一种基于相变蓄冷的冷库供冷控制方法及移动冷库与流程

本技术涉及冷库控制，具体为一种基于相变蓄冷的冷库供冷控制方法及移动冷库。

背景技术：

1、冷库作为冷链物流的核心设施，其能耗约占冷链总能耗的40%-60%。如何在保证制冷品质的前提下降低能耗，是冷链行业长期面临的技术难题。目前，相变蓄冷技术已被广泛应用于冷库节能领域——在电价低谷时段或制冷系统富余工况下，利用相变材料的固-液相变过程储存冷量，并在电价高峰或高负荷时段释放冷量，实现“削峰填谷”。

2、移动冷库（或称拼装式冷库）是一种区别于传统土建冷库的新型冷库形式，主要服务于食品、药品、生鲜电商等领域的临时性或季节性冷冻冷藏需求。其核心结构采用模块化设计，通过保温板材现场拼接而成，具有灵活组装、拆装便捷、可移动性强、建设周期短等特点。相较于传统土建冷库，移动冷库能够快速部署于不同地点，满足应急救援、大型活动保障、农产品产地预冷等多元化应用场景。

3、然而，移动冷库在实际使用区别于固定冷库的特殊工况。首先，移动冷库的搭建地域分布广泛，不同地域的环境温度、海拔高度等外部条件差异显著，这些差异直接影响冷库围护结构的传热负荷以及制冷机组的工作效率。而现有移动冷库多采用系统内置的固定控制逻辑，其控制参数在出厂时即已设定，不能灵活地适应不同搭建地域的海拔和环境温度的波动等外部因素，从而导致系统运行无法匹配当前的制冷需求，出现能量过剩或持续高负荷运行等情况，造成能源浪费。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种基于相变蓄冷的冷库供冷控制方法及移动冷库，以解决现有系统运行无法匹配当前的制冷需求，出现能量过剩或持续高负荷运行等情况，造成能源浪费的问题。

2、本技术所要解决的技术问题可以通过以下技术方案实现：

3、为了实现上述目的，本技术第一方面提供一种基于相变蓄冷的冷库供冷控制方法，包括如下步骤：

4、获取冷库中的装载率信息和货物类型信息，其中，所述装载率信息为实际装载货物体积占冷库有效容积的百分比；所述货物类型信息包括货物的比热容参数和呼吸热参数；

5、基于所述装载率信息、所述货物类型信息、外部环境温度信息和当前海拔高度信息确定综合修正系数，并根据所述综合修正系数对所述冷库的基准制冷量进行修正，以得到目标制冷量；

6、实时获取冷库中相变蓄冷片的实时荷电状态soc；

7、当所述实时荷电状态soc低于第一soc阈值时，启动强制充冷模式：压缩机以预设最优效率点运行，并对所述相变蓄冷片进行充冷，以将所述相变蓄冷片充冷至目标soc值，所述目标soc值为95%；

8、当所述实时荷电状态soc高于第二soc阈值时，启动纯释冷模式：压缩机完全停止，由所述相变蓄冷片单独释冷维持冷库内温度；

9、当所述实时荷电状态soc介于所述第一soc阈值与所述第二soc阈值之间时，启动协同模式：压缩机与所述相变蓄冷片协同供冷。

10、作为上述技术方案的进一步改进：

11、在一些实施方式中，所述基于所述装载率信息、所述货物类型信息、外部环境温度信息和当前海拔高度信息确定综合修正系数，并根据所述综合修正系数对所述冷库的基准制冷量进行修正，以得到目标制冷量包括：

12、根据当前的所述海拔高度信息对外部环境温度信息进行修正，以得到修正后的外部环境温度信息，以修正后的外部环境温度信息确定综合修正系数。

13、在一些实施方式中，定义修正后的外部环境温度信息为，当前的海拔高度信息为h，根据以下分段线性公式确定修正后的外部环境温度信息：

14、

15、其中,为未修正的外部环境温度；为单位海拔修正斜率，其中，； h1为第一预设海拔值；h2为第二预设海拔值；为根据海拔高度信息对外部环境温度信息的最大修正值，即当目前的海拔高度信息大于或等于h2时，的限幅取值最大为。

16、在一些实施方式中，所述基于所述装载率信息、所述货物类型信息、外部环境温度信息和当前海拔高度信息确定综合修正系数，并根据所述综合修正系数对所述冷库的基准制冷量进行修正，以得到目标制冷量，还包括：

17、根据所述装载率信息确定第一修正系数,根据所述货物类型信息确定第二修正系数,根据修正后的外部环境温度信息确定第三修正系数，根据所述海拔高度信息确定第四修正系数；

18、将所述第一修正系数、所述第二修正系数、所述第三修正系数和所述第四修正系数进行融合，得到综合修正系数；

19、根据所述综合修正系数k对冷库的基准制冷量进行修正，得到所述目标制冷量。

20、在一些实施方式中，所述综合修正系数k通过以下公式确认：

21、

22、其中，所述第一修正系数 k1根据装载率划分为三个等级：当装载率大于 80% 时，k1= 1.0；当装载率介于 40% 至 80% 时，k1= 0.8；当装载率小于 40% 时，k1= 0.6；

23、所述第二修正系数 k2根据货物类型划分为三个类别：冷冻肉类货物：k2= 0.8；普通食品货物：k2= 1.0；果蔬类货物：k2= 1.2；

24、所述第三修正系数 k3根据修正后的外部环境温度划分为三个区间：环境温度小于 15℃ 时，k3= 0.7；环境温度介于 15℃ 至 30℃ 时，k3= 1.0；环境温度 大于 30℃ 时，k3= 1.3；

25、所述第四修正系数 k4根据海拔高度划分为三个等级：海拔高度小于1500m 时，k4=1.0；海拔高度介于1500m 至 4000m 时，k4= 1.00 + 0.00008 × (h - 1500)；海拔高度大于 4000m 时，k4= 1.24。

26、在一些实施方式中，在所述相变蓄冷片内部嵌入柔性薄膜构造的温度传感器阵列，所述温度传感器阵列包括分布于所述相变蓄冷片的中心区域和四周边缘区域的多个温度传感器单元；

27、所述实时获取冷库中相变蓄冷片的实时荷电状态soc，还包括：

28、通过所述温度传感器阵列采集所述相变蓄冷片内部多点温度数据，根据多点温度数据反推确定所述相变蓄冷片的所述实时荷电状态soc，其中，所述实时荷电状态soc的取值范围为0%-100%。

29、在一些实施方式中，所述通过所述温度传感器阵列采集所述相变蓄冷片内部多点温度数据，根据多点温度数据反推确定所述相变蓄冷片的所述实时荷电状态soc，包括：

30、获取所述相变蓄冷片的中心区域温度和边缘区域温度；

31、计算当前中心区域与边缘区域的温差；

32、在所述温差 δt 的绝对值小于预设温差阈值时，判定所述相变蓄冷片处于全固态或全液态状态；其中，若低于所述相变蓄冷片的相变温度，判定 所述实时荷电状态soc 处于高位区间；若高于所述相变温度，判定所述实时荷电状态soc 处于低位区间；

33、在所述温差 δt 的绝对值大于等于所述预设温差阈值时，判定所述相变蓄冷片处于相变潜热交换阶段，根据所述温差的大小及持续时间估算当前所述相变蓄冷片的所述实时荷电状态soc。

34、在一些实施方式中，为所述冷库配置再生能源供电装置，所述再生能源供电装置可存储电能备用；

35、所述在所述实时荷电状态soc低于第一soc阈值的情况下，启动强制充冷模式，其中，启动所述强冷模式的条件还包括：

36、检测当前是否处于电价低谷时段或可再生能源供电充足时段；

37、在所述实时荷电状态soc低于所述第一soc阈值、且当前处于所述电价低谷时段或所述可再生能源供电充足时段时，启动所述强制充冷模式。

38、在一些实施方式中，所述基于相变蓄冷的冷库供冷控制方法还包括：

39、在所述强制充冷模式下，实时监测所述相变蓄冷片的所述实时荷电状态soc的soc变化率，并根据所述soc变化率动态调整压缩机的运行频率，以使充冷速率匹配所述相变蓄冷片的最佳充冷速率；

40、其中，实时计算单位时间内所述实时荷电状态soc的增量作为所述soc变化率；

41、将所述soc变化率与预设的目标变化率进行比较：

42、在所述soc变化率低于所述目标变化率时，提高压缩机的运行频率；

43、在所述soc变化率高于所述目标变化率时，降低压缩机的运行频率。

44、为了实现上述目的，本技术第二方面提供一种移动冷库，包括冷库和制冷控制系统，所述制冷控制系统包括：

45、信息采集模块，用于在货物装载时获取冷库的装载率信息和货物类型信息；

46、gps定位模块，用于在所述冷库运输或安装后获取冷库当前所在地的海拔高度信息；

47、温度检测模块，用于实时获取冷库当前所处环境区域的外部环境温度信息；

48、柔性薄膜构造的温度传感器阵列，嵌入于相变蓄冷片内部，所述温度传感器阵列包括分布于所述相变蓄冷片的中心区域和边缘区域的多个温度传感器单元，用于实时采集所述相变蓄冷片内部多点温度数据；

49、控制模块，分别与所述信息采集模块、所述gps定位模块、所述温度检测模块和所述温度传感器阵列通信连接，所述控制模块被配置为执行根据上述第一方面提供的基于相变蓄冷的冷库供冷控制方法。

50、与现有技术相比，本技术提供的基于相变蓄冷的冷库供冷控制方法及移动冷库至少包括以下有益效果：

51、本技术提供的基于相变蓄冷的冷库供冷控制方法将装载率信息、货物类型信息、外部环境温度信息和当前海拔高度信息四个维度作为移动冷库的制冷控制的综合修正系数，并以综合修正系数对冷库的基准制冷量进行修正，以得到目标制冷量。如此，相比传统的以环境温度作为单一维度的控制，本技术考虑到海拔高度、外部环境温度、装载率信息、货物类型信息对冷库的散热效果以及压缩机效率的影响，修正得到满足当前工况制冷需求的目标制冷量，提升了移动冷库在不同场景下的自适应性，以确保了高海拔地区制冷系统既不“过载”也不“欠冷”，有效避免了因“一刀切”控制导致的压缩机效率损失和设备过载风险，提升能源利用效率，避免能源浪费。

52、此外，基于相变蓄冷技术，本技术将相变蓄冷片的实时荷电状态soc作为启动强制充冷模式、纯释冷模式和协同模式的决策依据，相比现有技术中基于固定时间表的充冷方式，本技术的基于实时荷电状态soc的分级控制确保了充冷操作总是在“确有必要”时执行——相变蓄冷片确实需要补冷时才充、蓄冷片冷量充足时则完全停止压缩机，从而避免了“相变蓄冷片已满仍继续制冷”的过度充冷浪费，以及“相变蓄冷片已空却未及时补冷”的温度失控风险，极大地提升了能源利用率，确保移动冷库的制冷效果的同时实现节能。