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

背景技術(shù)：

1、中深層地?zé)崮苁侵柑N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，是一種非常有潛力的清潔能源。太陽能是指太陽輻射能，可以通過太陽能熱水器等設(shè)備將太陽能轉(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柲芫C合利用的例子越來越多。

2、例如公開號為cn113819510b的中國專利公開了一種中深層地?zé)崮荞詈咸柲艿牧闩欧殴嵯到y(tǒng)，通過將太陽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，實現(xiàn)了太陽能、中深層地?zé)崮艿亩嗄芑パa，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)熱過剩的問題，即使可以通過儲熱技術(shù)儲存熱量，仍然會造成熱量的損失。并且在該方案中，無法調(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，提供太陽能與中深層地?zé)崮荞詈瞎徇\行控制系統(tǒng)及運行方法。

2、本發(fā)明的第一方面，提供了太陽能與中深層地?zé)崮荞詈瞎徇\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柲軣嵩丛隈詈蟽峤M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，所述太陽能熱源由太陽能設(shè)備提供；

4、熱負荷模擬模塊，用于對用戶端在一單位時間的熱負荷進行模擬，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)為單位的熱負荷總量、用熱溫度以及用熱設(shè)備的調(diào)控策略，并預(yù)測下一單位時間的熱負荷總量、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，基于下一單位時間的熱負荷總量、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、熱損失計算模塊，用于計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熱組件單位時間的熱損失計算，所述管線熱損失基于管線單位長度的熱損失計算；

7、熱補償模塊，通過耦合熱損失以及管線熱損失確定熱補償量，基于太陽能光伏發(fā)電對耦合儲熱組件進行熱量補償；

8、所述耦合儲熱組件包括電加熱爐和調(diào)控機構(gòu)，所述電加熱爐包括地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞柲軣嵩慈肟冢龅責(zé)崮茉O(shè)備與所述地?zé)崮軣嵩慈肟谕ㄟ^地?zé)崮軗Q熱管連通，所述太陽能設(shè)備與所述太陽能熱源入口通過太陽能輸送管連通，用于將地?zé)崮茉O(shè)備熱源和太陽能設(shè)備熱源在電加熱爐內(nèi)耦合；所述調(diào)控機構(gòu)設(shè)置在所述地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞柲軣嵩慈肟谥g，用于同步調(diào)節(jié)地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞柲軣嵩慈肟诘牧髁块_度。

9、進一步的方案為，所述太陽能設(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，用于對電加熱爐進行熱量補償，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償模塊連接；

10、所述熱量補償過程為：

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千焦時電加熱爐內(nèi)的熱源溫度下降值n℃，則熱補償后的熱源溫度為t+n；

12、熱補償模塊導(dǎo)通蓄電單元對所述電加熱爐進行加熱；

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

14、進一步的方案為，所述控制模塊基于下一單位時間的熱負荷總量控制所述地?zé)崮軣嵩春吞柲軣嵩吹臒崃慨a(chǎn)出值；以及基于下一單位時間的用熱溫度控制地?zé)崮軣嵩春吞柲軣嵩催M入耦合儲熱組件的流量開度；以及基于下一單位時間的用戶端用熱設(shè)備的調(diào)控策略控制不同取熱管線的調(diào)控策略。

15、進一步的方案為，所述熱量產(chǎn)出值的控制過程為：實時監(jiān)測地?zé)崮茉O(shè)備和太陽能設(shè)備的熱能產(chǎn)出量，達到下一單位時間的熱負荷總量時停止熱源開采。

16、進一步的方案為，所述地?zé)崮軣嵩春吞柲軣嵩催M入耦合儲熱組件的流量開度的控制過程為：

17、設(shè)定需求溫度t，并獲取一單位時間內(nèi)的地?zé)崮茉O(shè)備溫度的最大值t1以及一單位時間內(nèi)的太陽能設(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_度系數(shù)k1時以及太陽能設(shè)備溫度的最小值t2在太陽能熱源入口的固定開度系數(shù)k2時，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)備實時溫度與t1的差值dt1和太陽能設(shè)備實時溫度與t2的差值dt2，獲取大量的dt1和地?zé)崮軣嵩慈肟诘膶崟r開度系數(shù)ka的映射關(guān)系以及dt2和太陽能熱源入口的實時開度系數(shù)kb的映射關(guān)系，通過人工專家進行標記，標記后將dt1和實時開度系數(shù)ka以及dt2和實時開度系數(shù)kb依次輸入至不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元進行迭代訓(xùn)練；將所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元進行組合，得到開度調(diào)控模型，以使得輸入dt1和dt2時，輸出實時開度系數(shù)ka和實時開度系數(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度。

21、進一步的方案為，所述用戶端用熱設(shè)備的調(diào)控策略包括啟動熱源消耗設(shè)備或啟動熱量消耗設(shè)備或同時啟動熱源消耗設(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)啟動熱源消耗設(shè)備時，控制電加熱爐與用戶端之間的輸送管線的電磁閥開啟；

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

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

26、進一步的方案為，所述地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞柲軣嵩慈肟谖挥谒鲭娂訜釥t的兩側(cè)，所述調(diào)控機構(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柲軣嵩慈肟谥g；

27、所述安裝本體頂部設(shè)置有電機，所述電機的輸出端連接有驅(qū)動齒輪，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固定座固定，所述絲桿的頂部設(shè)置有從動齒輪，所述從動齒輪與所述驅(qū)動齒輪嚙合；

28、所述絲桿上車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)動桿，所述轉(zhuǎn)動桿的中部與安裝本體通過轉(zhuǎn)動支座轉(zhuǎn)動連接，在所述轉(zhuǎn)動桿的一端設(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_度，所述轉(zhuǎn)動桿的另一端設(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)所述太陽能熱源入口開度；

30、所述第一滑塊上設(shè)置有第一聯(lián)動桿，所述第一聯(lián)動桿的頂部與所述第一滑塊連接，第一聯(lián)動桿的底部與所述轉(zhuǎn)動桿連接，所述第二滑塊上設(shè)置有第二聯(lián)動桿，所述第二聯(lián)動桿的頂部與所述第二滑塊連接，第二聯(lián)動桿的底部與所述轉(zhuǎn)動桿連接，所述第一聯(lián)動桿和第二聯(lián)動桿與轉(zhuǎn)動桿的接觸點沿所述轉(zhuǎn)動支座對稱。

31、進一步的方案為，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，且與垂直管滑動連接；

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

33、進一步的方案為，所述電加熱爐內(nèi)部兩側(cè)均設(shè)置有分隔板，用于將所述地?zé)崮軣嵩慈肟诨蛱柲軣嵩慈肟诜指顬閮蓚€通道，在其中一個通道內(nèi)通過混合管連接有特斯拉閥；兩個所述特斯拉閥的出口端均朝向電加熱爐底部傾斜設(shè)置。

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

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

36、將用戶端在一單位時間的熱負荷進行模擬，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)為單位的熱負荷總量、用熱溫度以及用熱設(shè)備的調(diào)控策略，并預(yù)測下一單位時間的熱負荷總量、用熱溫度以及用戶端用熱設(shè)備的調(diào)控策略；

37、基于下一單位時間的熱負荷總量控制所述地?zé)崮軣嵩春吞柲軣嵩吹臒崃慨a(chǎn)出值；以及基于下一單位時間的用熱溫度控制地?zé)崮軣嵩春吞柲軣嵩催M入耦合儲熱組件的流量開度；以及基于下一單位時間的用戶端用熱設(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熱組件單位時間的熱損失計算，所述管線熱損失基于管線單位長度的熱損失計算；

39、通過耦合熱損失以及管線熱損失確定熱補償量，基于太陽能光伏發(fā)電對耦合儲熱組件進行熱量補償。

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)明通過熱能直接供給模塊將地?zé)崮茉O(shè)備和太陽能設(shè)備的熱源在耦合儲熱組件內(nèi)耦合，通過熱負荷模擬模塊對用戶端的熱負荷進行模擬，通過控制模塊基于熱負荷總量、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最大限度地避免產(chǎn)能過剩。

42、（2）由于熱能在電加熱爐以及管線輸送過程中都會造成熱損失，為了保證用戶端的用熱需求，本技術(shù)通過熱損失計算模塊確定熱補償量，并將光伏板的發(fā)電量存儲在蓄電單元內(nèi)用于電加熱爐的電能供給，熱補償模塊基于熱補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)明通過開度調(diào)控模型精準地控制地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞柲軣嵩慈肟诘拈_度，在開度調(diào)控模型建立過程中，先基于需求溫度和地?zé)崮茉O(shè)備溫度以及太陽能設(shè)備溫度確定地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞柲軣嵩慈肟诘墓潭ㄩ_度，由于在一段時間內(nèi)，地?zé)崮茉O(shè)備溫度和太陽能設(shè)備溫度均為變量，既存在變大的可能，也存在變小的可能，為了進一步縮小誤差，本發(fā)明選用一段時間內(nèi)的地?zé)崮茉O(shè)備溫度的最大值和一段時間內(nèi)的太陽能設(shè)備溫度的最小值來約束地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞柲軣嵩慈肟诘墓潭ㄩ_度，在溫度變化時，使得地?zé)崮茉O(shè)備溫度只可能降低，太陽能設(shè)備溫度只可能升高。減少了變量的變化范圍，便于對熱源開度更好地控制。

44、（4）由于地?zé)崮茉O(shè)備溫度只可能降低，太陽能設(shè)備溫度只可能升高，因此，在調(diào)控兩個熱源入口開度時，開度大小為此消彼長式調(diào)控，基于此，本發(fā)明采用電機同時調(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，為保證用戶端的溫度需求，需要減小地?zé)崮軣嵩慈肟陂_度，即ka減小，kb增大，此時電機帶動第一滑塊向上移動同時帶動第二滑塊向下移動，使得轉(zhuǎn)動桿順時針轉(zhuǎn)動，進而帶動第一密封塊向上移動以減小地?zé)崮軣嵩慈肟陂_度。

45、（5）由于從地?zé)崮軣嵩慈肟诤吞柲軣嵩慈肟谶M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)置了兩個特斯拉閥，且特斯拉閥的出口端均朝向電加熱爐底部傾斜設(shè)置，經(jīng)過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。