本发明涉及热泵节能控制，具体为光伏驱动下的热泵无菌热水制备自适应节能控制装置。
背景技术：
1、热泵无菌热水制备自适应节能控制装置是一种创新的能源利用与热水供应设备，它整合了光伏发电、热泵制热和热水处理等多项技术，旨在提供高效、节能且无菌的热水供应解决方案，在建筑行业、医疗行业具有广泛的应用前景。
2、经检索，根据中国专利公开号为cn116007232a的发明专利中公开了热泵控制方法、装置、设备和存储介质，该发明专利中的热泵控制方法与装置是通过响应热泵控制请求，采集目标热泵系统的热泵运行参数、太阳能信号和系统出水温度，所述热泵运行参数包括：系统高压压力、系统低压压力、室内冷媒进管温度、室内冷媒出管温度、室外冷媒进管温度和室外冷媒出管温度；根据所述目标热泵系统的热泵能效系数和所述热泵运行参数计算所述目标热泵系统的系统热泵能效；根据所述系统热泵能效、所述系统出水温度和所述太阳能信号调节所述目标热泵系统的制热状态。实现根据热泵出水温度、热泵能效和光照情况自适应地调整热泵系统的压缩机、太阳能模块、光伏模块和辅助电热模块的制热状态，有效提高热泵系统的系统可靠性和节能效果。
3、但是该热泵控制方法与装置未实现多能源协同与储能精细化控制，仅能被动响应当前太阳能信号，能源调度灵活性差，并且无法根据环境温度-水温差值动态调节压缩机频率，易导致能耗浪费问题，以及无法提前预测未来热负荷，只能被动响应当前水温需求，无法制定提前制热计划，容易存在高峰时段制热不及时或能耗激增的问题，故而提出光伏驱动下的热泵无菌热水制备自适应节能控制装置。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本发明提供了光伏驱动下的热泵无菌热水制备自适应节能控制装置，具备精细化能源协同管理并实现动态调控与预测优化的优点，解决了上述背景技术中现有热泵控制方法与装置在实现多能源协同与储能精细化控制方面需要进一步改进的问题。
3、(二)技术方案
4、为实现上述精细化能源协同管理并实现动态调控与预测优化的目的，本发明提供如下技术方案：光伏驱动下的热泵无菌热水制备自适应节能控制装置，包括以光伏发电组件、热泵机组与热水系统组成的基础设施部分，还包括有控制中心模块、设备感知监测模块与热水供应监控模块；
5、所述控制中心模块包括工业plc控制器，所述工业plc控制器配置有嵌入式软件操作系统，所述嵌入式软件操作系统数据连接有人机交互界面；
6、所述设备感知监测模块包括用于实时监测光伏发电组件的发电状态的光伏发电监测单元，用于监测电力系统中电能流动的用电监测模块，以及用于监测热泵机组工作状态的热泵监测模块；
7、所述热水供应监控模块包括用于监测热水系统的热水储存监测模块，以及用于监测水质状态的水质监测模块。
8、优选的，所述光伏发电组件包括多个光伏组件形成发电单元的光伏板阵列，作为电力变换单元的mppt控制器与混合型逆变器，作为能量管理单元并配置电池管理系统的蓄电池组，以及作为配电单元的交直流配电柜与智能电表；
9、所述交直流配电柜包括直流配电柜与交流配电柜，所述直流配电柜设置于光伏阵列的多路输入，并配备直流断路器、防雷器与熔断器，用于直流侧的电能分配和保护，所述交流配电柜设置于混合型逆变器的输出端，用于分配逆变器输出的交流电，交流配电柜集成有并网接口与交流断路器，所述智能电表安装于并网点，用于精确计量系统电能交换。
10、优选的，所述热泵机组包括空气源热泵与热泵控制器，还包括压缩机与风机，所述空气源热泵接入有蒸发器，所述压缩机接入有冷凝器，所述蒸发器接入有节流装置，所述节流装置中循环流动有制冷剂。
11、优选的，所述热水系统包括热储水箱与循环水泵，所述热储水箱的内壁固定安装有换热管，还包括作为无菌处理单元的紫外线灭菌器、臭氧发生器、高温旁路装置与水处理设备，所述热储水箱为承压式不锈钢结构，内壁涂覆有防腐涂层；
12、所述紫外线灭菌器安装于热储水箱的出水口管路上，所述臭氧发生器安装于热储水箱的顶部，所述高温旁路装置通过管路对热储水箱中的储水加热至巴氏灭菌温度，用于杀菌处理并消除生物膜，所述水处理设备包括接入热储水箱循环管路的过滤器与软化器，用于去除颗粒物，以防止水箱结垢。
13、优选的，所述工业plc控制器设置有多路模拟量与数字量接口，用于分析处理输入信号并输出对应的指令信号，在所述嵌入式软件操作系统部署有运行控制算法，用于实现能源协调、热泵变频驱动以及负荷预测与优化控制，所述人机交互界面包括本地显示屏以及远程云平台与app端，用于数据可视化和参数设置操作。
14、优选的，所述光伏发电监测单元包括安装在光伏板阵列上同一平面与同一角度的辐照度传感器，在所述光伏板阵列的背面固定有第一温度传感器，接入所述mppt控制器直流输入端口的直流电压传感器与直流电流传感器；
15、所述用电监测模块包括接入蓄电池组接线端子的电池电压传感器与电池电流传感器，以及接入电力系统与公共电网并网点的交流电量计量模组。
16、优选的，所述热泵监测模块包括分别安装在压缩机的吸气管与排气管检修阀的吸气压力传感器与排气压力传感器，采用管箍式安装在蒸发器与冷凝器管路的第二温度传感器，以及安装在空气源热泵上的温湿度传感器。
17、优选的，所述热水储存监测模块包括以热储水箱的高度方向自上而下分层安装的第三温度传感器，安装在热水系统的主供水管与回水管上的流量计，以及安装在热储水箱内顶壁的液位传感器；
18、所述水质监测模块包括安装在热水系统出水端的第四温度传感器，以插入式安装在热储水箱内部与循环水管路旁路中的余氯与臭氧浓度传感器，对主水路管道采用旁路安装的总有机碳分析仪，以及安装在紫外线灭菌器出口腔体中的紫外线强度传感器。
19、(三)有益效果
20、与现有技术相比，本发明提供了光伏驱动下的热泵无菌热水制备自适应节能控制装置，具备以下有益效果：
21、该光伏驱动下的热泵无菌热水制备自适应节能控制装置，通过构建完整技术闭环，将光伏发电-热泵制热-热水储存-无菌处理整合为一体化系统，实现光伏-热泵-热水-无菌的全链条覆盖，基于光伏发电效率最大化与电网互动与成本优化实现储能精细化控制,多能源最优协同，进而提升节能效果，并采用高精度控制算法：实现动态调节与预测优化，进一步提升系统稳定性。
1.光伏驱动下的热泵无菌热水制备自适应节能控制装置，包括以光伏发电组件(1)、热泵机组(2)与热水系统(3)组成的基础设施部分，其特征在于：还包括有控制中心模块(4)、设备感知监测模块(5)与热水供应监控模块(6)；
2.根据权利要求1所述的光伏驱动下的热泵无菌热水制备自适应节能控制装置，其特征在于：所述光伏发电组件(1)包括多个光伏组件形成发电单元的光伏板阵列(101)，作为电力变换单元的mppt控制器(102)与混合型逆变器(103)，作为能量管理单元并配置电池管理系统的蓄电池组(104)，以及作为配电单元的交直流配电柜(105)与智能电表(106)；
3.根据权利要求1所述的光伏驱动下的热泵无菌热水制备自适应节能控制装置，其特征在于：所述热泵机组(2)包括空气源热泵(201)与热泵控制器(202)，还包括压缩机(203)与风机(207)，所述空气源热泵(201)接入有蒸发器(204)，所述压缩机(203)接入有冷凝器(205)，所述蒸发器(204)接入有节流装置(206)，所述节流装置(206)中循环流动有制冷剂。
4.根据权利要求1所述的光伏驱动下的热泵无菌热水制备自适应节能控制装置，其特征在于：所述热水系统(3)包括热储水箱(301)与循环水泵(302)，所述热储水箱(301)的内壁固定安装有换热管(303)，还包括作为无菌处理单元的紫外线灭菌器(304)、臭氧发生器(305)、高温旁路装置(306)与水处理设备(307)，所述热储水箱(301)为承压式不锈钢结构，内壁涂覆有防腐涂层；
5.根据权利要求1所述的光伏驱动下的热泵无菌热水制备自适应节能控制装置，其特征在于：所述工业plc控制器(401)设置有多路模拟量与数字量接口，用于分析处理输入信号并输出对应的指令信号，在所述嵌入式软件操作系统(402)部署有运行控制算法，用于实现能源协调、热泵变频驱动以及负荷预测与优化控制，所述人机交互界面(403)包括本地显示屏以及远程云平台与app端，用于数据可视化和参数设置操作。
6.根据权利要求2所述的光伏驱动下的热泵无菌热水制备自适应节能控制装置，其特征在于：所述光伏发电监测单元(501)包括安装在光伏板阵列(101)上同一平面与同一角度的辐照度传感器(5011)，在所述光伏板阵列(101)的背面固定有第一温度传感器(5012)，接入所述mppt控制器(102)直流输入端口的直流电压传感器(5013)与直流电流传感器(5014)；
7.根据权利要求3所述的光伏驱动下的热泵无菌热水制备自适应节能控制装置，其特征在于：所述热泵监测模块(503)包括分别安装在压缩机(203)的吸气管与排气管检修阀的吸气压力传感器(5031)与排气压力传感器(5032)，采用管箍式安装在蒸发器(204)与冷凝器(205)管路的第二温度传感器(5033)，以及安装在空气源热泵(201)上的温湿度传感器(5034)。
8.根据权利要求4所述的光伏驱动下的热泵无菌热水制备自适应节能控制装置，其特征在于：所述热水储存监测模块(601)包括以热储水箱(301)的高度方向自上而下分层安装的第三温度传感器(6011)，安装在热水系统(3)的主供水管与回水管上的流量计(6012)，以及安装在热储水箱(301)内顶壁的液位传感器(6013)；