一种供暖系统及其控制方法、装置、存储介质和程序产品与流程

本发明涉及控制领域，尤其涉及一种供暖系统及其控制方法、装置、存储介质和程序产品，属于节能型空调设备。

背景技术：

1、在建筑暖通空调系统中，热源的选择与末端散热形式的匹配直接决定了系统的能效比与运行经济性。常见的末端形式主要包括低温地暖与高温散热器：地暖系统通常要求供水温度较低（35~50℃），且供回水温差较小（≤10℃），这与空气源热泵的高效工作区间高度契合；而散热器系统往往需要较高的供水温度（＞50℃）及较大的供回水温差，相关技术中的燃气锅炉在此类工况下具有显著的温度调节优势。

2、相关技术中，为了兼顾初投资成本与长期运行费用，越来越多的项目采用空气源热泵与燃气锅炉组合的热源方案。然而，相关技术中的组合方式主要局限于简单的并联或串联固定架构，缺乏基于实时环境参数与经济因子的智能调控策略。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于相关技术中空气源热泵与燃气锅炉的组合方式局限于简单的并联或串联固定架构的问题，从而提供一种供暖系统及其控制方法、装置、存储介质和程序产品，属于节能型空调设备。

2、本发明一方面提供了一种供暖系统的控制方法，所述供暖系统包括至少两组空气源热泵和至少两组燃气锅炉；所述至少两组燃气锅炉并联，所述至少两组燃气锅炉中的每组燃气锅炉包括至少两台燃气锅炉；所述至少两组空气源热泵并联，所述至少两组空气源热泵中的每组空气源热泵包括至少两台空气源热泵；所述至少两组燃气锅炉的进水端并联后与至少两台锅炉水泵连接；所述至少两组空气源热泵的进水端并联后与至少两台热泵水泵连接；所述锅炉水泵的可调节流量范围大于所述热泵水泵的可调节流量范围；所述至少两组燃气锅炉的进水端管路上以及所述至少两组空气源热泵的进水端管路上分别设有控制阀；所述供暖系统，能够运行空气源热泵单独运行模式、燃气锅炉单独运行模式、空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式以及空气源热泵与燃气锅炉串联运行模式；所述控制方法，包括： 确定当前所处供暖周期；根据确定的当前所处供暖周期，确定当前的运行模式； 控制所述供暖系统进入确定的运行模式；根据当前的空气源热泵能效比、燃气锅炉的等效热泵能效比以及当前的供水温度和/或回水温度，执行空气源热泵和/或燃气锅炉的加载或减载。

3、可选地，所述供暖周期，包括：第一供暖周期、第二供暖周期、第三供暖周期和第四供暖周期，所述第一供暖周期、第二供暖周期、第三供暖周期和第四供暖周期的室外温度依次降低；根据确定的当前所处供暖周期，确定当前的运行模式，包括：若当前处于第一供暖周期或第二功能周期，则根据当前的燃气价格、电能价格和当日室外平均温度，确定进入空气源热泵单独运行模式或燃气锅炉单独运行模式；若当前处于第三供暖周期，则确定进入空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式；若当前处于第四供暖周期，则确定进入空气源热泵与燃气锅炉串联运行模式。

4、可选地，若当前处于第一供暖周期，则根据当前的燃气价格、电能价格和当日室外平均温度，确定当前的运行模式，包括：根据当前的燃气价格和电能价格计算当前的燃气锅炉等效热泵能效比，并获取当日室外平均温度对应的空气源热泵能效比；根据计算的当前的燃气锅炉等效热泵能效比以及获取的当日室外平均温度对应的空气源热泵能效比，确定当前的运行模式；其中，判断当前的燃气锅炉等效热泵能效比是否大于当日室外平均温度对应的空气源热泵能效比；若当前的燃气锅炉等效热泵能效比大于当日室外平均温度对应的空气源热泵能效比，则确定进入燃气锅炉单独运行模式，否则，确定进入空气源热泵单独运行模式。

5、可选地，控制所述供暖系统进入确定的运行模式，包括：若确定进入空气源热泵单独运行模式，则开启累计运行时间最短的一组空气源热泵，并对应开启一台累计运行时间最短的热泵水泵；若确定进入燃气锅炉单独运行模式，则开启累计运行时间最短的一组燃气锅炉，并对应开启一台累计运行时间最短的锅炉水泵；若确定进入空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式，则开启累计运行时间最短的一组空气源热泵和一组燃气锅炉，并分别对应开启一台累计运行时间最短的热泵水泵和一台累计运行时间最短的锅炉水泵；若确定进入空气源热泵与燃气锅炉串联运行模式，则开启累计运行时间最短的一组空气源热泵和一组燃气锅炉，并对应开启一台累计运行时间最短的热泵水泵。

6、可选地，根据当前的空气源热泵能效比、燃气锅炉的等效热泵能效比以及当前的供水温度和/或回水温度，执行空气源热泵和/或燃气锅炉的加载或减载，包括：若当前进入空气源热泵单独运行模式，则实时判断当前的空气源热泵能效比是否大于燃气锅炉的等效热泵能效比以及当前的供水温度和/或回水温度是否满足预设要求；若判断当前的空气源热泵能效比大于燃气锅炉的等效热泵能效比，且当前的供水温度和/或回水温度不满足预设要求且持续第一预设时间，则执行空气源热泵加载步骤；当所述至少两组空气源热泵全部开机运行时，若当前的供水温度或回水温度比设定温度高预设温度值且持续第二预设时间，则执行空气源热泵减载步骤；和/或，若当前进入燃气锅炉单独运行模式，则实时判断当前的空气源热泵能效比是否小于燃气锅炉的等效热泵能效比以及当前的供水温度和/或回水温度是否满足预设要求；若判断当前的空气源热泵能效比小于燃气锅炉的等效热泵能效比，且当前的供水温度和/或回水温度不满足预设要求且持续第一预设时间，则执行燃气锅炉加载步骤；当所述至少两组燃气锅炉全部开机运行时，若当前的供水温度或回水温度比设定温度高预设温度值且持续第二预设时间，则执行燃气锅炉减载步骤；和/或，若当前进入空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式或空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式，则判断当前的空气源热泵能效比是否大于等于燃气锅炉的等效热泵能效比以及当前的供水温度和/或回水温度是否满足预设要求；若判断当前的空气源热泵能效比大于等于燃气锅炉的等效热泵能效比，且当前的供水温度和/或回水温度不满足预设要求且持续第一预设时间，则先执行空气源热泵加载步骤，再执行燃气锅炉加载步骤；若判断当前的空气源热泵能效比小于燃气锅炉的等效热泵能效比，且当前的供水温度和/或回水温度不满足预设要求且持续第一预设时间，则先执行燃气锅炉加载步骤，再执行空气源热泵加载步骤；若当前的供水温度或回水温度比设定温度高预设温度值且持续第二预设时间，则执行空气源热泵减载步骤和/或执行燃气锅炉减载步骤；其中，若当前的空气源热泵能效比小于燃气锅炉的等效热泵能效比，则先执行空气源热泵减载步骤，再执行燃气锅炉减载步骤；若当前的空气源热泵能效比大于燃气锅炉的等效热泵能效比，则先执行燃气锅炉减载步骤，再执行空气源热泵减载步骤。

7、可选地，执行空气源热泵加载步骤，包括：执行空气源热泵加载步骤，包括：将每组空气源热泵中的各台主机的频率先逐一加载到第一预设频率后，再逐一加载到第二预设频率；和/或，执行空气源热泵减载步骤，包括：先逐一关闭累计运行时间最长的一组空气源热泵的主机，再关闭对应的控制阀，再对应关闭一台热泵水泵；和/或；执行燃气锅炉加载步骤，包括：将每组燃气锅炉中的各台锅炉的负荷率先逐一加载到第一预设负荷率后，再逐一加载到第二预设负荷率；和/或；执行燃气锅炉减载步骤，包括：先逐一关闭累计运行时间最长的一组燃气锅炉的每台锅炉，再关闭对应的控制阀，再对应关闭一台锅炉水泵。

8、可选地，还包括：若当前进入空气源热泵单独运行模式，则执行空气源热泵加载步骤后，当对应开启的水泵升频至预设的满载频率时，若无法满足空气源热泵单独运行要求，则切换至空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式；和/或；若当前进入燃气锅炉单独运行模式，则执行燃气锅炉加载步骤后，当对应开启的水泵升频至预设的满载频率时，若无法满足燃气锅炉单独运行要求，则切换至空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式；和/或；若当前进入空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式，当所述至少两组空气源热泵全部加载至预设的满载频率以及所述至少两组燃气锅炉全部加载至最大负荷率时，若当前的供水温度和/或回水温度仍然不满足预设要求，则进入空气源热泵与燃气锅炉串联运行模式。

9、可选地，还包括：当所述供暖系统在空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式或空气源热泵与燃气锅炉串联运行模式下运行时，根据未来预设时间段内的室外环境参数，确定所述空气源热泵是否将要结霜；若确定所述空气源热泵将要结霜，且燃气锅炉等效热泵能效比大于所述未来预设时间段内的室外平均温度对应的空气源热泵化霜能效比，则空气源热泵减载，燃气锅炉加载；若确定所述空气源热泵将要结霜，且燃气锅炉等效热泵能效比不大于所述未来预设时间段内的室外温度对应的空气源热泵化霜能效比，则空气源热泵不再加载。

10、本发明另一方面提供了一种供暖系统的控制装置，所述供暖系统包括至少两组空气源热泵和至少两组燃气锅炉；所述至少两组燃气锅炉并联，所述至少两组燃气锅炉中的每组燃气锅炉包括至少两台燃气锅炉；所述至少两组空气源热泵并联，所述至少两组空气源热泵中的每组空气源热泵包括至少两台空气源热泵；所述至少两组燃气锅炉的进水端并联后与至少两台锅炉水泵连接；所述至少两组空气源热泵的进水端并联后与至少两台热泵水泵连接；所述锅炉水泵的可调节流量范围大于所述热泵水泵的可调节流量范围；所述至少两组燃气锅炉的进水端管路上以及所述至少两组空气源热泵的进水端管路上分别设有控制阀；所述供暖系统，能够运行空气源热泵单独运行模式、燃气锅炉单独运行模式、空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式以及空气源热泵与燃气锅炉串联运行模式；所述控制装置，包括：第一确定单元，用于确定当前所处供暖周期；第二确定单元，用于根据所述第一确定单元确定的当前所处供暖周期，确定当前的运行模式；控制单元，用于控制所述供暖系统进入确定的运行模式；执行单元，用于根据当前的空气源热泵能效比、燃气锅炉的等效热泵能效比以及当前的供水温度和/或回水温度，执行空气源热泵和/或燃气锅炉的加载或减载。

11、可选地，所述供暖周期，包括：第一供暖周期、第二供暖周期、第三供暖周期和第四供暖周期，所述第一供暖周期、第二供暖周期、第三供暖周期和第四供暖周期的室外温度依次降低；所述第二确定单元，根据所述第一确定单元确定的当前所处供暖周期，确定当前的运行模式，包括：若当前处于第一供暖周期或第二功能周期，则根据当前的燃气价格、电能价格和当日室外平均温度，确定进入空气源热泵单独运行模式或燃气锅炉单独运行模式；若当前处于第三供暖周期，则确定进入空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式；若当前处于第四供暖周期，则确定进入空气源热泵与燃气锅炉串联运行模式。

12、可选地，所述第二确定单元，若当前处于第一供暖周期，则根据当前的燃气价格、电能价格和当日室外平均温度，确定当前的运行模式，包括：根据当前的燃气价格和电能价格计算当前的燃气锅炉等效热泵能效比，并获取当日室外平均温度对应的空气源热泵能效比；根据计算的当前的燃气锅炉等效热泵能效比以及获取的当日室外平均温度对应的空气源热泵能效比，确定当前的运行模式；其中，判断当前的燃气锅炉等效热泵能效比是否大于当日室外平均温度对应的空气源热泵能效比；若当前的燃气锅炉等效热泵能效比大于当日室外平均温度对应的空气源热泵能效比，则确定进入燃气锅炉单独运行模式，否则，确定进入空气源热泵单独运行模式。

13、可选地，所述控制单元，控制所述供暖系统进入确定的运行模式，包括：若确定进入空气源热泵单独运行模式，则开启累计运行时间最短的一组空气源热泵，并对应开启一台累计运行时间最短的热泵水泵；

14、若确定进入燃气锅炉单独运行模式，则开启累计运行时间最短的一组燃气锅炉，并对应开启一台累计运行时间最短的锅炉水泵；若确定进入空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式，则开启累计运行时间最短的一组空气源热泵和一组燃气锅炉，并分别对应开启一台累计运行时间最短的热泵水泵和一台累计运行时间最短的锅炉水泵；若确定进入空气源热泵与燃气锅炉串联运行模式，则开启累计运行时间最短的一组空气源热泵和一组燃气锅炉，并对应开启一台累计运行时间最短的热泵水泵。

15、可选地，所述执行单元，根据当前的空气源热泵能效比、燃气锅炉的等效热泵能效比以及当前的供水温度和/或回水温度，执行空气源热泵和/或燃气锅炉的加载或减载，包括：若当前进入空气源热泵单独运行模式，则实时判断当前的空气源热泵能效比是否大于燃气锅炉的等效热泵能效比以及当前的供水温度和/或回水温度是否满足预设要求；若判断当前的空气源热泵能效比大于燃气锅炉的等效热泵能效比，且当前的供水温度和/或回水温度不满足预设要求且持续第一预设时间，则执行空气源热泵加载步骤；当所述至少两组空气源热泵全部开机运行时，若当前的供水温度或回水温度比设定温度高预设温度值且持续第二预设时间，则执行空气源热泵减载步骤；和/或，若当前进入燃气锅炉单独运行模式，则实时判断当前的空气源热泵能效比是否小于燃气锅炉的等效热泵能效比以及当前的供水温度和/或回水温度是否满足预设要求；若判断当前的空气源热泵能效比小于燃气锅炉的等效热泵能效比，且当前的供水温度和/或回水温度不满足预设要求且持续第一预设时间，则执行燃气锅炉加载步骤；当所述至少两组燃气锅炉全部开机运行时，若当前的供水温度或回水温度比设定温度高预设温度值且持续第二预设时间，则执行燃气锅炉减载步骤；和/或，若当前进入空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式或空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式，则判断当前的空气源热泵能效比是否大于等于燃气锅炉的等效热泵能效比以及当前的供水温度和/或回水温度是否满足预设要求；若判断当前的空气源热泵能效比大于等于燃气锅炉的等效热泵能效比，且当前的供水温度和/或回水温度不满足预设要求且持续第一预设时间，则先执行空气源热泵加载步骤，再执行燃气锅炉加载步骤；若判断当前的空气源热泵能效比小于燃气锅炉的等效热泵能效比，且当前的供水温度和/或回水温度不满足预设要求且持续第一预设时间，则先执行燃气锅炉加载步骤，再执行空气源热泵加载步骤；若当前的供水温度或回水温度比设定温度高预设温度值且持续第二预设时间，则执行空气源热泵减载步骤和/或执行燃气锅炉减载步骤；其中，若当前的空气源热泵能效比小于燃气锅炉的等效热泵能效比，则先执行空气源热泵减载步骤，再执行燃气锅炉减载步骤；若当前的空气源热泵能效比大于等于燃气锅炉的等效热泵能效比，则先执行燃气锅炉减载步骤，再执行空气源热泵减载步骤。

16、可选地，所述执行单元，执行空气源热泵加载步骤，包括：将每组空气源热泵中的各台主机的频率先逐一加载到第一预设频率后，再逐一加载到第二预设频率；和/或，所述执行单元，执行空气源热泵减载步骤，包括：先逐一关闭累计运行时间最长的一组空气源热泵的主机，再关闭对应的控制阀，再对应关闭一台热泵水泵；和/或；所述执行单元，执行燃气锅炉加载步骤，包括：将每组燃气锅炉中的各台锅炉的负荷率先逐一加载到第一预设负荷率后，再逐一加载到第二预设负荷率；和/或；所述执行单元，执行燃气锅炉减载步骤，包括：先逐一关闭累计运行时间最长的一组燃气锅炉的每台锅炉，再关闭对应的控制阀，再对应关闭一台锅炉水泵。

17、可选地，还包括：切换单元；所述切换单元，用于若当前进入空气源热泵单独运行模式，则执行空气源热泵加载步骤后，当对应开启的水泵升频至预设的满载频率时，若无法满足空气源热泵单独运行要求，则切换至空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式；和/或；所述切换单元，用于若当前进入燃气锅炉单独运行模式，则执行燃气锅炉加载步骤后，当对应开启的水泵升频至预设的满载频率时，若无法满足燃气锅炉单独运行要求，则切换至空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式；和/或；所述切换单元，用于若当前进入空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式，当所述至少两组空气源热泵全部加载至预设的满载频率以及所述至少两组燃气锅炉全部加载至最大负荷率时，若当前的供水温度和/或回水温度仍然不满足预设要求，则进入空气源热泵与燃气锅炉串联运行模式。

18、可选地，还包括：第三确定单元，用于当所述供暖系统在空气源热泵与燃气锅炉并联运行模式或空气源热泵与燃气锅炉串联运行模式下运行时，根据未来预设时间段内的室外环境参数，确定所述空气源热泵是否将要结霜；调整单元，用于若所述第三确定单元确定所述空气源热泵将要结霜，且燃气锅炉等效热泵能效比大于所述未来预设时间段内的室外温度对应的空气源热泵化霜能效比，则空气源热泵减载，燃气锅炉加载；若所述第三确定单元确定所述空气源热泵将要结霜，且燃气锅炉等效热泵能效比不大于所述未来预设时间段内的室外温度对应的空气源热泵化霜能效比，则空气源热泵不再加载。

19、本发明又一方面提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现前述任一所述方法的步骤。

20、本发明再一方面提供了一种供暖系统，包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述任一所述方法的步骤。

21、本发明再一方面提供了一种供暖系统，包括前述任一所述的控制装置。

22、本发明再一方面提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述任一所述方法的步骤。

23、根据本发明的技术方案，应用于空气源热泵与燃气锅炉混合供热的暖通空调系统，通过实时采集室外气象参数、末端负荷需求、实时气电价格比和热泵能效，构建多模式动态决策算法，自动在纯空气源、纯锅炉、热泵与锅炉串联、热泵与锅炉并联四种运行模式间智能切换。

24、根据本发明的技术方案，针对串联系统可靠性低的缺陷，设计故障降级重构逻辑，确保单台设备故障时系统可无缝切换至单热源独立运行，保障供热连续性；同时采用变水温与变流量协同控制策略，根据当前最优运行模式动态调整供回水温差及水泵频率，避免固定温差导致的能源浪费，实现全气候区域下系统综合能效最大化与运行成本最小化。

25、根据本发明的技术方案，通过测算不同燃气锅炉+热泵配比，无论是温和的过渡季还是严寒冬季，都能得到不同地区经济性最高的方案，适用于不同气候区域。

26、根据本发明的技术方案，能够根据实时气象数据、负荷需求及气电价格比，得到燃气锅炉等效热泵的能效比cop，通过对比实时热泵能效，自动在纯空气源模式、纯锅炉模式、热泵—锅炉串联模式、热泵—锅炉并联模式之间无缝切换，确保系统在温和过渡季优先使用高效热泵，严寒冬季利用锅炉补热或串联提温，高电价/低气价时段灵活调整策略，使系统始终运行在最佳能效比cop区间，解决了单一模式或固定组合模式的能效瓶颈，并且具有节能效果。

27、根据本发明的技术方案，引入实时气电比计算模型，结合峰谷电价政策，自动选择当前时段综合运行成本最低的能源组合。例如，在电价低谷期或气价高峰期，系统自动倾向于最大化空气源热泵出力；反之则优先调用锅炉。这种策略有效应对了复杂多变的气候条件与剧烈波动的能源价格，显著降低全生命周期运行费用。