新型混凝土基础储能方法和装置

本发明涉及建筑环境智能调控，更具体地说，涉及一种新型混凝土基础储能方法和装置。

背景技术：

1、地下综合管廊作为城市基础设施的重要组成部分，其内部环境的温湿度控制直接关系到电缆、通信设备及监控系统的安全运行。在沿海地区及高湿气候条件下，管廊内部因外部湿热空气渗入、内部积水蒸发以及混凝土壁面温度较低等因素，极易在壁面和设备表面发生结露现象。结露产生的冷凝水附着于电气设备表面，会导致绝缘性能下降、金属构件锈蚀甚至短路故障，严重威胁管廊的安全运营。

2、现有技术中，针对管廊结露的防治手段主要依赖于外置工业除湿机或强制通风系统。然而除湿机在运行过程中将冷凝热直接排放至管廊内部空间，导致周围空气温度上升，形成“除湿升温”的负反馈效应。为抑制由此产生的温升，往往需要额外配置空调设备进行制冷，造成二次耗能，使得整个防结露系统的综合能效水平低下，运维电力成本居高不下，使得当多个独立区段同时监测到结露风险，而能源供给能力无法满足所有区段峰值除湿需求时，现有的“一刀切”或“先到先得”供能模式极易导致防护失衡：部署了高压开关柜、精密通信设备等关键设施的高风险区段，可能因未能获得足够的调控能量而错失最佳除湿时机，最终导致设备绝缘下降甚至短路跳闸；而一些设备敏感度较低的非关键区段，却可能占据了宝贵的能源配额。鉴于此，我们提出一种新型混凝土基础储能方法和装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种新型混凝土基础储能方法和装置，以解决当前管廊防结露技术中，除湿机自身除湿升温的负反馈效应导致系统整体能效低下、供能压力大，进而在多区段并发风险时因缺乏优先级调度而出现能量分配失衡，无法保障高风险核心设备安全的的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种新型混凝土基础储能方法，包括以下步骤：

3、实时获取管廊内部空气的温度和相对湿度以及混凝土基础的荷电状态，所述混凝土基础为采用具备电容特性的储能混凝土浇筑成型的管廊连续墙结构，其内部预埋有导电网络、相变蓄热材料和换热管路；

4、基于采集到的空气温度与相对湿度计算当前空气的露点温度以及空气温度与露点温度的差值即露点差；

5、依据露点差与预设的两级结露阈值的比对结果确定对应区段的当前结露风险等级；

6、当结露风险等级达到低结露风险或高结露风险的调控启动条件时，结合当前结露风险等级、混凝土基础荷电状态以及当前电网负荷时段信息，从预先配置的储能优先、电网辅助、光伏协同三类防结露运行模式中确定适配的目标运行模式；

7、生成与目标运行模式对应的调控指令以控制混凝土基础释放电能驱动换热系统运行，将管廊内部空气中的热量搬运至混凝土基础内部由相变蓄热材料吸收存储，实现除湿与降温的一体化协同调控。

8、优选的，所述两级结露阈值为第一结露阈值和第二结露阈值，所述第一结露阈值的数值大于第二结露阈值的数值；

9、当所述露点差大于所述第一结露阈值时判定为无结露风险；

10、当所述露点差小于或等于所述第一结露阈值且大于所述第二结露阈值时判定为低结露风险；

11、当所述露点差小于或等于所述第二结露阈值时判定为高结露风险。

12、优选的，当判定为高结露风险时，无论荷电状态如何立即启动调控；

13、若荷电状态高于或等于预设容量下限，则确定目标运行模式为储能优先模式；

14、若荷电状态低于预设容量下限，则确定目标运行模式为电网辅助模式；

15、预设容量下限根据连续墙的额定储能容量和单次除湿调控所需能耗确定，使得在荷电状态低于预设容量下限时剩余储能不足以支撑一次完整的除湿调控过程。

16、优选的，当判定为低结露风险时，获取当前电网负荷时段信息；

17、若当前时段为电网负荷低谷时段，则确定目标运行模式为电网辅助模式，利用低谷电力驱动地源热泵系统并同步为连续墙补充储能；

18、若当前时段为电网负荷高峰时段，则确定目标运行模式为储能优先模式。

19、优选的，当管廊纵向划分为多个独立调控区段且存在两个及以上区段同时满足调控启动条件、混凝土基础可用储能容量无法同时满足所有区段的峰值功率需求时，为每个待调控区段计算综合优先级权重，所述综合优先级权重的计算公式为：

20、；

21、其中，为区段的综合优先级权重；为区段的结露风险等级量化值；为区段内关键设备的耐湿敏感度等级量化值；和分别为风险等级和敏感度等级的权重系数，且。

22、优选的，在除湿过程中持续监测连续墙的内部平均温度，当所述内部平均温度超过预设热饱和阈值时，生成降功率指令以降低地源热泵系统的运行功率或暂停其运行；

23、所述预设热饱和阈值设定为连续墙内相变蓄热材料的相变峰值温度以下的一个安全值；

24、在降低或暂停地源热泵系统运行期间，维持连续墙对管廊内应急照明、监控摄像头和通信基站的备用供电。

25、优选的，在无结露风险的时段，通过网络接口获取气象部门发布的未来时段环境预测信息和电网公司发布的未来时段电网负荷预测信息；

26、当预测到未来时段存在高结露风险或电网负荷高峰时，在当前时段提前控制连续墙从电网或光伏系统吸收电能进行预充电；

27、预充电的目标电量为预测的高风险时段内执行除湿调控所需的能量，所述所需能量根据预测的结露风险等级、预测持续时长以及地源热泵系统的额定功率确定。

28、优选的，所述混凝土基础为采用储能混凝土浇筑成型的管廊连续墙结构，储能混凝土内部掺杂有纳米炭黑、碳纤维以及石蜡基相变微胶囊，形成贯通的三维导电网络以基于双电层效应实现电容储能的同时具备相变蓄热能力；墙体内部预埋有导电网络用于电能的存储与释放，预埋有换热管路用于实现墙体与管廊内部空气的热量交换。

29、一种新型混凝土基础储能装置，包括混凝土基础、换热系统、环境参数采集模块、荷电参数采集模块以及控制模块；

30、所述混凝土基础采用掺杂纳米炭黑、碳纤维及石蜡基相变微胶囊的储能混凝土浇筑成型，内部预埋有导电网络、相变蓄热材料和换热管路，具备电容存储与相变蓄热双重功能；

31、所述换热系统与预埋换热管路连通用于在管廊内部空气与混凝土基础之间搬运热量；

32、所述环境参数采集模块包括沿管廊纵向间隔布设的温湿度传感器，用于实时采集管廊各区段的空气温度与相对湿度参数；

33、所述荷电参数采集模块通过双向变流器与导电网络电连接，用于实时采集混凝土基础的荷电状态参数。

34、一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现所述的新型混凝土基础储能方法的步骤。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

36、1、本发明通过以具备电容储能与相变蓄热双重功能的混凝土基础为核心能量载体，并结合基于露点差的多级结露风险动态评估与多模式自适应能量调度策略，将管廊围护结构从被动承重体转变为主动参与能量管理。在电网低谷时段或光伏出力充足时段，混凝土基础预先储存低成本电能；在结露风险发生时，优先调用该部分储存的电能独立驱动换热系统，将管廊内部空气中的热量搬运至混凝土基础内部，由墙体中的相变蓄热材料吸收并储存。无需额外配置空调进行二次制冷，实现单区段除湿过程的高效节能运行，解决当前管廊防结露技术中，除湿机自身除湿升温的负反馈效应导致系统整体能效低下、供能压力大，进而在多区段并发风险时因缺乏优先级调度而出现能量分配失衡，无法保障高风险核心设备安全的问题。

37、2、本发明还通过在多模式自适应能量调度策略中设计综合优先级调度机制，将管廊沿纵向划分为多个独立调控区段，并对各区段进行差异化的能量分配。当多个区段同时需要调控而混凝土基础可用储能容量有限时，综合考虑各区段的结露风险等级和内部设备的耐湿敏感度等级，计算各区段的综合优先级权重并据此排序分配能量。使得有限的储能被优先用于消除最迫在眉睫的结露风险和保护最关键的核心设备，进一步解决了因单区段能效低下导致的整体供能压力下，多区段并发风险时由于缺乏优先级调度而出现能量分配失衡、无法保障高风险核心设备安全的问题。

38、3、本发明还通过热饱和保护机制，对优先级调度机制中持续获得能量供给的区段所对应的混凝土基础蓄热状态进行实时监测与主动干预。在多区段能量分配场景下，获得优先供能的高风险区段其换热系统持续运行，热量被源源不断搬运至墙体内部，当墙体平均温度超过预设的热饱和阈值时，热饱和保护机制生成降功率指令以降低该区段换热系统的运行功率或暂停其运行，防止墙体因蓄热饱和而削弱换热效率，保障后续持续获得能量供给时的除湿效果稳定性。