本發(fā)明屬于地?zé)崮芘c太陽(yáng)能綜合利用，特別涉及太陽(yáng)能與中深層地?zé)崮荞詈瞎徇\(yùn)行控制系統(tǒng)及運(yùn)行方法。

背景技術(shù)：

1、中深層地?zé)崮苁侵柑N(yùn)藏在地下深度為2000米至3000米的地?zé)崮苜Y源。這種地?zé)崮芫哂袦囟雀?、穩(wěn)定性好、可再生等特點(diǎn)，是一種非常有潛力的清潔能源。太陽(yáng)能是指太陽(yáng)輻射能，可以通過(guò)太陽(yáng)能熱水器等設(shè)備將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能用于生產(chǎn)生活熱水、供暖等領(lǐng)域。為了最大化地利用清潔的可再生能源，將地?zé)崮芎吞?yáng)能綜合利用的例子越來(lái)越多。

2、例如公開(kāi)號(hào)為cn113819510b的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種中深層地?zé)崮荞詈咸?yáng)能的零排放供熱系統(tǒng)，通過(guò)將太陽(yáng)能光熱集熱器和中深層地埋管換熱裝置分別與用能單元連接，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能、中深層地?zé)崮艿亩嗄芑パa(bǔ)，并采用梯度利用的形式最大程度地利用了不同溫度的熱源，提高了利用效率。但是在該方案中，缺少了熱能產(chǎn)生設(shè)備的產(chǎn)熱規(guī)劃，導(dǎo)致產(chǎn)熱過(guò)剩的問(wèn)題，即使可以通過(guò)儲(chǔ)熱技術(shù)儲(chǔ)存熱量，仍然會(huì)造成熱量的損失。并且在該方案中，無(wú)法調(diào)節(jié)產(chǎn)出熱源的溫度，不能滿足所有溫度需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供太陽(yáng)能與中深層地?zé)崮荞詈瞎徇\(yùn)行控制系統(tǒng)及運(yùn)行方法。

2、本發(fā)明的第一方面，提供了太陽(yáng)能與中深層地?zé)崮荞詈瞎徇\(yùn)行控制系統(tǒng)，包括：

3、熱能直接供給模塊，用于將地?zé)崮軣嵩春吞?yáng)能熱源在耦合儲(chǔ)熱組件內(nèi)耦合，形成用戶端的熱能直接供給模塊，所述地?zé)崮軣嵩从傻責(zé)崮茉O(shè)備提供，所述太陽(yáng)能熱源由太陽(yáng)能設(shè)備提供；

4、熱負(fù)荷模擬模塊，用于對(duì)用戶端在一單位時(shí)間的熱負(fù)荷進(jìn)行模擬，基于大數(shù)據(jù)推送獲取以小區(qū)或社區(qū)或工業(yè)園區(qū)為單位的熱負(fù)荷總量、用熱溫度以及用熱設(shè)備的調(diào)控策略，并預(yù)測(cè)下一單位時(shí)間的熱負(fù)荷總量、用熱溫度以及用戶端用熱設(shè)備的調(diào)控策略；

5、控制模塊，基于下一單位時(shí)間的熱負(fù)荷總量、用熱溫度以及用戶端用熱設(shè)備的調(diào)控策略控制所述熱能直接供給模塊；

6、熱損失計(jì)算模塊，用于計(jì)算耦合熱損失以及管線熱損失，所述耦合熱損失基于耦合儲(chǔ)熱組件單位時(shí)間的熱損失計(jì)算，所述管線熱損失基于管線單位長(zhǎng)度的熱損失計(jì)算；

7、熱補(bǔ)償模塊，通過(guò)耦合熱損失以及管線熱損失確定熱補(bǔ)償量，基于太陽(yáng)能光伏發(fā)電對(duì)耦合儲(chǔ)熱組件進(jìn)行熱量補(bǔ)償；

8、所述耦合儲(chǔ)熱組件包括電加熱爐和調(diào)控機(jī)構(gòu)，所述電加熱爐包括地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞?yáng)能熱源入口，所述地?zé)崮茉O(shè)備與所述地?zé)崮軣嵩慈肟谕ㄟ^(guò)地?zé)崮軗Q熱管連通，所述太陽(yáng)能設(shè)備與所述太陽(yáng)能熱源入口通過(guò)太陽(yáng)能輸送管連通，用于將地?zé)崮茉O(shè)備熱源和太陽(yáng)能設(shè)備熱源在電加熱爐內(nèi)耦合；所述調(diào)控機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞?yáng)能熱源入口之間，用于同步調(diào)節(jié)地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞?yáng)能熱源入口的流量開(kāi)度。

9、進(jìn)一步的方案為，所述太陽(yáng)能設(shè)備包括框架，所述框架內(nèi)從上到下依次設(shè)置有玻璃面板、光伏板、背板、導(dǎo)熱管、導(dǎo)熱片和保溫板，光伏板電性連接有蓄電單元，所述蓄電單元與所述電加熱爐連接，用于對(duì)電加熱爐進(jìn)行熱量補(bǔ)償，所述電加熱爐內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述熱補(bǔ)償模塊連接；

10、所述熱量補(bǔ)償過(guò)程為：

11、將耦合熱損失和管線熱損失相加得到熱損失總量m千焦，獲取熱損失總量m千焦時(shí)電加熱爐內(nèi)的熱源溫度下降值n℃，則熱補(bǔ)償后的熱源溫度為t+n；

12、熱補(bǔ)償模塊導(dǎo)通蓄電單元對(duì)所述電加熱爐進(jìn)行加熱；

13、熱補(bǔ)償模塊實(shí)時(shí)獲取溫度傳感器的參數(shù)，當(dāng)熱源溫度達(dá)到t+n℃時(shí)，停止加熱。

14、進(jìn)一步的方案為，所述控制模塊基于下一單位時(shí)間的熱負(fù)荷總量控制所述地?zé)崮軣嵩春吞?yáng)能熱源的熱量產(chǎn)出值；以及基于下一單位時(shí)間的用熱溫度控制地?zé)崮軣嵩春吞?yáng)能熱源進(jìn)入耦合儲(chǔ)熱組件的流量開(kāi)度；以及基于下一單位時(shí)間的用戶端用熱設(shè)備的調(diào)控策略控制不同取熱管線的調(diào)控策略。

15、進(jìn)一步的方案為，所述熱量產(chǎn)出值的控制過(guò)程為：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地?zé)崮茉O(shè)備和太陽(yáng)能設(shè)備的熱能產(chǎn)出量，達(dá)到下一單位時(shí)間的熱負(fù)荷總量時(shí)停止熱源開(kāi)采。

16、進(jìn)一步的方案為，所述地?zé)崮軣嵩春吞?yáng)能熱源進(jìn)入耦合儲(chǔ)熱組件的流量開(kāi)度的控制過(guò)程為：

17、設(shè)定需求溫度t，并獲取一單位時(shí)間內(nèi)的地?zé)崮茉O(shè)備溫度的最大值t1以及一單位時(shí)間內(nèi)的太陽(yáng)能設(shè)備溫度的最小值t2，使得地?zé)崮茉O(shè)備溫度的最大值t1在地?zé)崮軣嵩慈肟诘墓潭ㄩ_(kāi)度系數(shù)k1時(shí)以及太陽(yáng)能設(shè)備溫度的最小值t2在太陽(yáng)能熱源入口的固定開(kāi)度系數(shù)k2時(shí)，電加熱爐的輸出溫度等于需求溫度t；

18、獲取地?zé)崮茉O(shè)備實(shí)時(shí)溫度與t1的差值dt1和太陽(yáng)能設(shè)備實(shí)時(shí)溫度與t2的差值dt2，獲取大量的dt1和地?zé)崮軣嵩慈肟诘膶?shí)時(shí)開(kāi)度系數(shù)ka的映射關(guān)系以及dt2和太陽(yáng)能熱源入口的實(shí)時(shí)開(kāi)度系數(shù)kb的映射關(guān)系，通過(guò)人工專(zhuān)家進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記后將dt1和實(shí)時(shí)開(kāi)度系數(shù)ka以及dt2和實(shí)時(shí)開(kāi)度系數(shù)kb依次輸入至不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元進(jìn)行迭代訓(xùn)練；將所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元進(jìn)行組合，得到開(kāi)度調(diào)控模型，以使得輸入dt1和dt2時(shí)，輸出實(shí)時(shí)開(kāi)度系數(shù)ka和實(shí)時(shí)開(kāi)度系數(shù)kb，且使得所述電加熱爐的輸出溫度等于需求溫度t；

19、其中，ka+kb=1；

20、基于開(kāi)度調(diào)控模型同步調(diào)節(jié)電加熱爐不同熱源入口的流量開(kāi)度。

21、進(jìn)一步的方案為，所述用戶端用熱設(shè)備的調(diào)控策略包括啟動(dòng)熱源消耗設(shè)備或啟動(dòng)熱量消耗設(shè)備或同時(shí)啟動(dòng)熱源消耗設(shè)備和熱量消耗設(shè)備；

22、所述不同取熱管線的調(diào)控策略包括：

23、當(dāng)啟動(dòng)熱源消耗設(shè)備時(shí)，控制電加熱爐與用戶端之間的輸送管線的電磁閥開(kāi)啟；

24、當(dāng)啟動(dòng)熱量消耗設(shè)備時(shí)，控制電加熱爐與用戶端之間的換熱管線的電磁閥開(kāi)啟；

25、當(dāng)同時(shí)啟動(dòng)熱源消耗設(shè)備和熱量消耗設(shè)備時(shí)，同時(shí)控制輸送管線和換熱管線的電磁閥開(kāi)啟。

26、進(jìn)一步的方案為，所述地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞?yáng)能熱源入口位于所述電加熱爐的兩側(cè)，所述調(diào)控機(jī)構(gòu)包括安裝本體，所述安裝本體固定設(shè)置在所述地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞?yáng)能熱源入口之間；

27、所述安裝本體頂部設(shè)置有電機(jī)，所述電機(jī)的輸出端連接有驅(qū)動(dòng)齒輪，所述安裝本體上還設(shè)置有絲桿，所述絲桿的頂部和底部分別通過(guò)固定座固定，所述絲桿的頂部設(shè)置有從動(dòng)齒輪，所述從動(dòng)齒輪與所述驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合；

28、所述絲桿上車(chē)絲有第一螺紋段和第二螺紋段，所述第一螺紋段和第二螺紋段的螺紋旋向相反，在所述第一螺紋段上設(shè)置有第一滑塊，所述第一滑塊與所述第一螺紋段螺紋連接，在所述第二螺紋段上設(shè)置有第二滑塊，所述第二滑塊與所述第二螺紋段螺紋連接；

29、所述安裝本體底部設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)桿，所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的中部與安裝本體通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)支座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端設(shè)置有第一頂桿，所述第一頂桿頂部設(shè)置有第一密封塊，用于調(diào)節(jié)所述地?zé)崮軣嵩慈肟陂_(kāi)度，所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端設(shè)置有第二頂桿，所述第二頂桿頂部設(shè)置有第二密封塊，用于調(diào)節(jié)所述太陽(yáng)能熱源入口開(kāi)度；

30、所述第一滑塊上設(shè)置有第一聯(lián)動(dòng)桿，所述第一聯(lián)動(dòng)桿的頂部與所述第一滑塊連接，第一聯(lián)動(dòng)桿的底部與所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿連接，所述第二滑塊上設(shè)置有第二聯(lián)動(dòng)桿，所述第二聯(lián)動(dòng)桿的頂部與所述第二滑塊連接，第二聯(lián)動(dòng)桿的底部與所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿連接，所述第一聯(lián)動(dòng)桿和第二聯(lián)動(dòng)桿與轉(zhuǎn)動(dòng)桿的接觸點(diǎn)沿所述轉(zhuǎn)動(dòng)支座對(duì)稱(chēng)。

31、進(jìn)一步的方案為，電加熱爐的兩端均設(shè)置有t形管結(jié)構(gòu)，所述t形管結(jié)構(gòu)包括水平管和與所述水平管連通的垂直管，所述水平管與所述電加熱爐連通，所述垂直管頂部用于連接地?zé)崮軗Q熱管或太陽(yáng)能輸送管，所述第一密封塊或第二密封塊設(shè)置在所述垂直管內(nèi)部，且與垂直管滑動(dòng)連接；

32、所述控制模塊與所述電機(jī)連接，基于所述開(kāi)度調(diào)控模型輸出的ka和kb控制所述電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)所述第一滑塊和第二滑塊相向運(yùn)動(dòng)或相背運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)第一密封塊或第二密封塊在所述垂直管內(nèi)滑動(dòng)，以使得基于ka調(diào)節(jié)所述地?zé)崮軣嵩慈肟陂_(kāi)度，基于kb調(diào)節(jié)太陽(yáng)能熱源入口開(kāi)度。

33、進(jìn)一步的方案為，所述電加熱爐內(nèi)部?jī)蓚?cè)均設(shè)置有分隔板，用于將所述地?zé)崮軣嵩慈肟诨蛱?yáng)能熱源入口分割為兩個(gè)通道，在其中一個(gè)通道內(nèi)通過(guò)混合管連接有特斯拉閥；兩個(gè)所述特斯拉閥的出口端均朝向電加熱爐底部?jī)A斜設(shè)置。

34、本發(fā)明的第二方面，提供了太陽(yáng)能與中深層地?zé)崮荞詈瞎徇\(yùn)行方法，應(yīng)用上述的太陽(yáng)能與中深層地?zé)崮荞詈瞎徇\(yùn)行控制系統(tǒng)，包括以下步驟：

35、將地?zé)崮茉O(shè)備和太陽(yáng)能設(shè)備的熱源在耦合儲(chǔ)熱組件內(nèi)耦合，用于對(duì)用戶端的熱能直接供給；

36、將用戶端在一單位時(shí)間的熱負(fù)荷進(jìn)行模擬，基于大數(shù)據(jù)推送獲取以小區(qū)或社區(qū)或工業(yè)園區(qū)為單位的熱負(fù)荷總量、用熱溫度以及用熱設(shè)備的調(diào)控策略，并預(yù)測(cè)下一單位時(shí)間的熱負(fù)荷總量、用熱溫度以及用戶端用熱設(shè)備的調(diào)控策略；

37、基于下一單位時(shí)間的熱負(fù)荷總量控制所述地?zé)崮軣嵩春吞?yáng)能熱源的熱量產(chǎn)出值；以及基于下一單位時(shí)間的用熱溫度控制地?zé)崮軣嵩春吞?yáng)能熱源進(jìn)入耦合儲(chǔ)熱組件的流量開(kāi)度；以及基于下一單位時(shí)間的用戶端用熱設(shè)備的調(diào)控策略控制不同取熱管線的調(diào)控策略；

38、計(jì)算耦合熱損失以及管線熱損失，所述耦合熱損失基于耦合儲(chǔ)熱組件單位時(shí)間的熱損失計(jì)算，所述管線熱損失基于管線單位長(zhǎng)度的熱損失計(jì)算；

39、通過(guò)耦合熱損失以及管線熱損失確定熱補(bǔ)償量，基于太陽(yáng)能光伏發(fā)電對(duì)耦合儲(chǔ)熱組件進(jìn)行熱量補(bǔ)償。

40、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

41、（1）本發(fā)明通過(guò)熱能直接供給模塊將地?zé)崮茉O(shè)備和太陽(yáng)能設(shè)備的熱源在耦合儲(chǔ)熱組件內(nèi)耦合，通過(guò)熱負(fù)荷模擬模塊對(duì)用戶端的熱負(fù)荷進(jìn)行模擬，通過(guò)控制模塊基于熱負(fù)荷總量、用熱溫度以及用戶端用熱設(shè)備的調(diào)控策略控制產(chǎn)熱量、耦合策略以及管線選擇策略，在保證用戶端供給的同時(shí)最大限度地避免產(chǎn)能過(guò)剩。

42、（2）由于熱能在電加熱爐以及管線輸送過(guò)程中都會(huì)造成熱損失，為了保證用戶端的用熱需求，本技術(shù)通過(guò)熱損失計(jì)算模塊確定熱補(bǔ)償量，并將光伏板的發(fā)電量存儲(chǔ)在蓄電單元內(nèi)用于電加熱爐的電能供給，熱補(bǔ)償模塊基于熱補(bǔ)償量控制電加熱爐是否加熱，保證了用戶端的用熱需求。

43、（3）本發(fā)明通過(guò)開(kāi)度調(diào)控模型精準(zhǔn)地控制地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞?yáng)能熱源入口的開(kāi)度，在開(kāi)度調(diào)控模型建立過(guò)程中，先基于需求溫度和地?zé)崮茉O(shè)備溫度以及太陽(yáng)能設(shè)備溫度確定地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞?yáng)能熱源入口的固定開(kāi)度，由于在一段時(shí)間內(nèi)，地?zé)崮茉O(shè)備溫度和太陽(yáng)能設(shè)備溫度均為變量，既存在變大的可能，也存在變小的可能，為了進(jìn)一步縮小誤差，本發(fā)明選用一段時(shí)間內(nèi)的地?zé)崮茉O(shè)備溫度的最大值和一段時(shí)間內(nèi)的太陽(yáng)能設(shè)備溫度的最小值來(lái)約束地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞?yáng)能熱源入口的固定開(kāi)度，在溫度變化時(shí)，使得地?zé)崮茉O(shè)備溫度只可能降低，太陽(yáng)能設(shè)備溫度只可能升高。減少了變量的變化范圍，便于對(duì)熱源開(kāi)度更好地控制。

44、（4）由于地?zé)崮茉O(shè)備溫度只可能降低，太陽(yáng)能設(shè)備溫度只可能升高，因此，在調(diào)控兩個(gè)熱源入口開(kāi)度時(shí)，開(kāi)度大小為此消彼長(zhǎng)式調(diào)控，基于此，本發(fā)明采用電機(jī)同時(shí)調(diào)控第一密封塊和第二密封塊的位置，例如，當(dāng)?shù)責(zé)崮茉O(shè)備溫度降低時(shí)，為保證用戶端的溫度需求，需要減小地?zé)崮軣嵩慈肟陂_(kāi)度，即ka減小，kb增大，此時(shí)電機(jī)帶動(dòng)第一滑塊向上移動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)第二滑塊向下移動(dòng)，使得轉(zhuǎn)動(dòng)桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)第一密封塊向上移動(dòng)以減小地?zé)崮軣嵩慈肟陂_(kāi)度。

45、（5）由于從地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞?yáng)能熱源入口進(jìn)入電加熱爐的熱源存在溫差，為了提高電加熱爐內(nèi)溫度傳感器參數(shù)精度，需要將兩種熱源快速融合，因此，本發(fā)明在電加熱爐內(nèi)部設(shè)置了兩個(gè)特斯拉閥，且特斯拉閥的出口端均朝向電加熱爐底部?jī)A斜設(shè)置，經(jīng)過(guò)特斯拉閥加速的熱源具備更大的流速，提高了不同溫度熱源融合的速度。