【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及數(shù)據(jù)傳輸安全防護(hù)，具體涉及一種基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法和系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、在高寒且高海拔的農(nóng)牧地區(qū)，由于自然條件嚴(yán)酷，居民依賴的井水常存在水質(zhì)問題，并且冬季極低的氣溫導(dǎo)致取水設(shè)備易結(jié)冰損壞。為解決這些問題，研發(fā)了一款基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備。該設(shè)備充分利用當(dāng)?shù)刎S富的太陽能資源，不僅能夠有效凈化水質(zhì)，還通過溫度控制技術(shù)確保在寒冷季節(jié)里水不會(huì)結(jié)冰，從而保障了農(nóng)牧民的飲水安全與便利。
2、上述基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備采用的溫度控制方法，普遍依賴于儲(chǔ)能蓄電來確保在非發(fā)電時(shí)段(如夜間)的持續(xù)保溫。然而，目前的溫度控制方法存在顯著的能量損耗問題，首先，光伏發(fā)電模組在發(fā)電過程中本身存在一定的能量轉(zhuǎn)換損耗，即太陽光能并非全部轉(zhuǎn)化為電能；其次，發(fā)電后產(chǎn)生的電能需先儲(chǔ)存于儲(chǔ)能裝置中，而儲(chǔ)能過程(如電池充放電)又會(huì)引入額外的能量損耗；最后，當(dāng)需要使用這些儲(chǔ)存的電能對(duì)儲(chǔ)熱或加熱終端進(jìn)行加熱時(shí)，電能轉(zhuǎn)換為熱能再次產(chǎn)生熱量轉(zhuǎn)換損耗，這一系列損耗累加，不僅大幅降低了能源的整體利用效率，還增加了運(yùn)營(yíng)成本，限制了光伏發(fā)電技術(shù)在凈水取水設(shè)備中的廣泛應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本專利技術(shù)提供了一種基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，應(yīng)用于所述凈水取水設(shè)備，所述凈水取水設(shè)備包括保溫室、光伏發(fā)電模組和設(shè)置在保溫室內(nèi)的儲(chǔ)熱或加熱終端，所述儲(chǔ)熱或加熱終端用于提高保溫室的室內(nèi)溫度，所述光伏發(fā)電模組用于在發(fā)電后直接對(duì)儲(chǔ)熱或加熱終端進(jìn)行加熱，所述方法包括：獲取光
2、優(yōu)選地，根據(jù)最低所需溫度和發(fā)電強(qiáng)度模型確定儲(chǔ)熱或加熱終端的加熱策略包括：基于發(fā)電強(qiáng)度模型獲取光伏發(fā)電模組在第一時(shí)間段內(nèi)的發(fā)電強(qiáng)度總量；基于能量預(yù)測(cè)模型和發(fā)電強(qiáng)度總量預(yù)測(cè)儲(chǔ)熱或加熱終端在第一時(shí)間段結(jié)束時(shí)刻的最高溫度；若所述最高溫度低于所述最低所需溫度，則發(fā)出預(yù)警信號(hào)；若所述最高溫度不低于所述最低所需溫度，根據(jù)最低所需溫度和發(fā)電強(qiáng)度模型確定儲(chǔ)熱或加熱終端的加熱策略。
3、優(yōu)選地，所述加熱策略包括：根據(jù)發(fā)電強(qiáng)度模型確定第一時(shí)間段內(nèi)光伏發(fā)電模組對(duì)儲(chǔ)熱或加熱終端的初始加熱功率曲線，根據(jù)初始加熱功率曲線從第一時(shí)間段開始時(shí)刻對(duì)儲(chǔ)熱或加熱終端進(jìn)行加熱預(yù)測(cè)；判斷儲(chǔ)熱或加熱終端到達(dá)所述最低所需溫度的時(shí)間點(diǎn)與第一時(shí)間段結(jié)束時(shí)刻之間的時(shí)間差是否低于誤差閾值，若否，則優(yōu)化初始加熱功率曲線為修正加熱功率曲線，根據(jù)修正加熱功率曲線從第一時(shí)間段開始時(shí)刻對(duì)儲(chǔ)熱或加熱終端進(jìn)行加熱預(yù)測(cè)，并重新進(jìn)行上述判斷步驟；若是，按該次加熱預(yù)測(cè)確定加熱策略。
4、優(yōu)選地，優(yōu)化初始加熱功率曲線為修正加熱功率曲線包括：確定光伏發(fā)電模組的直接供熱發(fā)電單元和多個(gè)可切換供熱發(fā)電單元，其中，直接供熱發(fā)電單元用于將發(fā)電功率全部轉(zhuǎn)化為加熱功率，所述可切換供熱發(fā)電單元用于在切換后接通或斷開至儲(chǔ)熱或加熱終端的轉(zhuǎn)化線路并且在接通后將發(fā)電功率全部轉(zhuǎn)化為加熱功率；基于初始加熱功率曲線，得到接通至儲(chǔ)熱或加熱終端的轉(zhuǎn)化線路的可切換供熱發(fā)電單元數(shù)量，減少接通至儲(chǔ)熱或加熱終端的轉(zhuǎn)化線路的可切換供熱發(fā)電單元數(shù)量，以此形成修正加熱功率曲線。
5、優(yōu)選地，獲取所述能量預(yù)測(cè)模型的方法包括：獲取保溫室的室內(nèi)溫度保溫系數(shù)和換熱表面積；獲取環(huán)境信息，基于環(huán)境信息預(yù)測(cè)第一時(shí)間段內(nèi)的室內(nèi)外平均溫差；獲取歷史凈水取水信息，基于歷史凈水取水信息預(yù)測(cè)第一時(shí)間段內(nèi)的凈水取水保溫能耗；根據(jù)第一時(shí)間段、室內(nèi)溫度保溫系數(shù)、換熱表面積、室內(nèi)外平均溫差和凈水取水保溫能耗構(gòu)建能量預(yù)測(cè)模型。
6、優(yōu)選地，所述能量預(yù)測(cè)模型包括：其中，qloss為熱量消耗量，r為保溫室的室內(nèi)溫度保溫系數(shù)，a為保溫室的換熱表面積，δt為室內(nèi)外平均溫差，δt為第一時(shí)間段結(jié)束時(shí)刻到第二時(shí)間段開始時(shí)刻的時(shí)間差，pwater為凈水取水保溫能耗。
7、優(yōu)選地，獲取所述發(fā)電強(qiáng)度模型的方法包括：獲取歷史發(fā)電信息，基于歷史發(fā)電信息預(yù)測(cè)第一時(shí)間段內(nèi)的最大發(fā)電強(qiáng)度；獲取環(huán)境信息，基于環(huán)境信息獲取第一時(shí)間段內(nèi)的發(fā)電強(qiáng)度上升時(shí)間段和發(fā)電強(qiáng)度下降時(shí)間段，根據(jù)發(fā)電強(qiáng)度上升時(shí)間段獲取發(fā)電強(qiáng)度上升的時(shí)間常數(shù)，根據(jù)發(fā)電強(qiáng)度下降時(shí)間段獲取發(fā)電強(qiáng)度下降的時(shí)間常數(shù)；根據(jù)第一時(shí)間段、最大發(fā)電強(qiáng)度、發(fā)電強(qiáng)度上升的時(shí)間常數(shù)和發(fā)電強(qiáng)度下降的時(shí)間常數(shù)構(gòu)建發(fā)電強(qiáng)度模型。
8、優(yōu)選地，光伏發(fā)電模組的發(fā)電強(qiáng)度模型包括：其中，p(t)為光伏發(fā)電模組的發(fā)電強(qiáng)度關(guān)于第一時(shí)間段上t時(shí)刻的函數(shù)，pmax為預(yù)測(cè)光伏發(fā)電模組在第一時(shí)間段內(nèi)的最大發(fā)電強(qiáng)度，tst為第一時(shí)間段的開始時(shí)刻，ted為第一時(shí)間段的結(jié)束時(shí)刻，tr-up為第一時(shí)間段中發(fā)電強(qiáng)度上升的時(shí)間常數(shù)，tr-down為第一時(shí)間段中發(fā)電強(qiáng)度下降的時(shí)間常數(shù)。
9、還提供了一種基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制系統(tǒng)，應(yīng)用于所述凈水取水設(shè)備，所述凈水取水設(shè)備包括保溫室、光伏發(fā)電模組和設(shè)置在保溫室內(nèi)的儲(chǔ)熱或加熱終端，所述儲(chǔ)熱或加熱終端用于提高保溫室的室內(nèi)溫度，所述光伏發(fā)電模組用于在發(fā)電后直接對(duì)儲(chǔ)熱或加熱終端進(jìn)行加熱，所述系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)上述基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，系統(tǒng)包括：獲取模塊，用于獲取光伏發(fā)電模組處于發(fā)電狀態(tài)下的相鄰時(shí)間段，并將該相鄰時(shí)間段作為第一時(shí)間段和第二時(shí)間段；預(yù)測(cè)模塊，用于基于能量預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)儲(chǔ)熱或加熱終端從第一時(shí)間段結(jié)束時(shí)刻到第二時(shí)間段開始時(shí)刻的熱量消耗量，還用于根據(jù)熱量消耗量和保溫室最低溫度閾值獲取儲(chǔ)熱或加熱終端第一時(shí)間段結(jié)束時(shí)刻的最低所需溫度；決策執(zhí)行模塊，用于根據(jù)最低所需溫度和光伏發(fā)電模組的發(fā)電強(qiáng)度模型確定儲(chǔ)熱或加熱終端的加熱策略，還用于根據(jù)加熱策略對(duì)儲(chǔ)熱或加熱終端進(jìn)行加熱。
10、還提供了一種非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法。
11、本專利技術(shù)的有益效果體現(xiàn)在：
12、通過直接利用光伏發(fā)電模組在發(fā)電過程中對(duì)儲(chǔ)熱或加熱終端進(jìn)行加熱，避免了傳統(tǒng)方法中電能儲(chǔ)存及后續(xù)轉(zhuǎn)換為熱能的多重?fù)p耗，這一改進(jìn)顯著提高了能源的整體利用效率，使得太陽光能夠更直接、更有效地用于提升保溫室的溫度，從而減少了能源的浪費(fèi)，讓整個(gè)光伏發(fā)電模組可以將更多的能源進(jìn)行存儲(chǔ)并用于凈水取水或其他方面；進(jìn)一步地，基于能量預(yù)測(cè)模型精確預(yù)測(cè)了儲(chǔ)熱或加熱終端在非發(fā)電時(shí)段的熱量消耗量，并根據(jù)這一預(yù)測(cè)值制定了科學(xué)的加熱策略，這種預(yù)測(cè)與策略的結(jié)合確保了儲(chǔ)熱或加熱終端在第一時(shí)間段結(jié)束時(shí)達(dá)到最低所需溫度，從而在整個(gè)非發(fā)電時(shí)段內(nèi)保持足夠的熱量，有效防止了保溫室內(nèi)水的結(jié)冰，保障了農(nóng)牧民的飲水安全；進(jìn)一步地，根據(jù)光伏發(fā)電模組的發(fā)電強(qiáng)度模型確定加熱策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)儲(chǔ)熱本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，應(yīng)用于所述凈水取水設(shè)備，所述凈水取水設(shè)備包括保溫室、光伏發(fā)電模組和設(shè)置在保溫室內(nèi)的儲(chǔ)熱或加熱終端，所述儲(chǔ)熱或加熱終端用于提高保溫室的室內(nèi)溫度，所述光伏發(fā)電模組用于在發(fā)電后直接對(duì)儲(chǔ)熱或加熱終端進(jìn)行加熱，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，其特征在于，根據(jù)最低所需溫度和發(fā)電強(qiáng)度模型確定儲(chǔ)熱或加熱終端的加熱策略包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，其特征在于，所述加熱策略包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，其特征在于，優(yōu)化初始加熱功率曲線為修正加熱功率曲線包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，其特征在于，獲取所述能量預(yù)測(cè)模型的方法包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，其特征在于，所述能量預(yù)測(cè)模型包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，其特征在于，
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，其特征在于，所述光伏發(fā)電模組的發(fā)電強(qiáng)度模型包括：
9.一種基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制系統(tǒng)，應(yīng)用于所述凈水取水設(shè)備，所述凈水取水設(shè)備包括保溫室、光伏發(fā)電模組和設(shè)置在保溫室內(nèi)的儲(chǔ)熱或加熱終端，所述儲(chǔ)熱或加熱終端用于提高保溫室的室內(nèi)溫度，所述光伏發(fā)電模組用于在發(fā)電后直接對(duì)儲(chǔ)熱或加熱終端進(jìn)行加熱，其特征在于，所述系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至權(quán)利要求8中任意一項(xiàng)所述的基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，所述系統(tǒng)包括：
10.一種非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至權(quán)利要求8中任意一項(xiàng)所述的基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，應(yīng)用于所述凈水取水設(shè)備，所述凈水取水設(shè)備包括保溫室、光伏發(fā)電模組和設(shè)置在保溫室內(nèi)的儲(chǔ)熱或加熱終端，所述儲(chǔ)熱或加熱終端用于提高保溫室的室內(nèi)溫度，所述光伏發(fā)電模組用于在發(fā)電后直接對(duì)儲(chǔ)熱或加熱終端進(jìn)行加熱，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，其特征在于，根據(jù)最低所需溫度和發(fā)電強(qiáng)度模型確定儲(chǔ)熱或加熱終端的加熱策略包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，其特征在于，所述加熱策略包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，其特征在于，優(yōu)化初始加熱功率曲線為修正加熱功率曲線包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控制方法，其特征在于，獲取所述能量預(yù)測(cè)模型的方法包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光伏發(fā)電的凈水取水設(shè)備溫度控...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳建超，伍金偉，劉成，陳建平，楊強(qiáng)，李佐廷，劉成洪，萬福平，林河，柳杰，孫國(guó)云，張勇，鐘文，戴卓然，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中水凈通科技開發(fā)成都有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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