CN118935811B - 一种双源双效热泵机组运行控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种双源双效热泵机组运行控制方法及系统，涉及热泵控制技术领域；方法包括：建立双源双效热泵机组的TRNSYS模型；基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；基于第一热量供给信息和所述增益需求信息，配置所述执行单元中ASHP单元和GSHP单元的运行控制策略；基于所述运行控制策略，配置所述ASHP单元和GSHP单元的运行参数。本申请提供的技术方案，能够提高双源热泵机组运行的稳定性和可靠性。

Description

一种双源双效热泵机组运行控制方法及系统

技术领域

本申请涉及热泵控制技术领域，具体为一种双源双效热泵机组运行控制方法及系统。

背景技术

热泵机组，旨在根据逆卡诺循环原理从热源中吸收热能或冷能，并将吸收的热量释放到循环水中，实现对循环水进行加热或制冷的效果；而双源热泵是一种引入两种热源的热泵技术，既可以将空气源作为热源，也可以将水源作为热源，通过切换不同的热源实现不同的温控目标。然而，现有技术的双源热泵，在采用空气源和水源作为热源时，往往是根据气候特征切换某一种热源，比如，夏季，双源热泵一般切换至水源模式运行，而在冬季，则切换至空气源模式运行。然而，双源热泵机组本质上依然是利用单一热源进行制热或制冷，导致热泵机组的稳定性和可靠性较低。

因此，如何提高双源热泵机组运行的稳定性和可靠性，是当前亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种双源双效热泵机组运行控制方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供一种双源双效热泵机组运行控制方法，所述双源双效热泵机组包括地源热泵（Ground Source Heat Pump ，GSHP）单元、空气源热泵（Air Source HeatPump，ASHP）单元和使用侧末端设备；所述方法包括：

建立双源双效热泵机组的瞬时系统模拟程序（Transient System SimulationProgram，TRNSYS）模型；所述TRNSYS模型包括ASHP子模型、GSHP子模型和末端设备子模型；

基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；所述增益需求信息表征ASHP单元的入水温度调控需求情况；

基于第一热量供给信息和所述增益需求信息，配置所述执行单元中ASHP单元和GSHP单元的运行控制策略；所述第一热量供给信息表征ASHP单元的热量供给能力；

基于所述运行控制策略，配置所述ASHP单元和GSHP单元的运行参数。

上述方案中，所述环境信息包括温度信息，所述基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息，包括：

基于当前运行周期的温度信息和所述ASHP子模型，确定ASHP的热量供给能力，得到第一热量供给信息；

基于当前运行周期的温度信息和所述末端设备子模型，确定使用侧末端设备的热量需求信息；所述热量需求信息表征末端设备在当前运行周期内进行制热或制冷时所需的热量情况；

基于所述第一热量供给信息与所述热量供给需求，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；所述增益需求信息表征ASHP单元的入水温度调控需求情况。

上述方案中，所述温度信息包括当前运行周期内多个时间节点的温度值；所述基于当前运行周期的温度信息和所述ASHP子模型，确定ASHP的热量供给能力，得到第一热量供给信息，包括：

基于当前运行周期的温度信息，利用所述TASHP子模型确定ASHP在当前运行周期内每个时间节点的热量供给能力；

基于当前运行周期内每个时间节点的热量供给能力，构建ASHP在当前运行周期的热量供给曲线；

基于所述热量供给曲线，确定第一热量供给。

上述方案中，所述基于当前运行周期的温度信息，利用所述TASHP子模型确定ASHP在当前运行周期内每个时间节点的热量供给能力，包括：

基于能效比（Coefficient Of Performance，COP）曲线，确定ASHP在当前运行周期内每个时间节点的最优COP；所述COP曲线是基于不同温度条件下ASHP的最优COP确定的；

基于每个时间节点的最优COP，确定ASHP单元与对应时间节点最优COP对应的理想供给能力；

将所述理想供给能力作为ASHP在对应时间节点的热量供给能力。

上述方案中，所述基于当前运行周期的温度信息和所述末端设备子模型，确定使用侧末端设备的热量需求信息，包括：

基于当前运行周期的温度信息，利用所述末端设备子模型确定使用侧末端设备在当前运行周期内每个时间节点的热量供给需求；

基于当前运行周期内每个时间节点的热量供给需求，构建ASHP在当前运行周期的热量需求曲线；

基于所述热量需求曲线，确定使用侧末端设备的热量需求信息。

上述方案中，所述基于所述第一热量供给信息与所述热量供给需求，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息，包括：

基于所述热量供给曲线和所述热量需求曲线，确定当前运行周期内每个时间节点热量供给与热量需求之间的差异，得到供需差异信息；

基于所述供需差异信息，确定增益需求信息。

上述方案中，所述基于第一热量供给信息和所述增益需求信息，配置所述执行单元中ASHP单元和GSHP单元的运行控制策略，包括：

基于所述增益需求信息，判断增益需求是否匹配GSHP单元的供给能力；

在增益需求匹配GSHP单元的供给能力时，基于所述第一热量供给信息，配置ASHP控制策略，并基于所述增益需求信息，配置GSHP控制策略；

在增益需求不匹配GSHP单元的供给能力时，基于第二热量供给信息，配置GSHP控制策略，并基于所述第二热量供给信息确定ASHP单元温控目标，基于所述温控目标配置ASHP控制策略；所述第二热量供给信息表征GSHP单元的热量供给能力；其中，

所述配置ASHP控制策略包括配置ASHP单元的运行参数，所述配置GSHP控制策略包括配置GSHP单元的运行参数。

上述方案中，所述基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；所述增益需求信息表征ASHP单元的入水温度调控需求情况之前，所述方法还包括：

获取地源指标数据；所述地源指标包括地源水温、地源水位；

基于所述地源指标数据，判断地源环境是否存在异常，并在地源环境不存在异常的情况下，基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；所述增益需求信息表征ASHP单元的入水温度调控需求情况。

上述方案中，所述地源环境异常包括热污染、热平衡异常和地下水位异常中至少之一。

本申请实施例还提供一种双源双效热泵机组运行控制系统，所述系统包括双源双效热泵机组和控制单元；所述控制单元控制端连接所述双源双效热泵机组受控端；所述双源双效热泵机组包括GSHP单元、ASHP单元和使用侧末端设备；

所述GSHP单元，包括第一换热器和地下水源侧循环水泵；所述第一换热器入口通过地下水源侧进水管连接地下水源出水口，所述第一换热器出口通过地下水源侧出水管连接地下水源回流口，所述地下水源侧循环水泵设置在所述地下水源侧出水管上；所述第一换热器用于降低进入所述ASHP空气的温度；

所述ASHP单元，包括第二换热器、风机、节流元件、第三换热器、使用侧循环水泵和压缩机；所述风机设置在所述第二换热器一侧并用于将经过所述第一换热器降温的空气引入所述第二换热器；所述第二换热器和所述第三换热器之间通过氟利昂循环管道连通，所述节流原件设置在所述第二换热器出口和所述第三换热器入口之间，所述压缩机设置在所述第三换热器出口和所述第二换热器回流口之间；所述第三换热器使用侧出口通过使用侧出水管连接所述使用侧末端设备入口，所述使用侧末端设备出口通过使用侧进水管连接所述第三换热器使用侧入口，所述使用侧循环水泵设置在所述使用侧进水管上；

所述控制单元，用于建立双源双效热泵机组的TRNSYS模型；所述TRNSYS模型包括ASHP子模型、GSHP子模型和末端设备子模型；基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；所述增益需求信息表征ASHP单元的入水温度调控需求情况；基于第一热量供给信息和所述增益需求信息，配置所述执行单元中ASHP单元和GSHP单元的运行控制策略；所述第一热量供给信息表征ASHP单元的热量供给能力；基于所述运行控制策略，配置所述ASHP单元和GSHP单元的运行参数。

本申请实施例提供的双源双效热泵机组运行控制方法及系统，通过利用地下水源作为双源热泵机组的水源，并利用TRNSYS模型确定空气源和水源的供能目标，通过控制水源和空气源根据供能目标联合运行，实现供能任务的精准分配和执行，提高了热泵机组制热和制冷结果的准确性和可靠性；同时，由于采用两种热源联合运行的方式实现制热和制冷，相较于单一热源供能的方式，提高了整个热泵机组的运行稳定性，从而进一步提高制热和制冷结果的稳定和可靠；同时，通过采用建立包括功热泵和末端设备在内的TRNSYS模型，能够预测末端设备的温控需求，从而推导出具体的热量供给方案，相较于直接配置方案的方式，提高了运行控制策略与外部供能需求的匹配度，实现精准供能，从而提高双源热泵机组的精确性，相较于根据外部环境实时调整控制策略的方式，由于能够在不需要频繁调整设备运行参数的基础上进行精准供能，因此，能够提高双源热泵机组的运行稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种双源双效热泵机组运行控制系统结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种双源双效热泵机组运行控制方法流程示意图；

图3为本申请实施例双源双效热泵机组运行控制方法中建立双源双效热泵机组的TRNSYS模型的流程示意图；

图4为本申请实施例双源双效热泵机组运行控制方法中确定增益需求信息的流程示意图；

图5为本申请实施例双源双效热泵机组运行控制方法中配置ASHP单元和GSHP单元的运行控制策略的流程示意图。

主要元件符号说明：

1-地下水源侧进水管；2-第一换热器；3-第二换热器；4-风机；5-氟利昂循环管道；6-节流元件；7-第三换热器；8-使用侧出水管；9-使用侧末端设备；10-使用侧循环水泵；11-使用侧进水管；12-压缩机；13-地下水源侧出水管；14-地下水源侧循环水泵；15-地下水源。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

随着煤改电的推广，ASHP的应用越来越普及，而利用ASHP制热/制冷的前提是外部环境温度具有足够的换热能力。然而，在气温较低的冬季，空气中热量捕捉能力较低，无法提供足够的制热能量，从而影响ASHP的制冷能效，同时，用于换热的翅片式换热器表面温度过低时极易结霜，造成了制热能效进一步降低；而在气温较高的夏季，空气中冷源捕捉能力降低，无法提供足够的制冷能量，从而影响ASHP的制冷能效。

为了解决上述问题，相关技术中，引入了双源双效热泵（也可以称为双源效热泵）的概念，即，热泵机组同时具有两个热源，根据运行环境切换不同的热源。然而，在引入水源作为双源热泵机组的热源时，往往需要先利用蓄水设备进行蓄能，设备成本较高，而在没有切换至水源模式时，蓄水设备中的水源需要一直贮存蓄能，这也大大增加了贮存成本；另外，利用单一热源可能出现热能供给不足的情况发生，虽然可以利用电能辅助制热或制冷，但这种方式资源消耗较高；同时，由于热泵机组运行时间较长，单一热源设备本身可能出现设备故障等异常情况，导致依赖单一热源的热泵机组本身稳定性和可靠性较低；进一步地，由于热源的热量供给能力与外部环境紧密相关，鉴于外部环境存在波动性，热泵机组存在大量情况各异的应用场景，而单一热源功能方式灵活性较低，因此，能够适配的应用场景具有较大局限性，从而进一步降低了热泵机组制热和制冷结果的稳定性和可靠性。

基于此，在本申请的各种实施例中，通过利用地下水源作为双源热泵机组的水源，并利用TRNSYS模型确定空气源和水源的供能目标，通过控制水源和空气源根据供能目标联合运行，实现供能任务的精准分配和执行，提高了热泵机组制热和制冷结果的准确性和可靠性；同时，由于采用两种热源联合运行的方式实现制热和制冷，相较于单一热源供能的方式，提高了整个热泵机组的运行稳定性，从而进一步提高制热和制冷结果的稳定和可靠；同时，通过采用建立包括功热泵和末端设备在内的TRNSYS模型，能够预测末端设备的温控需求，从而推导出具体的热量供给方案，相较于直接配置方案的方式，提高了运行控制策略与外部供能需求的匹配度，实现精准供能，从而提高双源热泵机组的精确性，相较于根据外部环境实时调整控制策略的方式，由于能够在不需要频繁调整设备运行参数的基础上进行精准供能，因此，能够提高双源热泵机组的运行稳定性和可靠性。

本申请实施例提供了一种双源双效热泵机组运行控制系统，所述系统包括双源双效热泵机组和控制单元；所述控制单元控制端连接所述双源双效热泵机组受控端；如图1所示，所述双源双效热泵机组包括GSHP单元、ASHP单元和使用侧末端设备9；

所述GSHP单元，包括第一换热器2和地下水源侧循环水泵14；所述第一换热器2入口通过地下水源侧进水管1连接地下水源15出水口，所述第一换热器2出口通过地下水源侧出水管13连接地下水源15回流口，所述地下水源侧循环水泵14设置在所述地下水源侧出水管13上；所述第一换热器2用于降低进入所述ASHP空气的温度；

所述ASHP单元，包括第二换热器3、风机4、节流元件6、第三换热器7、使用侧循环水泵10和压缩机12；所述风机4设置在所述第二换热器3一侧并用于将经过所述第一换热器2降温的空气引入所述第二换热器3；所述第二换热器3和所述第三换热器7之间通过氟利昂循环管道5连通，所述节流原件设置在所述第二换热器3出口和所述第三换热器7入口之间，所述压缩机12设置在所述第三换热器7出口和所述第二换热器3回流口之间；所述第三换热器7使用侧出口通过使用侧出水管8连接所述使用侧末端设备9入口，所述使用侧末端设备9出口通过使用侧进水管11连接所述第三换热器7使用侧入口，所述使用侧循环水泵10设置在所述使用侧进水管11上；

所述控制单元，用于建立双源双效热泵机组的TRNSYS模型；所述TRNSYS模型包括ASHP子模型、GSHP子模型和末端设备子模型；基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；所述增益需求信息表征ASHP单元的入水温度调控需求情况；基于第一热量供给信息和所述增益需求信息，配置所述执行单元中ASHP单元和GSHP单元的运行控制策略；所述第一热量供给信息表征ASHP单元的热量供给能力；基于所述运行控制策略，配置所述ASHP单元和GSHP单元的运行参数。

实际应用时，所述第一换热器2和所述第二换热器3可以是翅片式换热器，所述第三换热器7可以是板式换热器或套管式换热器；所述第一换热器2也可以称为水-空气翅片式换热器，所述第二换热器3也可以称为氟利昂-空气翅片式换热器，所述第三换热器7也可以称为水-氟利昂换热器，本申请实施例对此不作限定，只要能实现其功能即可。

实际应用时，冬季制热/夏季制冷时，地下水源15循环水温高于/低于大气侧空气温度，在地下水源侧循环水泵14作用下，把高/低位能源的水循环到第一换热器2，第一换热器2和第二换热器3可以紧贴放置，在风机4作用下，空气先经过第一换热器2进行换热，提高制热时/降低制冷时进入第二换热器3的空气温度，升高/降低温度后的空气再经过第二换热器3进行热交换，根据逆卡诺循环原理，由压缩机12、氟利昂循环管道5、第三换热器7、节流元件6、第二换热器3等零部件完成热泵制热/制冷循环，最终把第三换热器7中的水温升高/降低，在侧循环水泵10驱动下，高/低温水循环使用侧末端设备9，从而达到使用侧房间取暖/制冷的目的。

这里，与普通ASHP机组相比，因为提前提高/降低了进入第二换热器3的空气温度，实现制热/制冷系统的提前预热/预冷，从而实现了提高制热/制冷工况下的能效；另外，冬季制热时，相较于采用单一的空气源制热，由于利用相比室外大气侧温度较高的水源对第一换热器2进行预热，因此，能够提高其第一换热器2的翅片表面温度，从而降低了换热器结霜的风险，从而进一步提高了制热工况能效；再次，通过从地源取水并将换热后的水回灌至地下的方式，能够维持地下能源的水位稳定和热平衡，保障地下资源环境的安全稳定。

示例性地，热泵机组开机顺序为：首先启动地下水源侧循环水泵14和使用侧循环水泵10，然后启动风机4，最后启动压缩机12；

机组关机顺序为：首先关闭压缩机12，然后关闭风机4，最后关闭地下水源侧循环水泵14和使用侧循环水泵10。

需要指出的是，本申请实施例中热泵机组所需零部件都为市面上常见零部件，无专用零部件；工艺操作过程主要有：铜管路钎焊、翅片式换热器翅片冲片/穿管/胀管、机械零部件装配、电控零部件配盘及装配、氟利昂系统的抽空与灌注等工艺过程，以上工艺过程为现有成熟技术，在此不再赘述。

基于上述双源双效热泵机组运行控制系统架构，本申请实施例还提供一种双源双效热泵机组运行控制方法，如图2所示，该方法可以包括：

步骤201：建立双源双效热泵机组的TRNSYS模型；所述TRNSYS模型包括ASHP子模型、GSHP子模型和末端设备子模型；

步骤202：基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；所述增益需求信息表征ASHP单元的入水温度调控需求情况；

步骤203：基于第一热量供给信息和所述增益需求信息，配置所述执行单元中ASHP单元和GSHP单元的运行控制策略；所述第一热量供给信息表征ASHP单元的热量供给能力；

步骤204：基于所述运行控制策略，配置所述ASHP单元和GSHP单元的运行参数。

实际应用时，如图3所示，建立双源双效热泵机组的TRNSYS模型的具体流程可以包括以下步骤：

步骤301：定义热泵机组系统组件；

具体地，根据系统实际数据或图纸定义ASHP单元、GSHP单元和使用侧末端设备中各组件的规格参数，并将其连接起来构成完成的双源双效热泵机组；

示例性地，定义ASHP单元和GSHP单元中换热器、循环管路等组件的规格参数，定义使用侧末端设备中风机盘管、辐射板等组件的规格参数；

步骤302：建立建筑模型；也就是建立使用侧末端设备功能场所的建筑模型；

具体地，使用TRNSYS中的Type 5（建筑模型）或Type 144（详细建筑模型）建筑模型；输入建筑的几何尺寸、材料属性、窗户参数、内部热负荷等信息；

步骤303：设定热泵模型参数；包括设定ASHP模型和GSHP模型的参数；

ASHP模型：使用Type 6（热泵模型）或其他适用于ASHP的类型，根据ASHP的技术规格输入其性能参数，如COP、额定功率等。

GSHP模型：使用Type 6或其他合适的类型，输入GSHP的性能参数；如果需要考虑地埋管换热器的性能，使用Type 148（地埋管热交换器模型）模拟地下热交换过程；

步骤304：定义使用侧末端设备参数；

具体地，使用Type 11（风机盘管）或Type 12（辐射地板）等类型来定义末端设备，并定义流速、温度控制策略等参数；

步骤305：设置热交换器和水力系统；

使用Type 2（水箱）或其他类型的热交换器模型来定义热交换器；

使用Type 1（管道）和Type 4（水泵）来模拟水力系统，确保水流的正确分配；

步骤306：定义控制逻辑；

具体地，使用Type 16（控制器）或Type 18（PID控制器）来定义系统的控制逻辑；例如，设定在什么条件下启动ASHP或GSHP，如何根据室外温度或室内温度需求切换热泵等；

步骤307：连接组件；

具体地，在TRNSYS中连接所有的组件，形成一个闭环系统；确保每个组件之间的连接正确无误；

步骤308：优化模型；

加载历史气象数据文件（如TMY3文件），以便模拟不同天气条件下的系统表现，根据TRNSYS模型的输出结果和历史气象数据对应的热泵系统实际运行参数，优化调整TRNSYS模型。

实际应用时，可以将ASHP单元作为优先使用的热源，然后根据ASHP供能能力与实际供能需求之间的热量差异情况，确定需要GSHP单元增益的热量信息。

基于此，在一实施例中，所述环境信息包括温度信息，如图4所示，所述基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；可以包括：

步骤401：基于当前运行周期的温度信息和所述ASHP子模型，确定ASHP的热量供给能力，得到第一热量供给信息；

步骤402：基于当前运行周期的温度信息和所述末端设备子模型，确定使用侧末端设备的热量需求信息；所述热量需求信息表征末端设备在当前运行周期内进行制热或制冷时所需的热量情况；

步骤403：基于所述第一热量供给信息与所述热量供给需求，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；所述增益需求信息表征ASHP单元的入水温度调控需求情况。

实际应用时，可以根据气候因素将每年的时间划分为多个运行周期，这里，运行周期可以根据历史气象数据划分，具体地，可以将历史气象数据进行聚类分析，将气候接近的连续时间段作为一个运行周期。

实际应用时，在确定运行周期后，可以根据对应运行周期的历史数据，预测当前运行周期内包含的多个时间节点的温度信息；在确定每个时间节点的温度信息后，可以根据每个时间节点的温度信息，构建当前运行周期的预测温度变化曲线。

在一实施例中，所述温度信息包括当前运行周期内多个时间节点的温度值；所述基于当前运行周期的温度信息和所述ASHP子模型，确定ASHP的热量供给能力，可以包括：

基于当前运行周期的温度信息，利用所述TASHP子模型确定ASHP在当前运行周期内每个时间节点的热量供给能力；

基于当前运行周期内每个时间节点的热量供给能力，构建ASHP在当前运行周期的热量供给曲线；

基于所述热量供给曲线，确定第一热量供给。

实际应用时，利用所述TASHP子模型确定ASHP在当前运行周期内每个时间节点的热量供给能力时，可以根据预测温度变化曲线确定当前运行周期内每个时间节点的温度值，并将温度值输入TRNSYS模型的ASHP子模型中，从而得到对应时间节点的热量供给值。

这里，为了保障ASHP的能效，可以根据不同温度条件下ASHP单元的最优COP确定对应的热量供应量，即热量供给能力，在保障ASHP最优能效的基础上辅以GSHP的增益供给，从而提高热泵系统整体的能效。

基于此，在一实施例中，所述基于当前运行周期的温度信息，利用所述TASHP子模型确定ASHP在当前运行周期内每个时间节点的热量供给能力，可以包括：

基于COP曲线，确定ASHP在当前运行周期内每个时间节点的最优COP；所述COP曲线是基于不同温度条件下ASHP的最优COP确定的；

基于每个时间节点的最优COP，确定ASHP单元与对应时间节点最优COP对应的理想供给能力；

将所述理想供给能力作为ASHP在对应时间节点的热量供给能力。

实际应用时，可以先利用TRNSYS模型构建COP曲线；具体的，可以在相同温度条件下，调整TRNSYS模型中ASHP单元各组件运行参数，使其达到不同的制热/制冷量，并计算不同制热/制热量对应的COP，从而得到该温度条件下最优COP。

实际应用时，确定ASHP在当前运行周期内每个时间节点的最优COP时，可以在预测温度变化曲线中确定每个时间节点的预测温度，并根据预测温度，从COP曲线中确定与预测温度对应的最优COP；在确定最优COP后，根据最优COP反向推算达到该最优COP时所供给的能量，即为当前时间节点的理想供给能力；根据理想供给能力配置ASHP单元各组件的参数，使其供应的能量匹配该理想供给能力。

在一实施例中，所述基于当前运行周期的温度信息和所述末端设备子模型，确定使用侧末端设备的热量需求信息，可以包括：

基于当前运行周期的温度信息，利用所述末端设备子模型确定使用侧末端设备在当前运行周期内每个时间节点的热量供给需求；

基于当前运行周期内每个时间节点的热量供给需求，构建ASHP在当前运行周期的热量需求曲线；

基于所述热量需求曲线，确定使用侧末端设备的热量需求信息。

实际应用时，利用所述末端设备子模型确定使用侧末端设备在当前运行周期内每个时间节点的热量供给需求时，可以根据预测温度变化曲线确定当前运行周期内每个时间节点的温度值，并将温度值输入TRNSYS模型的末端设备子模型中，从而输出对应时间节点的末端设备的能量供应需求。

在一实施例中，所述基于所述第一热量供给信息与所述热量供给需求，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息，包括：

基于所述热量供给曲线和所述热量需求曲线，确定当前运行周期内每个时间节点热量供给与热量需求之间的差异，得到供需差异信息；

基于所述供需差异信息，确定增益需求信息。

实际应用时，所述增益需求信息可以表征ASHP单元的入水温度需要调控的数值情况，具体地，所述增益需求信息可以表征第二换热器出口水温需要升高/降低的数值；在确定每个时间节点的能量增益需求后，可以推算出ASHP单元的入水温度需要升高/降低的数值，从而确定要达到这一目标，第一换热器需要提供的能量。

基于此，在一实施例中，所述基于所述供需差异信息，确定增益需求信息，可以包括：

基于当前运行周期内每个时间节点热量供给与热量需求之间的差异，确定当前运行周期内每个时间节点的热量差异；

基于每个时间节点的热量差异，确定对应时间节点ASHP单元入水温度需要调整的数值，得到温度差异曲线；

基于所述温度差异曲线，确定增益需求信息。

示例性地，基于每个时间节点的热量差异，确定对应时间节点ASHP单元入水温度需要调整的数值，包括以下步骤：

步骤1：计算热量差异对应的温差；计算公式如下：

；

其中，表示温度差异，表示热量差异，表示水流质量流量，表示水的比热容。

实际应用时，在确定增益需求信息后，可以利用TRNSYS模型确定第一换热器需要提供的热量，具体地，在TRNSYS模型中模拟不开启GSHP单元子模型的情况下,输入当前外部环境的温度信息后获取第二换热器出水温度，作为初始出水温度，在TRNSYS模型模拟开启GSHP单元子模型，输入当前地下水源的温度，然后调整GSHP单元子模型中各组件参数，并获取第二换热器的实际出水温度，计算实际出水温度与初始出水温度之间的差值，并在差值匹配能量增益需求时，记录对应的GSHP单元组件运行参数配置数据，并记录该参数配置数据对应的GSHP单元热量供给能力，即，第一换热器需要提供的能量。

基于此，所述基于第一热量供给信息和所述增益需求信息，配置所述执行单元中ASHP单元和GSHP单元的运行控制策略，可以包括：

基于所述增益需求信息，确定所述GSHP单元在对应时间节点的热量供应目标；

基于所述GSHP单元的热量供应目标和ASHP在对应时间节点的热量供给能力，配置所述执行单元中ASHP单元和GSHP单元的运行控制策略。

实际应用时，ASHP在对应时间节点的热量供给能力，可以理解为ASHP单元在对应时间节点的热量供给目标。

实际应用时，可以根据GSHP单元在每个时间节点的热量供应目标，确定GSHP单元的运行控制策略，根据ASHP在每个时间节点的热量供给能力，配置ASHP单元的运行控制策略；在确定每个热泵单元的运行控制策略时，可以根据所有时间的热量供应目标的均值确定一组固定配置参数，也可以根据对应单元在运行周期内热量供应目标的变化特征，配置多组波动的配置参数，具体如何配置属于本领域成熟技术，本申请实施例对此不作限定。

实际应用时，基于ASHP最优COP确定的能量增益部分，可能超出GSHP的供给能力，在此情况下，可以根据GSHP实际供给能力调整ASHP单元运行参数，以保障能量供应能够稳定和可靠地正常进行。

基于此，在一实施例中，如图5所示，所述基于第一热量供给信息和所述增益需求信息，配置所述执行单元中ASHP单元和GSHP单元的运行控制策略，可以包括：

步骤501：基于所述增益需求信息，判断增益需求是否匹配GSHP单元的供给能力；

步骤502：在增益需求匹配GSHP单元的供给能力时，基于所述第一热量供给信息，配置ASHP控制策略，并基于所述增益需求信息，配置GSHP控制策略；

步骤503：在增益需求不匹配GSHP单元的供给能力时，基于第二热量供给信息，配置GSHP控制策略，并基于所述第二热量供给信息确定ASHP单元温控目标，基于所述温控目标配置ASHP控制策略；所述第二热量供给信息表征GSHP单元的热量供给能力；其中，

所述配置ASHP控制策略包括配置ASHP单元的运行参数，所述配置GSHP控制策略包括配置GSHP单元的运行参数。

实际应用时，基于所述增益需求信息，判断增益需求是否匹配GSHP单元的供给能力，可理解为，基于所述增益需求信息，确定所述GSHP单元在对应时间节点的热量供应目标，然后判断该热量供应目标是否低于GSHP的最大供给能力，在低于最大供给能力时，说明GSHP单元能够满足功能需求，可以直接根据热量供应目标配置GSHP的控制策略；反之，则需要将GSHP单元的最大供给能力作为供能目标，并根据GSHP最大供给能力配置GSHP控制策略；同时，需要根据GSHP最大供给能力，确定对ASHP入水温度的调控数值，并根据该调控数值，调整ASHP单元各组件的配置参数，以保证ASHP单元最终供应的能量能够满足使用侧末端设备使用需求。这里，虽然ASHP的COP不是最优COP，但是能够保障温控功能的正常和精确运行，实现了ASHP和GSHP热量供应的平衡，保障了整个双源双效热泵机组的稳定可靠运行。

实际应用时，GSHP单元的最大供给能力可以根据地下水源的温度和GSHP单元各组件的性能参数确定。

实际应用时，基于所述增益需求信息，配置GSHP控制策略，也就是基于所述增益需求信息，确定所述GSHP单元在对应时间节点的热量供应目标，再根据热量供应目标，配置GSHP控制策略。

实际应用时，为了避免对地下环境造成影响，保障自然环境平衡，可以在执行步骤202之前，先对地下环境情况进行评定。

基于此，在一实施例中，所述基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；所述增益需求信息表征ASHP单元的入水温度调控需求情况之前，所述方法还包括：

获取地源指标数据；所述地源指标包括地源水温、地源水位；

基于所述地源指标数据，判断地源环境是否存在异常，并在地源环境不存在异常的情况下，基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；所述增益需求信息表征ASHP单元的入水温度调控需求情况。

在一实施例中，所述地源环境异常包括热污染、热平衡异常和地下水位异常中至少之一。

示例性地，若地源水温高于地源水温上限阈值，则表示发生热污染；若地源水温低于地源水温下限阈值，则表示热平衡被破坏。

综上，本申请实施例提供的双源双效热泵机组运行控制方法，通过利用地下水源作为双源热泵机组的水源，并利用TRNSYS模型确定空气源和水源的供能目标，通过控制水源和空气源根据供能目标联合运行，实现供能任务的精准分配和执行，提高了热泵机组制热和制冷结果的准确性和可靠性；同时，由于采用两种热源联合运行的方式实现制热和制冷，相较于单一热源供能的方式，提高了整个热泵机组的运行稳定性，从而进一步提高制热和制冷结果的稳定和可靠；同时，通过采用建立包括功热泵和末端设备在内的TRNSYS模型，能够预测末端设备的温控需求，从而推导出具体的热量供给方案，相较于直接配置方案的方式，提高了运行控制策略与外部供能需求的匹配度，实现精准供能，从而提高双源热泵机组的精确性，相较于根据外部环境实时调整控制策略的方式，由于能够在不需要频繁调整设备运行参数的基础上进行精准供能，因此，能够提高双源热泵机组的运行稳定性和可靠性。

需要说明的是：上述实施例提供的双源双效热泵机组运行控制系统在进行控制时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的双源双效热泵机组运行控制系统与双源双效热泵机组运行控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

需要说明的是：“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

另外，本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种双源双效热泵机组运行控制方法，其特征在于，所述双源双效热泵机组包括地源热泵GSHP单元、空气源热泵ASHP单元和使用侧末端设备；所述方法包括：

建立双源双效热泵机组的瞬时系统模拟程序TRNSYS模型；所述TRNSYS模型包括ASHP子模型、GSHP子模型和末端设备子模型；

基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；所述增益需求信息表征ASHP单元的入水温度调控需求情况；

基于第一热量供给信息和所述增益需求信息，配置执行单元中ASHP单元和GSHP单元的运行控制策略；所述第一热量供给信息表征ASHP单元的热量供给能力；

基于所述运行控制策略，配置所述ASHP单元和GSHP单元的运行参数；其中，

所述基于第一热量供给信息和所述增益需求信息，配置执行单元中ASHP单元和GSHP单元的运行控制策略，包括：

基于所述增益需求信息，判断增益需求是否匹配GSHP单元的供给能力；

在增益需求匹配GSHP单元的供给能力时，基于所述第一热量供给信息，配置ASHP控制策略，并基于所述增益需求信息，配置GSHP控制策略；

在增益需求不匹配GSHP单元的供给能力时，基于第二热量供给信息，配置GSHP控制策略，并基于所述第二热量供给信息确定ASHP单元温控目标，基于所述温控目标配置ASHP控制策略；所述第二热量供给信息表征GSHP单元的热量供给能力；其中，

所述配置ASHP控制策略包括配置ASHP单元的运行参数，所述配置GSHP控制策略包括配置GSHP单元的运行参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环境信息包括温度信息，所述基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息，包括：

基于当前运行周期的温度信息和所述ASHP子模型，确定ASHP的热量供给能力，得到第一热量供给信息；

基于当前运行周期的温度信息和所述末端设备子模型，确定使用侧末端设备的热量需求信息；所述热量需求信息表征末端设备在当前运行周期内进行制热或制冷时所需的热量情况；

基于所述第一热量供给信息与所述热量供给需求，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；所述增益需求信息表征ASHP单元的入水温度调控需求情况。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述温度信息包括当前运行周期内多个时间节点的温度值；所述基于当前运行周期的温度信息和所述ASHP子模型，确定ASHP的热量供给能力，得到第一热量供给信息，包括：

基于当前运行周期的温度信息，利用所述ASHP子模型确定ASHP在当前运行周期内每个时间节点的热量供给能力；

基于当前运行周期内每个时间节点的热量供给能力，构建ASHP在当前运行周期的热量供给曲线；

基于所述热量供给曲线，确定第一热量供给信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于当前运行周期的温度信息，利用所述ASHP子模型确定ASHP在当前运行周期内每个时间节点的热量供给能力，包括：

基于能效比COP曲线，确定ASHP在当前运行周期内每个时间节点的最优COP；所述COP曲线是基于不同温度条件下ASHP的最优COP确定的；

基于每个时间节点的最优COP，确定ASHP单元与对应时间节点最优COP对应的理想供给能力；

将所述理想供给能力作为ASHP在对应时间节点的热量供给能力。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于当前运行周期的温度信息和所述末端设备子模型，确定使用侧末端设备的热量需求信息，包括：

基于当前运行周期的温度信息，利用所述末端设备子模型确定使用侧末端设备在当前运行周期内每个时间节点的热量供给需求；

基于当前运行周期内每个时间节点的热量供给需求，构建ASHP在当前运行周期的热量需求曲线；

基于所述热量需求曲线，确定使用侧末端设备的热量需求信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一热量供给信息与所述热量供给需求，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息，包括：

基于所述热量供给曲线和所述热量需求曲线，确定当前运行周期内每个时间节点热量供给与热量需求之间的差异，得到供需差异信息；

基于所述供需差异信息，确定增益需求信息。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；所述增益需求信息表征ASHP单元的入水温度调控需求情况之前，所述方法还包括：

获取地源指标数据；所述地源指标包括地源水温、地源水位；

基于所述地源指标数据，判断地源环境是否存在异常，并在地源环境不存在异常的情况下，基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；所述增益需求信息表征ASHP单元的入水温度调控需求情况。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述地源环境异常包括热污染、热平衡异常和地下水位异常中至少之一。

9.一种双源双效热泵机组运行控制系统，其特征在于，所述系统包括双源双效热泵机组和控制单元；所述控制单元控制端连接所述双源双效热泵机组受控端；所述双源双效热泵机组包括GSHP单元、ASHP单元和使用侧末端设备；

所述GSHP单元，包括第一换热器和地下水源侧循环水泵；所述第一换热器入口通过地下水源侧进水管连接地下水源出水口，所述第一换热器出口通过地下水源侧出水管连接地下水源回流口，所述地下水源侧循环水泵设置在所述地下水源侧出水管上；所述第一换热器用于降低进入所述ASHP单元空气的温度；

所述ASHP单元，包括第二换热器、风机、节流元件、第三换热器、使用侧循环水泵和压缩机；所述风机设置在所述第二换热器一侧并用于将经过所述第一换热器降温的空气引入所述第二换热器；所述第二换热器和所述第三换热器之间通过氟利昂循环管道连通，所述节流元件设置在所述第二换热器出口和所述第三换热器入口之间，所述压缩机设置在所述第三换热器出口和所述第二换热器回流口之间；所述第三换热器使用侧出口通过使用侧出水管连接所述使用侧末端设备入口，所述使用侧末端设备出口通过使用侧进水管连接所述第三换热器使用侧入口，所述使用侧循环水泵设置在所述使用侧进水管上；

所述控制单元，用于建立双源双效热泵机组的TRNSYS模型；所述TRNSYS模型包括ASHP子模型、GSHP子模型和末端设备子模型；基于当前运行周期的环境信息和所述TRNSYS模型，确定ASHP单元热量供给能力与实际热量供给需求之间的差异情况，得到增益需求信息；所述增益需求信息表征ASHP单元的入水温度调控需求情况；基于第一热量供给信息和所述增益需求信息，配置执行单元中ASHP单元和GSHP单元的运行控制策略；所述第一热量供给信息表征ASHP单元的热量供给能力；基于所述运行控制策略，配置所述ASHP单元和GSHP单元的运行参数；其中，

所述基于第一热量供给信息和所述增益需求信息，配置执行单元中ASHP单元和GSHP单元的运行控制策略，包括：

基于所述增益需求信息，判断增益需求是否匹配GSHP单元的供给能力；

在增益需求匹配GSHP单元的供给能力时，基于所述第一热量供给信息，配置ASHP控制策略，并基于所述增益需求信息，配置GSHP控制策略；

在增益需求不匹配GSHP单元的供给能力时，基于第二热量供给信息，配置GSHP控制策略，并基于所述第二热量供给信息确定ASHP单元温控目标，基于所述温控目标配置ASHP控制策略；所述第二热量供给信息表征GSHP单元的热量供给能力；其中，

所述配置ASHP控制策略包括配置ASHP单元的运行参数，所述配置GSHP控制策略包括配置GSHP单元的运行参数。