一种基于数据处理的海水源多联热泵机组节能控制方法与流程

本发明涉及过程，具体为一种基于数据处理的海水源多联热泵机组节能控制方法。

背景技术：

1、海水源多联热泵机组可通过公共制冷剂管路同时向多个养殖池提供制热或制冷能力。现有控制方式通常根据各养殖池的当前水温与目标水温之间的偏差，分别调节对应换热支路的开度，并根据总负荷调节压缩机频率。然而，各换热支路共用制冷剂输送能力，任一支路开度变化均可能改变其他支路的制冷剂分配状态，使单独依据本养殖池温度偏差进行控制时，容易出现换热能力争用、局部响应波动及调节结果相互抵消的问题。同时，各养殖池因水体容量、自然温度漂移速度及养殖阶段不同，其换热需求产生时间并不同步。当组合换热需求低于压缩机最低连续运行换热能力时，现有技术通常采用扩大温度回差、关闭部分支路或直接启停压缩机的方式维持运行，未能利用各养殖池在允许温度范围内的剩余热容量承接暂时多余的换热能力，也未结合后续换热需求的形成时间判断当前低负荷区间能否被连续跨越，容易造成压缩机频繁启停、能源利用率降低及养殖池水温波动。因此，需要对支路耦合关系、低负荷支撑能力及组合启停条件进行协同处理。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于数据处理的海水源多联热泵机组节能控制方法，用于促进解决上述背景技术中所提到的问题。

2、本发明提供如下技术方案：一种基于数据处理的海水源多联热泵机组节能控制方法，包括：

3、获取各养殖池的水温采样序列，根据所述水温采样序列确定各养殖池的有效温度响应及温度变化速度分辨值；

4、在运行状态稳定采样区间内对各换热支路及压缩机频率施加可分辨扰动，并根据各养殖池的有效温度响应变化确定支路响应系数、支路耦合系数及压缩机频率响应系数；

5、根据各养殖池的自然温度漂移速度、目标温度偏差及剩余温度维持时间确定基础有效温度响应需求，并结合支路响应系数和压缩机频率响应系数确定总修正换热需求；

6、根据压缩机在不同频率下形成运行状态稳定采样区间的情况确定最低连续运行频率，并据此确定机组最低连续运行换热能力、最短连续运行时间及最短停机时间；

7、当总修正换热需求低于机组最低连续运行换热能力时，根据各养殖池的剩余温度空间、等效热容量及支路耦合系数确定可用提前换热能量和连续运行支撑优先值；

8、根据当前负荷缺口、剩余最低运行时间、可用提前换热能量及连续运行支撑优先值，向各候选支撑养殖池分配支撑换热功率，并形成连续运行支撑状态下的有效温度响应目标；

9、根据各养殖池预计再次产生换热需求的等待时间，判断可用提前换热能量和支撑换热功率能否维持压缩机运行至未来组合换热需求形成，并在不能维持时执行集中停机及组合启动控制；

10、根据各养殖池最终用于控制计算的有效温度响应目标，确定各换热支路的目标开度及压缩机的目标频率或启停指令，并根据控制动作后的响应预测误差更新支路响应系数、压缩机频率响应系数及支路耦合系数。

11、可选的，所述获取各养殖池的水温采样序列，根据所述水温采样序列确定各养殖池的有效温度响应及温度变化速度分辨值，包括：

12、对各养殖池的水温进行连续采样，根据水温检测部件的响应时间确定水温变化速度计算窗口，通过对窗口内水温检测值进行线性变化趋势提取，得到各养殖池的水温变化速度，并根据机组制热或制冷运行方向，将所述水温变化速度统一转换为表征实际换热效果的有效温度响应，同时根据温度检测分辨能力确定温度变化速度分辨值。

13、可选的，所述在运行状态稳定采样区间内对各换热支路及压缩机频率施加可分辨扰动，并根据各养殖池的有效温度响应变化确定支路响应系数、支路耦合系数及压缩机频率响应系数，包括：

14、根据换热支路开度、压缩机频率、海水源入口温度和养殖池有效温度响应的波动范围识别运行状态稳定采样区间，在所述稳定采样区间内依次对换热支路开度及压缩机频率实施具有边界限制的可分辨扰动，根据扰动前后的有效温度响应变化，确定各换热支路对各养殖池的支路响应系数、支路响应可信系数、支路耦合系数以及各养殖池的压缩机频率响应系数。

15、可选的，所述根据各养殖池的自然温度漂移速度、目标温度偏差及剩余温度维持时间确定基础有效温度响应需求，并结合支路响应系数和压缩机频率响应系数确定总修正换热需求，包括：

16、根据压缩机停机且各换热支路关闭时的水温变化，确定各养殖池沿不利温度方向的自然温度漂移速度，并结合目标水温、允许温度范围、当前水温及剩余温度维持时间，确定各养殖池的基础有效温度响应需求和控制紧迫权重；基于支路响应系数和支路耦合关系，通过迭代修正确定各换热支路的最终支路开度调整量和压缩机频率调整量，并将有效温度响应需求转换为考虑支路耦合影响的换热功率需求。

17、可选的，所述根据压缩机在不同频率下形成运行状态稳定采样区间的情况确定最低连续运行频率，并据此确定机组最低连续运行换热能力、最短连续运行时间及最短停机时间，包括：

18、逐级降低压缩机运行频率，并根据降低频率后能否重新形成运行状态稳定采样区间，确定压缩机最低连续运行频率；控制压缩机在所述最低连续运行频率下运行，根据多个稳定采样区间内各养殖池的平均有效温度响应、自然温度漂移速度及等效热容量，确定机组最低连续运行换热能力，同时获取压缩机的最短连续运行时间和最短停机时间。

19、可选的，所述当总修正换热需求低于机组最低连续运行换热能力时，根据各养殖池的剩余温度空间、等效热容量及支路耦合系数确定可用提前换热能量和连续运行支撑优先值，包括：

20、根据各养殖池当前水温与有利方向安全控制边界之间的剩余温度空间，结合等效热容量确定可提前换热量，并根据换热支路的直接换热作用和对其他养殖池的不利耦合作用，对所述可提前换热量进行耦合修正，得到可用提前换热能量；进一步结合预计再次产生换热需求的等待时间和总体耦合影响，确定各养殖池的连续运行支撑优先值。

21、可选的，所述根据当前负荷缺口、剩余最低运行时间、可用提前换热能量及连续运行支撑优先值，向各候选支撑养殖池分配支撑换热功率，并形成连续运行支撑状态下的有效温度响应目标，包括：

22、将总修正换热需求与机组最低连续运行换热能力进行比较，确定当前负荷缺口，并根据压缩机的剩余最低运行时间确定所需支撑能量；按照连续运行支撑优先值对候选支撑养殖池进行排序，在各养殖池可用提前换热能量、最大可增加换热功率及剩余负荷缺口的限制下，依次分配支撑换热功率，并将所述支撑换热功率转换为附加有效温度响应，以形成连续运行支撑状态下的有效温度响应目标。

23、可选的，所述根据各养殖池预计再次产生换热需求的等待时间，判断可用提前换热能量和支撑换热功率能否维持压缩机运行至未来组合换热需求形成，并在不能维持时执行集中停机及组合启动控制，包括：

24、根据当前不存在目标温度偏差的各养殖池预计再次产生换热需求的时间及对应保持换热功率，预测未来组合换热需求达到机组最低连续运行换热能力的时间；分别校验低负荷区间内各时间区间所需的支撑能量和支撑功率，并在实施提前换热后重新计算各养殖池的需求产生时间及能量分配结果；当无法依靠提前换热跨越低负荷区间时，根据压缩机连续运行时间、各养殖池剩余温度维持时间及组合换热需求执行集中停机，并在满足最短停机时间、组合换热功率及组合可吸收能量条件后执行组合启动。

25、可选的，所述根据各养殖池最终用于控制计算的有效温度响应目标，确定各换热支路的目标开度及压缩机的目标频率或启停指令，并根据控制动作后的响应预测误差更新支路响应系数、压缩机频率响应系数及支路耦合系数，包括；

26、根据各养殖池的最终有效温度响应目标重新确定各换热支路的目标开度及压缩机目标频率，并输出相应的开度、频率或启停控制指令；根据控制动作前后的实际开度变化量、频率变化量和有效温度响应变化，计算响应预测误差，并在控制动作达到对应最小分辨值时，对支路响应系数和压缩机频率响应系数进行在线修正，进而更新支路耦合关系并用于下一控制周期。

27、本发明具备以下有益效果：

28、1、首先按照水温检测部件的响应时间和固定采样间隔确定水温变化速度计算点数，通过连续水温检测值的线性变化关系确定各养殖池的水温变化速度，并按照制热运行或制冷运行方向将水温变化速度统一转换为有效温度响应；随后，在换热支路开度、压缩机频率、海水源入口温度及有效温度响应同时保持稳定的运行状态稳定采样区间内，分别对各换热支路和压缩机频率施加不超过允许调节边界的可分辨扰动，根据扰动前后的平均有效温度响应确定支路响应系数、支路响应可信系数、支路耦合系数及压缩机频率响应系数。由此，通过在稳定运行条件下提取扰动响应，能够减少水温检测噪声、海水源入口温度变化及原有运行波动对识别结果的干扰；通过响应波动量和温度变化速度分辨值判断扰动结果是否可分辨，能够避免将偶然水温波动错误识别为支路作用；同时，通过限制扰动幅值和设置识别失败退出条件，能够防止开度或频率超出允许范围，从而为后续换热能力协同分配提供方向明确、可信程度可量化的支路响应关系。

29、2、根据各养殖池在无主动换热有效区间内的水温变化速度确定自然温度漂移速度，并结合目标水温、允许最低水温、允许最高水温及当前水温，确定目标温度偏差、剩余温度维持时间、基础有效温度响应需求和控制紧迫权重；在此基础上，根据各换热支路对全部养殖池的支路响应系数和支路耦合系数，对各换热支路的开度调整量进行多次修正，并在支路调节完成后根据剩余有效温度响应确定压缩机频率调整量，进而获得各养殖池的耦合修正换热需求及总修正换热需求。由此，换热能力分配不再仅依据各养殖池自身的温度偏差独立调节对应支路，而是同时考虑任一换热支路调节对其他养殖池产生的有利作用或不利作用，能够降低公共制冷剂管路中多个换热支路相互争用换热能力造成的响应偏移；通过控制紧迫权重优先补偿剩余温度维持时间较短的养殖池，并利用耦合抑制系数限制强耦合支路的单次修正幅度，能够提高多养殖池温度控制的协调性，减少局部过度换热、其他养殖池换热不足以及支路开度反复修正的情况。

30、3、通过逐级降低压缩机目标频率，并以能否重新形成运行状态稳定采样区间作为最低连续运行频率的判定依据，确定机组最低连续运行换热能力；当总修正换热需求低于机组最低连续运行换热能力时，根据各养殖池沿主动换热方向的剩余温度空间、等效热容量及换热能力保留系数确定可用提前换热能量，并结合预计再次产生换热需求的等待时间和总体耦合影响确定连续运行支撑优先值；随后，根据当前负荷缺口、剩余最低运行时间、可用提前换热能量及最大换热功率，依次向候选支撑养殖池分配支撑换热功率。由此，能够以机组在实际运行条件下可稳定维持的最低换热能力作为低负荷判断基准，避免仅依据额定参数造成最低负荷判断失真；在养殖池水温不越过允许温度范围的前提下，利用水体自身热容量承接压缩机最低连续运行状态下的多余换热能力，能够使当前运行周期持续至最短连续运行时间结束，减少因各养殖池换热需求不同步而产生的短周期停机和重新启动，从而降低启动冲击及频繁启停造成的附加能耗。

31、4、按照当前不存在目标温度偏差的各养殖池预计再次产生换热需求的等待时间，预测未来组合换热需求达到机组最低连续运行换热能力的顺序位置和所需时间；将当前时刻至未来组合负荷形成时刻划分为多个连续时间区间，分别确定各时间区间的换热功率缺口和所需支撑能量，并同时校验各养殖池的剩余可用提前换热能量及最大换热功率能否填补对应时间区间的换热功率缺口；在分配提前换热能量后，重新确定各养殖池的有利侧温度余量和预计再次产生换热需求的等待时间，直至需求产生顺序、组合负荷形成位置和提前换热能量分配量保持稳定。由此，能够避免仅以提前换热能量总量大于所需支撑能量便认定低负荷区间可跨越的问题，防止出现总能量足够但瞬时吸收功率不足的错误判断；同时，通过在提前换热后重新预测需求产生时间，能够反映提前换热对后续负荷形成时刻的推迟作用，使连续运行、集中停机及组合启动的判断建立在更新后的负荷接续关系上，从而提高低负荷控制决策的准确性。

32、5、根据各养殖池最终用于控制计算的有效温度响应目标，重新确定各换热支路的最终支路开度调整量和压缩机的最终频率调整量，并输出各换热支路的目标开度以及压缩机的目标频率或启停指令；在控制动作完成并重新形成响应稳定采样区间后，根据控制动作前后的平均有效温度响应、各换热支路实际执行的开度变化量及压缩机实际执行的频率变化量，确定控制动作后的预测有效温度响应和响应预测误差，并仅在开度变化量或频率变化量达到对应最小分辨值时，对支路响应系数和压缩机频率响应系数进行修正，再据此更新支路耦合系数。由此，能够利用实际控制结果持续校正前期扰动识别所得的响应关系，使控制模型适应海水源温度、水体负荷、换热性能及管路阻力随运行时间发生的变化；通过按照控制动作归一化总量分配预测误差，并排除未发生可分辨动作的换热支路或压缩机频率，能够降低将综合响应误差错误归因于单一控制对象的可能性，从而提高后续开度分配和频率调节的稳定性与持续适用性。