CN114992700A - 一种储能型新能源微网冷暖供应*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储能型新能源微网冷暖供应***,包括集中控制平台,对应集中控制平台设置有中低温槽式集热***,中低温槽式集热***连接有换热设备,换热设备连接有地热利用***、冷热循环***以及用户末端;还配置有新能源发电***以及配置于新能源发电***的电化学蓄能装置和电热蓄能装置;在供暖期,通过集中控制平台控制:中低温槽式集热***和地热利用***收集热量,通过换热设备换热至冷热循环***,进而给用户末端供热;在供冷期,通过集中控制平台控制:利用逆卡诺循环原理将地下能量换热至冷热循环***,进而给用户末端供冷。本发明***利用效率高,***稳定性强,供应保证率高,适用性强,具有一定的实用性。
Description
技术领域
本发明属于新能源综合利用辅助***技术领域,具体涉及一种储能型新能源微网冷暖供应***。
背景技术
新能源一直受到市场和人们的关注,实现能源的循环和再利用一直以来都是比较重要的技术理念,清洁能源供暖是指利用天然气、电、地热、太阳能、风能、工业余热、清洁化燃煤、核能等清洁化能源,通过高效用能***实现低排放、低能耗的取暖方式。当前,常用的清洁能源供暖方式有低温平板太阳能集热方式供暖、以地热能为冷/热源通过地源热泵***供冷/暖、工业余热综合利用供暖、天然气分布式能源冷/热/电联供***。
低温平板太阳能集热方式供暖,由于其自身的保温性能和集热方式,低温平板太阳能集热方式瞬时效率截距较低,热损系数较大,尤其在寒冷地区和电力供应不足的地区,容易发生设备故障或供应效率较低,无法有效提高供暖保证率,而且使用率低。以地热能为冷/热源通过地源热泵***供冷/暖,应用较常规的是初级浅层地热能,其本质原理是逆卡诺循环。利用地表外热层下部常温层温度基本恒定的特点,通过闭合U型管或者平面浅层循环的方式,从地下取出冷量/热量用于建筑物供冷/暖,在实际运行过程中,不考虑偏远地区施工难度大成本高的因素,在寒冷地区,由于夏季冷负荷低,冬季供暖时间长,在一个供暖/供冷季循环下,热负荷与冷负荷相差较大,无法实现冷热平衡的完美运行模式,长此下去,导致地埋管区域温度失去平衡,影响地源热泵机组的运行效率。另外,由于其本身电能消耗较大,需要稳定的电力供应,确保机组运行,对于缺少电力的偏远地区,满足其稳定运行,需要配套的微网***比较大,影响项目整体经济性。
天然气分布式能源的冷/热/电联供***,以及工业余热的利用***,属于清洁能源供暖,天然气在能源转型过程中有重大的战略意义,但在气源供应稳定性上,以及天然气分布式能源的冷/热/电联供***核心设备的选用上有一定的依赖性。而工业余热利用***,是以工业项目为依托,自身独立性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种储能型新能源微网冷暖供应***,解决了目前新能源供热/冷***的运行效率、冷热平衡度以及适用度有待进一步提高和优化的问题。
本发明所采用的技术方案是,
一种储能型新能源微网冷暖供应***,包括集中控制平台,对应集中控制平台设置有中低温槽式集热***,中低温槽式集热***连接有换热设备,换热设备连接有地热利用***、冷热循环***以及用户末端;还配置有新能源发电***以及配置于新能源发电***的电化学蓄能装置和电热蓄能装置;
在供暖期,集中控制平台控制中低温槽式集热***和地热利用***收集热量,通过换热设备换热至冷热循环***,进而给用户末端供热;
在供冷期,集中控制平台控制地热利用***利用逆卡诺循环原理将地下能量换热至冷热循环***,进而给用户末端供冷。
本发明的特点还在于;
中低温槽式集热***包括中低温槽式集热装置以及导热传输管道,换热设备连接导热传输管道。
中低温槽式集热装置以及导热传输管道之间还配置有集热循环***。
地热利用***包括地热利用装置和地热收集装置、以及配置于二者的地源循环***,地热利用装置连接至换热设备和用户末端。
冷热循环***包括蓄冷/热水箱和供冷/热水循环泵、以及与换热设备连接的冷热循环装置。
本发明的有益效果是:本发明一种储能型新能源微网冷暖供应***,可独立运行,对外依存度低,适用于电力供应不稳以及偏远、寒冷的重要场所;***整个过程为绿色能源,采用多种形式储能相结合,有效结合了地源侧的长周期储能、灵活的电化学、便于回收弃电的高品位电热储能、易储存的水储存等方式,分级利用了不同品位能量,设备及***的利用效率高,***稳定性强,供应保证率高;
采用逆卡诺循环工作原理的地源侧热泵,同时有效解决地下埋管冷热不平衡问题影响;本***由以储为主的电热一体化综合性***,配置灵活,稳定性强;输出冷、热、电及生活用热水,配置全面,适用性强。
附图说明
图1是本发明一种储能型新能源微网冷暖供应***的***结构示意图。
图中,1.中低温槽式集热装置,2.导热传输管道,3.集热循环***,4.换热设备,5.集中控制平台,6.电热蓄能装置,7.地热利用装置,8.地源循环***,9.冷热循环装置,10.蓄冷/热水箱,11.供冷/热水循环泵,12.新能源发电装置,13.电化学蓄能装置,14.地热收集装置,15.用户末端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明一种储能型新能源微网冷暖供应***进行进一步详细说明。
本发明一种储能型新能源微网冷暖供应***,请参阅图1,通过太阳能、风能、地热能以及储能***互补综合利用,提高供冷/热、供电可靠性,满足微网***用能需求;该***由中低温槽式集热***、导热传输管道2、集热循环***3、换热设备4、集中控制平台5、电蓄热装置6、地热利用装置7、地源循环***8、冷热循环装置9、蓄冷/热水箱10、供冷/热水循环泵11、新能源发电***12、电化学蓄能装置13、地热收集装置14、用户末端15等组成。通过收集、储存、集中控制、分级利用,形成一种储能型新能源微网冷暖电供应***的能量综合利用***,***设置集中控制平台5以及配置于集中控制平台的数据采集部分,收集负荷端能量需求,再通过集中控制平台5对各***进一步调度,避免了目前新能源或清洁能源供冷/暖电***运行效率低、***独立性不强、外部能源供应的依赖性较强、***冷热不平衡等问题。
新能源发电装置12包括目前常规成熟的太阳能光伏发电、风力发电及电储能配合使用。
不同类型的发电量,根据使用地资源条件进行配比。
集中控制平台5,包括区域用能需求收集管理及分析,并对各供能***进行输出调配,是该储能型新能源微网冷暖电供应***的控制中心。
电化学蓄能装置13,以平衡***内部用电设备及微网内用电需求为主进行配置,优先调配保障生活及生产用电需求。储能装置满足使用地最大使用负荷的输出能力,以及最大负荷条件下的输出时间。
电热蓄能装置6,以解决新能源电力***发电峰谷变化范围大的问题,将***溢出电力进行回收利用,可在需要时提供热量输出。通过电化学蓄能装置13、电热蓄能装置6以及冷热循环装置9,根据综合资源条件配置各类型储能装置规模,保证使用地用能需求。
风力发电量,需满足使用地夜间基本负荷,优选的,选取使用第夜间基本负荷的1-1.5倍,以保证储能装置调峰作用稳定可靠。
新能源热能收集***,由中低温槽式集热装置1以及导热传输管道2组成。
中低温槽式集热装置是一种自动跟踪太阳进行热量收集的装置,其特点是跟踪精度高、热效率高,设备结构采用自主设计的轻钢结构铆接结构。
热量收集采用低凝点低挥发性热媒,稳定传导***收集热量,避免了常规太阳能集热装置在寒冷地区使用的爆管、冻结等故障。
地热利用***,是新能源电力发生装置输出电力为基础能量,以地下恒温热量为冷/热源,在供冷期通过逆卡诺循环原理提供冷量;在供热期提供热量。
地热利用***包括地热利用装置7、地源循环***以及地热收集装置14组成。地热利用装置7是运用成熟稳定的螺杆机组制冷设备,地热收集装置14是埋在地下的自平衡管道***,地下换取能量的特点是稳定变化幅度小。
在当前较多地热利用***运行过程由于供暖与供冷周期的不匹配,造成供应比例失调,地源侧温度不平衡,导致地热利用装置效率低;在本***中,可通过热量收集装置,在特定条件下,对地源侧能量进行补充,将地源侧亦作为蓄热体进行储能。
具体地,本***主要能量为电能及热能收集两种方式,热能形式由中低温槽式集热装置1收集,利用其跟踪集热,设备整体热效率高的特点,提高***整体热效率。其收集的热量通过导热传输管道2将热量送至换热设备4。***所需电力,来自于新能源发电***12,并通过电化学蓄能装置13调节***输出的稳定性,通过电热蓄能装置6收集溢出能量。
在供暖期,供暖所需的热能通过两部分供给,一部分是来自中低温槽式集热***收集的热量,通过换热设备4换热后储存在蓄冷/热水箱10内;一部分是来自地热利用装置7,通过地热收集装置14将地下存储能量提取并转化,由集中控制平台5收集末端所需热量,调度供冷/热水循环泵11供给用户末端15所需热量。
需要特别注意的是,本实施例的供热运行过程中,还会出现发新能源发电***12送出的电量富裕,为减少新能源发电***12的弃电,本***设置电热蓄能装置6,将富裕电量收集储存,在夜间以及资源不足时补充使用,亦可提供末端所需生活热水。
在供冷期,通过逆卡诺循环原理将地下冷量用作推动力,将冷/热水循环泵11送来的水进一步降低温度,循环的水吸收冷量后储存在供冷/热水循环泵11内进行储存以备在资源条件较差时段供冷效果维持,用户末端15所需冷量由供冷/热水循环泵11供给。
需要特别注意的是,本实施例的供冷运行过程中,也会出现新能源发电***12送出的电量富裕,为减少新能源发电***12的弃电,本***设置的电化学蓄能装置13和电热蓄能装置6,将电能和热量储存,将富裕电量转化为供冷所需冷量在蓄冷/热水箱10内进行储存以备在资源条件较差时段供冷效果维持。
在不供冷期间,根据集中控制平台5监测数据,计算出地源侧在供冷/暖的能量差,在热量不平衡时,通过中低温槽式集热***收集热量或通过电热蓄能装置6收集弃电热量进行补充,形成时间较长的跨期能量存储。
需要注意的是,为保证***运行,***设置集中控制平台5,实时检测用户端及供能端的能量流。新能源发电***12合理配置不同形式发电装置,以互相补充发电量的不足,同时兼顾集中控制平台5的用电需求,通过多种形式的储能装置存储、输出能量,多种供能形式确保微网供能保证率。
本发明一种储能型新能源微网冷暖供应***,通过新能源电力产生的能量通过电力储存后,一部分直接供给用户端,另一部分给供能***循环提供动力,并通过合理储存综合利用,利用地下储存热量对***供应冷暖,在寒冷地区的冷热不平衡问题由新能源热能收集装置补充,集中控制平台收集用户端用能状态后分析并发出指令,动态调节各供能***运行状态,在一定程度上避免了目前常规新能源供冷/暖***运行效率低、***独立性差对外部依赖性强、***冷热不平衡等问题。可以较好地解决寒冷、偏远地区的日常生活保障问题,如边防、基站等人员长期居住,但条件比较艰苦的环境。提高冷暖电及生活热水供应的可靠性,具有较好的实用意义。
Claims (5)
1.一种储能型新能源微网冷暖供应***,其特征在于,包括集中控制平台(5),对应所述集中控制平台(5)设置有中低温槽式集热***,所述中低温槽式集热***连接有换热设备(4),所述换热设备(4)连接有地热利用***、冷热循环***以及用户末端(15);还配置有新能源发电***(12)以及配置于新能源发电***(12)的电化学蓄能装置(13)和电热蓄能装置(6);
在供暖期,所述集中控制平台(5)控制中低温槽式集热***和地热利用***收集热量,通过换热设备(4)换热至冷热循环***,进而给用户末端(15)供热;
在供冷期,所述集中控制平台(5)控制地热利用***利用逆卡诺循环原理将地下能量换热至冷热循环***,进而给用户末端(15)供冷。
2.根据权利要求1所述的一种储能型新能源微网冷暖供应***,其特征在于,所述中低温槽式集热***包括中低温槽式集热装置(1)以及导热传输管道(2),所述换热设备(4)连接导热传输管道(2)。
3.根据权利要求2所述的一种储能型新能源微网冷暖供应***,其特征在于,所述中低温槽式集热装置(1)以及导热传输管道(2)之间还配置有集热循环***(3)。
4.根据权利要求1所述的一种储能型新能源微网冷暖供应***,其特征在于,所述地热利用***包括地热利用装置(7)和地热收集装置(14)、以及配置于二者的地源循环***(8),所述地热利用装置(7)连接至换热设备(4)和用户末端(15)。
5.根据权利要求1所述的一种储能型新能源微网冷暖供应***,其特征在于,所述冷热循环***包括蓄冷/热水箱(10)和供冷/热水循环泵(11)、以及与换热设备(4)连接的冷热循环装置(9)。
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