一种集成系统及方法与流程

本发明涉及控制领域，尤其涉及一种集成系统及方法。

背景技术：

1、随着全球能源短缺和环境污染问题的日益加剧，节能减排已成为全球范围内广泛关注的焦点。建筑能耗在全球能源消耗中占据了相当大的比例，尤其是在供暖、制冷以及生活热水的需求上，能耗比重尤其突出。为了提高能源利用效率、减少碳排放，亟需一种能解决上述问题的集成系统。

2、现有技术中存在着上述集成系统，但其存在如下技术问题：缺乏对不同温度区间的热源和冷源的精确分配与调控，在负荷分配方面缺乏智能优化手段，无法根据能量转换设备的实际效率动态调整各级能量转换设备的负荷分配，进一步增加了能耗；回收的余热通常被浪费，不能用于热水加热或其他能源利用，导致系统的能量利用率偏低。

技术实现思路

1、本发明提供一种集成系统及方法，以解决现有技术缺乏对不同温度区间的热源和冷源的精确分配与调控，在负荷分配方面缺乏智能优化手段，无法根据能量转换设备的实际效率动态调整各级能量转换设备的负荷分配，进一步增加了能耗；以及回收的余热通常被浪费，不能用于热水加热或其他能源利用，导致系统的能量利用率偏低的问题。

2、本发明的一种集成系统及方法，具体包括以下技术方案：

3、一种集成方法，包括以下步骤：

4、s1、采集并整合环境和负荷信息数据，生成时间序列数据集；基于时间序列数据集，对未来负荷进行初步预测，得到负荷预测结果；对负荷预测结果进行修正，并基于能量转换设备的负荷权重优化负荷分配使能量转换设备的负荷与效率相匹配，得到能量转换设备的初步最优负荷分配；

5、s2、通过反馈优化动态调整能量转换设备的负荷权重，得到更新后的能量转换设备的负荷权重；基于更新后的能量转换设备的负荷权重，进行能量反馈校正，得到系统总能耗；在能量反馈校正之后，对负荷分配进行综合判断。

6、优选的，所述s1，具体包括：

7、基于时间序列数据集，通过非线性自回归模型对未来负荷进行初步预测。

8、优选的，所述s1，具体包括：

9、非线性自回归模型的具体公式为：

10、，

11、其中，是对未来时刻的负荷预测结果；为激活函数；是时刻的外部空气温度；是时刻的室内温度；是时刻用户对生活热水的需求量；是时刻的外部空气湿度；是第级能量转换设备在时间时的工作状态；、、、、是非线性自回归模型的权重系数。

12、优选的，所述s1，具体包括：

13、通过引入微分和积分项修正负荷预测结果，具体公式为：

14、，

15、其中，是经过修正的对未来时刻的负荷预测结果；和是修正系数；微分项 表示负荷变化的瞬时速率；积分项用于引入历史负荷的累积效应；是时间积分变量。

16、优选的，所述s1，具体包括：

17、基于修正后的负荷预测结果优化能量转换设备的负荷分配，通过以下优化公式进行：

18、，

19、其中，是第级能量转换设备在时刻的负荷；是第级能量转换设备的效率；是能量转换设备的级数；是用于约束能量转换设备负荷分配的乘子；是经过修正的对未来时刻的负荷预测结果。

20、优选的，所述s1，具体包括：

21、在优化负荷分配的过程中，使用乘子构造辅助函数，通过对辅助函数求导，得到能量转换设备的初步最优负荷分配。

22、优选的，所述s2，具体包括：

23、根据实时的运行数据和各个能量转换设备的实际表现，对能量转换设备的负荷权重进行调整，负荷权重表示每个能量转换设备承担的总负荷比例；具体的调整公式如下：

24、，

25、其中，是更新后的第级能量转换设备的负荷权重；是更新前的第级能量转换设备的负荷权重；为学习率；为辅助函数的二阶导数；是负荷分配平衡系数；是第级能量转换设备的负荷权重；是第级能量转换设备的负荷权重。

26、优选的，所述s2，具体包括：

27、在能量反馈校正之后，对能量转换设备的工作状态进行实时调控，计算出供暖系统的负荷需求，并在能量转换设备间动态调配热量。

28、一种集成系统，包括以下部分：

29、环境传感器网络模块、非线性负荷预测模块、负荷分配模块、控制模块、反馈优化模块、能量反馈校正模块；

30、环境传感器网络模块，实时采集集成系统外部的环境数据和建筑内部的温度状态、用户热水需求以及能量转换设备的运行状态的数据，并将采集的数据整合到时间序列数据集，与非线性负荷预测模块相连；

31、非线性负荷预测模块，通过非线性自回归模型，基于时间序列数据集，对未来的负荷进行初步预测，并对负荷预测结果进行修正，输出修正后的负荷预测结果到负荷分配模块；

32、负荷分配模块，根据修正后的负荷预测结果对各级能量转换设备的负荷进行优化分配，得出每个能量转换设备的初步最优负荷分配，将初步最优负荷分配传递给控制模块；

33、控制模块，执行负荷分配模块计算得到的初步最优负荷分配，动态调整各级能量转换设备的运行状态和负荷比例，将各能量转换设备的实际运行数据反馈给反馈优化模块；

34、反馈优化模块，实时接收能量转换设备的运行数据，并对集成系统的负荷权重进行动态调整，将更新后的负荷权重传递给能量反馈校正模块；

35、能量反馈校正模块，计算集成系统的总能耗。

36、本发明的技术方案的有益效果是：

37、1、本发明通过多级能量转换设备的设计，将外部环境中的不同温度热源和冷源进行多层次的热交换，确保每一级能量转换设备的负荷分配都与其效率相匹配；通过负荷预测、修正以及lagrange乘子法优化，集成系统得以动态调配各级能量转换设备的负荷，从而实现了各能量转换设备的效率最大化，高效的能量转换设备承担了更多的负荷，而低效能量转换设备负担较少，减少了能量浪费。

38、2、集成系统在运行过程中，通过实时监控外部环境数据、室内温度和热水需求，并结合反馈优化，能够自适应地对能量转换设备的负荷权重进行动态调整；每次负荷分配后，集成系统基于实时的运行数据和各个能量转换设备的实际表现进行调整，以应对环境条件的变化，确保各级能量转换设备始终处于最优负荷分配状态，使得集成系统能够适应不同的工况，特别是在极端温度变化的环境下，依然能够保持高效运行。

39、3、集成系统通过多模式运行的设计，能够根据季节变化和用户需求，智能切换供应模式；集成系统不仅能够根据环境温度的变化自动调整各级能量转换设备的负荷，还能在制冷模式下通过余热回收技术对生活热水进行加热，实现了制冷与热水供应的协同工作。这种灵活的多模式切换设计，使得集成系统能够在不同季节和环境下有效运行，提升了集成系统的多功能性和实用性。

40、4、通过引入能量反馈校正模块，能够实时计算系统总能耗，并进行能量平衡校正；通过能量反馈校正公式，综合考虑历史能耗和瞬时能耗的变化趋势，并通过能量回收，进一步降低了系统的能耗；通过积分和微分项的调整，能够在长期和短期内都保持能量的稳定利用，确保集成系统运行时的能耗始终处于最优状态，减少了能源浪费，提升了集成系统的整体能效。