

权利要求书

1.一种对用户制冷的机组联合调度系统，其特征在于，包括：供给侧设备、检测及控制设备和多个用户侧设备；

供给侧设备包括：用于提供热水的水源热泵(A)和发电的太阳能发电机组(B)，以及水源热泵热水出口处安装的集中式热吸收式制冷机以使水源热泵能够提供冷水；

每个用户侧设备包括：由上述机组发出的电力驱动的制冷装置(108)；风机盘管(110)，由上述制冷机提供冷水制冷；非制冷耗电装置；

检测及控制设备包括：

远程集中控制器，采集一段时间内的以下数据：所述水源热泵的冷水出力量和耗电量；太阳能发电机组的发电出力量；冷水的耗能量；每个用户与热源即上述水源热泵之间的距离；

综合调度控制装置(115)，根据上述距离，计算下一时段由于减少冷水供应导致的风机盘管中的冷水供应不足的量，该供应不足的量用所述制冷装置的制冷量来补充，即制冷装置耗电制冷；根据水源热泵和热泵装置的耗电量，计算下一时段太阳能的等效发电功率，使该等效发电功率与太阳能发电机组发出的目标电力相接近，从而得到水源热泵的冷水出力量控制信号、耗电量信号及制冷装置用电量控制信号和制冷量信号；

远程集中控制器根据水源热泵的冷水出力量控制信号或耗电量信号，控制水源热泵的冷水出力量和耗电量；并根据制冷装置用电量控制信号和制冷量信号分别控制制冷装置制冷量和关闭风机盘管量。

2.根据权利要求1所述的调度系统，其特征在于：所述制冷装置为空调。

3.根据权利要求2所述的调度系统，其特征在于：所述远程集中控制器包括第一远程控集中制器和第二远程控集中制器，第一远程集中控制器采集供给侧设备的信息，第二远程集中控制器采集用户侧设备的信息。

4.根据权利要求3所述的调度系统，其特征在于：所述检测和控制设备还包括：检测所述耗电装置耗电量的电表；控制所述制冷装置的制冷量的遥控开关(117)；用于检测所述风机盘管(110)冷水消耗的数据的消耗计量表(111)；控制风机盘管(110)的水流阀门遥控开关(116)；水源热泵的控制执行装置(118)。

5.根据权利要求4所述的一种调度系统，其特征在于，所述综合调度控制装置(115)包括：

接收用户非制冷耗电数据、用户冷水消耗数据、用户管道距离信息、水源热泵的冷水出力量和耗电量、太阳能发电机组的发电出力量的第一数据接收单元(201)；

将接收到的所有数据进行解码的数据解码器单元(202)；

对解码后的所有数据进行存储的数据存储器单元(203)；

生成调度控制信号的调度控制信号计算单元(204)；

将所述调度控制信号进行编码的信号编码器(205)；及

将编码后的调度控制信号传递给第一远程集中控制器(1121)、第二远程集中控制器(1122)的发送单元(206)。

6.根据上述权利要求任一项所述的调度系统，其特征在于，所述控制执行装置(118)包括调度控制信号收发编码存储器(302)、驱动电路(303)及控制装置(304)，所述调度控制信号经调度控制信号收发编码存储器解码以后生成水源热泵调度控制指令，经过驱动电路输出的信号触发控制装置，控制装置再控制水源热泵的阀门动作。

7.根据权利要求6所述的调度系统，其特征在于，综合调度控制装置(115)通过电力光纤(120)与云计算计算服务系统(917)连接，对采集的数据进行云计算。

8.根据权利要求7所述的调度系统，其特征在于，第二远程集中控制器包括依次连接的空调电表脉冲计数器、冷水流量脉冲计数器、编码存储器，及相互连接的控制信号接收解码器和遥控信号发生器。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的调度系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

i.测量

(1)测量供给侧：

a)水源热泵的耗电量P_WSHP和恒定制冷出力功率即额定功率H_WSHP；

b)0～M号太阳能发电机组以前各时段的发电出力j＝0～M；

(2)测量用户侧：(i＝0～N)；

a)0～N个用户距机组的管道距离S_i；

以ΔT为采样周期，采集0～T时间段内以下数据：

b)0～N个用户以前各时段的冷水消耗功率H_i(t)；

c)0～N个用户以前各时段的空调的装机容量

ii计算

(1)计算太阳能发电机组以前总出力

(2)根据(1)中计算出的预测未来一段时间T～2T的太阳能出力功率P_PV(t)；

(3)用户分组：计算每个用户到机组的等效距离将相同的s_i的用户分为同一组，计为第l组，l＝s_i，总计为L组，L为自然数，v为水流在管道中的流速，ΔT为单位调节时间即上述采样周期；

(4)对(3)中分得的L组，分别求出：

H_load(l)＝∑H_i(t，l)；H_i(t，l)为第l组用户i在t时刻的冷水消耗功率；

为第l组用户i的空调的装机容量；

iii.控制计算

(1)目标函数

Δp=Σt=T2T(pPV(t)-pPVneed)2/(T+1)---(1)]]>

p_PV(t)为调节后的等效太阳能发电出力，为太阳能发电出力的目标值；其中：

p_PV(t)＝P_PV(t)+(P_WSHP-p_WSHP(t))-p_EHPs(t)；(2)

其中，p_WSHP(t)是调节后的水源热泵的耗电量，p_EHPs(t)是t时所有用户耗电功率；

(2)约束方程

a)冷负荷平衡方程

空调用电制冷代替水源热泵冷水供应不足是方法的核心，如果Δh(t)表示第t时段制冷不足的功率，则，其表达式为：

Δh(t)＝|H_WSHP-h_WSHP(t)|    (3)

其中，h_WSHP(t)是调节后水源热泵的冷出力功率；

第t时段水流供给不足将由0～L用户组的空调分别在t～t+L时段通过用电来补偿，具体公式为：

Δh(t)=Σl=0LhEHP(t+l,l)(t+l≤T)---(4)]]>

h_EHP(t+l，l)为t+l时刻第l组用户空调的制冷功率之和；h_EHP(t，l)为t时刻第l组用户空调的制冷功率之和；

如果式中h_EHP(t，l)可以取0的话，一方面，某些时段并不是所有用户组都参与补偿；另一方面，如果超过了规定的总调度时间，水流供给不足仍未影响到处于远端的用户组，那么这些用户组也将不参与补偿；

b)水源热泵：

冷出力限制：

0≤h_WSHP(t)≤H_WSHP    (5)

水源热泵热电比约束：

h_WSHP(t)＝COP_WSHP·p_WSHP(t)    (6)

其中，H_WSHP为水源热泵额定容量；COP_WSHP为水源热泵性能系数；h_WSHP(t)为水源热泵t时段的冷出力；p_WSHP(t)为水源热泵t时段的耗电功率；

c)用户侧空调约束

热电比约束：

h_EHP(t，l)＝COP·p_EHP(t，l)    (7)

空调出力上限：

0≤p_EHP(t，l)≤min(P_EHP(l)，H_load(l)/COP)    (8)

其中，COP分散式空调热电比系数；

最后空调耗电制冷既可以补偿冷水制冷的不足，也可以增加电力低谷时段的负荷，因此，需要求出各时段所有用户组的制冷耗电量之和：

pEHPs(t)=Σl=0LpEHP(t,l)---(9)]]>

其中p_EHP(t，l)是t时第l组用户空调的耗电功率；

将步骤i中的P_WSHP，H_WSHP；步骤ii中计算变量P_PV(t)，H_load(l)，P_EHP(l)代入公式(1)～(9)中并进行联合求解，在目标函数Δp为最小值时，求得优化后所得执行变量：水源热泵的耗电功率P_WSHP(t)和冷出力h_WSHP(t)、用户不同时刻空调耗电量p_EHP(t，l)和制冷量h_EHP(t，l)；

iv.发送控制信号到供给和用户执行动作

根据iii的优化后所得执行变量，将变量信号发送至供给侧和用户，执行具体动作，如下：

根据水源热泵的耗电功率p_WSHP(t)或冷出力h_WSHP(t)，控制水源热泵在未来调节时间内各时段的动作；

根据用户不同时刻空调耗电量p_EHP(t，l)和制冷量h_EHP(t，l)，控制用户侧不同距离用户使用空调制冷量，以及关闭风机盘管量。