本发明涉及建筑供暖，更具体涉及一种太阳能、风能蓄热储能控制设备系统及其能量匹配计算方法。
背景技术：
1、可再生能源与建筑结合利用方式是解决弃风弃光问题的重要途径。化石能源的紧缺，在一定程度上制约着经济和社会的发展，同时，大量化石能源的使用导致的全球生态破坏、气候变暖等问题日益突出，燃气“西气东输”和城乡“煤改气”项目中出现的气源供应不足等问题，使能源使用类型的改变迫在眉睫，可再生能源的利用成为解决此问题的重要途径，其中节能与环保是能源系统重要的衡量指标。节能也就意味着减排，绿色低碳转型是全球大势所趋和未来竞争高地。在国家大力利用可再生能源的趋势下，对风能、太阳能等可再生能源的利用越来越多，风能、太阳能发电装机容量占比逐年稳步上升。然而，现阶段，大规模、高比例的可再生能源发电并网尚存在一定的技术瓶颈，影响其消纳比例。此外，由于易受自然条件的影响，可再生能源发电一般具有随机性和波动性，这会影响到电网中电力平衡的维持。同时，可再生能源电力市场交易机制不成熟等问题也随之产生。因此，提高电力系统消纳可再生能源的能力已成为能源结构转型进程中的当务之急。在全球气候变化问题的局面下，建筑行业同时也面临着绿色低碳转型，可再生能源与建筑相结合的形式也成热点研究问题，同时，可再生能源与建筑相结合的方式也成为解决弃风弃光问题的一种重要途径。
2、可再生能源与建筑结合利用及其能量匹配计算方法是解决弃风弃光问题的关键技术。据相关研究中所阐述的我国风力发电及光伏发电容量系数状况可知，从地域方面来看，我国风能资源丰富的地区主要分布在华北、东北、西北地区。但受到经济社会发展水平和人口数量的制约，当地用电需求不足以消纳大量可再生能源；同时，现有的电网规划难以满足大量可再生能源并网的需求，导致可再生能源上网增速与电站建设速度不匹配，跨区域配电网建设改造与可再生能源的发展不协调，以至于这些电力资源不能被很好地输送到用电负荷中心地区而造成浪费，同时，可再生能源发电存在随机性和间歇性的缺点。然而，当可再生能源与建筑结合利用时，太阳能、风能等能源被转换成电能，可以通过多样化的储能方式直接或间接的供建筑用能消耗，减少了对电网的负荷。并且，可再生能源与建筑相结合的能量匹配计算方法也有效的避免了可再生能源的利用浪费或者不足的情况，有利的助于对弃风弃光问题的缓解。
3、建筑供能上做到合理、安全、高效能的利用可再生能源，提高可再生能源利用率。随着人类生活质量的提高,建筑在其使用过程中所消耗的能量在人类社会生活总能耗中所占的比例越来越高。并且，建筑室内环境的舒适度成为越来越多人的需求,可以预测到建筑能耗所占的能源比例将会不断提高。目前,建筑节能的方式多种多样,大致可分为三大类。一是建筑内节能,主要包括建筑室内空调、暖气的合理使用等方式来节能；二是建筑内持能,主要是通过对建筑围护结构性能的研究,减小建筑室内向外界的耗能；三是建筑能源利用效率,即在建筑供能上做到合理、有效的利用能源以提高能源的利用率。本系统中，建筑利用太阳能和风能进行发电，将电能转换为热能存储在蓄热储能体中，可以大大提高对电能的利用率，正是因为蓄热储能体可以把电能转换的热能存储在蓄热储能体中，故而光伏、风电发电蓄热储能系统无需配置大容量的动力锂电池组。这就是说太阳能、风能蓄热储能系统，既可以大大降低光伏、风电发电储能系统的成本造价，又可以解决部分冬季采暖的问题，而在另一方也可以解决部分的用电，既以合理、安全、高效的方式利用了可再生能源，也提高了可再生能源的利用率。
4、许多学者也提出相关可再生能源与建筑相结合的蓄热系统，如中国专利cn202310048864.x中公开的新体系太阳能加热土壤蓄热增温系统，中国专利cn202211721510.9中公开的耦合跨季节土壤蓄热的超算中心余热和太阳能供暖系统等。在目前各学者提出的系统中，利用太阳能与地源热泵的结合进行蓄热供暖系统的介绍，缺少系统与建筑本体的整体考虑，也没有提出适用于建筑的太阳能、风能蓄热储能控制系统及其能量匹配计算方法。
技术实现思路
1、本发明提供一种太阳能、风能蓄热储能控制设备系统及其能量匹配计算方法，利用建筑的可再生能源系统(太阳能系统和风能系统)对建筑地下基础内介质进行储热蓄能，并对建筑室内进行供暖的控制系统及其能量匹配计算。
2、本发明提供了一种光伏、风力发电建筑基础蓄热系统的使用方法，包括步骤：
3、利用光伏组串和/或风力发电机进行发电；
4、将电力通过加热构件加热基础蓄能系统进行蓄热，所述基础蓄能系统的顶部接触建筑的地面板；
5、基础蓄能系统将热量传递给建筑地面对建筑内部空间进行供暖；
6、计算建筑内部空间供暖所需的电能wc与光伏组串和/或风力发电机所产生总电能wt的关系：
7、当wc＝wt时，所产生总电能全部用于基础蓄能系统进行蓄热；
8、当wc<wt时，富余的电能提供其他负荷的供电或输送至电网；
9、当wc>wt时，从电网取电补充用于基础蓄能系统进行蓄热。
10、进一步地，建筑内部空间供暖所需的电能wc通过如下公式计算：
11、式中：
12、k1为围护结构中墙体的传热系数、a1为围护结构中墙体的面积、k2为围护结构中屋顶的传热系数、a2为围护结构中屋顶的面积、to为室外平均温度、ti为室内设定目标温度、he为围护结构热量损耗时长、ca为室内空气的比热容、ma为室内空气的质量、t2为设备系统设定室内空气所需达到的温度、t1为传感器测得室内空气初始的温度、ηf为室内地板传热效率、ηg为基础蓄能模块内介质传热效率。
13、进一步地，所产生总电能wt通过如下公式计算：
14、式中：
15、wt为太阳能光伏系统与风力系统总发电量、h为当地日平均辐射量、
16、as为光伏板面积、ηs为光伏组件转换效率、α1为光伏组件长期运行的衰减系数、α2为灰尘遮挡组件及温度升高造成组件功率下降修正、α3为线路修正、α4为逆变器效率、α5为光伏板朝向及倾斜角修正系数、ρ为空气密度、v为风速、aw为风轮面积、cp为风轮效率、ηw为发电效率、hw为风机发电时长。
17、进一步地，基础蓄能系统的体积vn通过如下公式计算：
18、式中：
19、vn为基础蓄能模块的体积、cn为基础蓄能模块中介质的比热容、ρn为基础蓄能模块中介质的密度、t4为传感器测得基础蓄能模块内初始温度、t3为传感器测得基础蓄能模块内目标温度、k1为围护结构中墙体的传热系数、a1为围护结构中墙体的面积、k2为围护结构中屋顶的传热系数、a2为围护结构中屋顶的面积、to为室外平均温度、ti为室内设定目标温度、he为围护结构热量损耗时长、ca为室内空气的比热容、ma为室内空气的质量、t2为设备系统设定室内空气所需达到的温度、t1为传感器测得室内空气初始的温度、ηf为室内地板传热效率、ηg为基础蓄能模块内介质传热效率。
20、进一步地，加热构件功率ph通过如下公式计算：
21、
22、式中：
23、ph为板式加热模块功率、hh为板式加热器工作时长、k1为围护结构中墙体的传热系数、a1为围护结构中墙体的面积、k2为围护结构中屋顶的传热系数、a2为围护结构中屋顶的面积、to为室外平均温度、ti为室内设定目标温度、he为围护结构热量损耗时长、ca为室内空气的比热容、ma为室内空气的质量、t2为设备系统设定室内空气所需达到的温度、t1为传感器测得室内空气初始的温度、ηf为室内地板传热效率、ηg为基础蓄能模块内介质传热效率。
24、进一步地，太阳能光伏系统光伏板面积通过如下公式计算：
25、式中：as为光伏板面积、k1为围护结构中墙体的传热系数、a1为围护结构中墙体的面积、k2为围护结构中屋顶的传热系数、a2为围护结构中屋顶的面积、to为室外平均温度、ti为室内设定目标温度、he为围护结构热量损耗时长、ca为室内空气的比热容、ma为室内空气的质量、t2为设备系统设定室内空气所需达到的温度、t1为传感器测得室内空气的温度、ηf为室内地板传热效率、ηg为基础蓄能模块内介质传热效率、h为当地日平均辐射量、ηs为光伏组件转换效率、α1为光伏组件长期运行的衰减系数、α2为灰尘遮挡组件及温度升高造成组件功率下降修正、α3为线路修正、α4为逆变器效率、α5为光伏板朝向及倾斜角修正系数、ρ为空气密度、v为风速、aw为风轮面积、cp为风轮效率、ηw为发电效率、hw为风机发电时长。
26、本发明还提供一种太阳能、风能蓄热储能控制设备系统，包括：
27、太阳能光伏发电板及风力发电机，用于进行发电；
28、基础蓄能系统，设于建筑底部，内部设有加热构件以通过电力进行加热蓄能，所述基础蓄能系统的顶部接触建筑的地面板以向所述建筑内部空间放热；
29、控制柜，所述控制柜用于实现一种太阳能、风能蓄热储能控制的能量匹配计算方法以进行电力调控。
30、进一步地，所述基础蓄能系统包括：蓄热储能建筑基础结构构件系统和基础蓄热储能介质及其构件，所述基础蓄热储能介质及其构件在所述蓄热储能建筑基础结构构件系统中填充设置，所述加热构件设于所述基础蓄热储能介质及其构件中。
31、进一步地，所述太阳能、风能蓄热储能控制设备系统包括电力智能控制系统，所述电力智能控制系统包括：
32、光伏组串，用于将太阳能变为直流电能；
33、风力发电机，用于将风能变为交流电能；
34、风电控制器，用于将风力发电机发出的交流电变流为直流电；
35、储能电池组，包括电池管理单元和动力电池组，用于将直流电能储存在动力电池组中，同时通过逆变器将存储的电能释放到用电设备和电网中；
36、储能变流器，用于实现电能的变换与调节管理；
37、制热控制器，当制热控制器的输入电能为交流电能时，制热控制器以调节电压有效值方式，控制制热电流的大小，从而达到控制制热量的目的；当制热控制器的输入电能为直流电能时，制热控制器以调脉宽占空比的方法，调节电压有效值，进而调节制热电流的大小，达到控制制热量的目的，实现对建筑基础温度的调节；
38、当光伏组串和/或风力发电机所产生总电能大于系统提供室内供暖所消耗的电能时，富余的电能提供其他负荷的供电或输送至电网；当光伏组串和/或风力发电机所产生总电能小于系统提供室内供暖所消耗的电能时，系统从电网取电提供室内供暖
39、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
40、本专利有效利用可再生能源进行发电并进行地下蓄热控制以提供室内的供暖，太阳能与风能系统可以相互补充提供比单一能源形式更加稳定的供能来源，并把能量以热量形式储存至基础内来提供夜晚室内的供暖，实现了室内温度场全天时序的均匀分布和跨日夜能量调配，并实现了跨季节储存热量，在夏季等太阳能充足的季节，将太阳能转化成热能提前给基础内介质蓄热，将热量保存到冬季供室内采暖，极大减少了冬季对能源和电网的负荷，提高了可再生能源利用的效率，提高了建筑用能的绿色环保性。同时，并提供了一种太阳能、风能蓄热储能控制系统的能量匹配计算方法。
1.一种太阳能、风能蓄热储能控制的能量匹配计算方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的一种太阳能、风能蓄热储能控制的能量匹配计算方法，其特征在于，建筑内部空间供暖所需的电能wc通过如下公式计算：
3.根据权利要求2所述的一种太阳能、风能蓄热储能控制的能量匹配计算方法，其特征在于，所产生总电能wt通过如下公式计算：
4.根据权利要求1所述的一种太阳能、风能蓄热储能控制的能量匹配计算方法，其特征在于，基础蓄能系统的体积vn通过如下公式计算：
5.根据权利要求1所述的一种太阳能、风能蓄热储能控制的能量匹配计算方法，其特征在于，加热构件功率ph通过如下公式计算：
6.根据权利要求1所述的一种太阳能、风能蓄热储能控制的能量匹配计算方法，其特征在于，
7.一种太阳能、风能蓄热储能控制设备系统，其特征在于，包括：太阳能光伏发电板及风力发电机，用于进行发电；
8.根据权利要求7所述的一种太阳能、风能蓄热储能控制设备系统，其特征在于，所述基础蓄能系统包括：蓄热储能建筑基础结构构件系统、基础蓄热储能介质及其构件，所述基础蓄热储能介质及其构件在所述蓄热储能建筑基础结构构件系统中填充设置，所述加热构件设于所述基础蓄热储能介质及其构件中。
9.根据权利要求7所述的一种太阳能、风能蓄热储能控制设备系统，其特征在于，所述太阳能、风能蓄热储能控制设备系统包括电力智能控制系统，所述电力智能控制系统包括：
