CN105371343A - 利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统及其用法 - Google Patents
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Abstract
提出了一种利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统及其使用方法，属于供热技术领域。该系统包括高压电锅炉子系统、蓄热子系统以及用户侧子系统，在高压电锅炉子系统和蓄热子系统间具有一次侧换热器，在蓄热子系统和用户侧子系统间具有用户侧换热器，高压锅炉子系统由风电、太阳能发电电源以及高压配电备用电源进行供电。通过上述结构，本方案可实现高压电锅炉蓄热、高压电锅炉边蓄边供、蓄热装置供热以及高压电锅炉直接供热等多种供热、蓄热用法，并具有结构简单、供热蓄热灵活等诸多优点。
Description
技术领域
本发明属于供热技术领域，尤其涉及一种利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统及其用法。
背景技术
一方面风电、太阳能工程弃风弃光现象严重，如何消纳这部分能源成为节约能源的首要问题；另一方面远离城市供暖或供生产、生活用热水的用户采暖中存在问题，采暖方式既要环保又要提高能源利用率，节约能源。现有供热系统中存在使用风能、太阳能或其他能源通过锅炉进行直接供热的系统，也存在将风电或太阳能储存起来以供热的系统，但现有技术中并没有将这些供热方式进行结合以利用它们各自的优势进行供热的系统，现有技术中的这些供热方式都存在供热不足或供热过多而导致能量浪费的问题，而且对于需要供热的用户来说，他们获得的供热体验比较差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，实现一种新型的利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统及其用法。
为实现以上目的，本发明提出一种利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统，在所述系统中：高压电锅炉的电源接口通过第一断路器连接至风电、太阳能发电电源；高压电锅炉的电源接口通过第二断路器连接至高压配电备用电源；高压电锅炉的入水口通过管道连接至一次侧循环水泵的出水口；高压电锅炉的出水口连接至第一母管的入水口，所述第一母管的出水口一方面通过管道连接至一次侧换热器的第一入水口，一方面通过管道连接至第一电动三通阀的第一入水口；所述第一电动三通阀的出水口通过管道连接至一次侧循环水泵的入水口；所述第一电动三通阀的第二入水口通过管道连接至一次侧换热器的第一出水口；蓄热装置的出水口通过管道连接至第一电动二通阀的入水口；第一电动二通阀的出水口与第三电动二通阀的出水口通过各自的管道汇总连接至第二母管的入水口，所述第二母管的出水口连接至蓄热循环水泵的入水口；蓄热循环水泵的出水口连接至第三母管的入水口，所述第三母管的出水口一方面通过管道连接至第四电动二通阀的入水口；一方面通过管道连接至第五电动二通阀的入水口；第四电动二通阀的出水口通过管道连接至一次侧换热器的第二入水口；一次侧换热器的第二出水口以及第五电动二通阀的出水口通过各自的管道汇总连接至第四母管的入水口，第四母管的出水口连接至第二电动三通阀的入水口；第二电动三通阀的第一出水口通过管道连接至用户侧换热器的第一入水口；第二电动三通阀的第二出水口与用户侧换热器的第一出水口通过各自的管道汇总连接至第五母管的入水口，所述第五母管的出水口一方面通过管道连接至第二电动二通阀的入水口，一方面通过管道连接至第三电动二通阀的入水口；第二电动二通阀的出水口通过管道连接至蓄热装置的入水口；用户侧换热器的第二出水口通过管道连接至用户侧供热设备的入水口；用户侧供热设备的出水口通过管道连接至用户侧循环水泵的入水口；用户侧循环水泵的出水口通过管道连接至用户侧换热器的第二入水口。
根据本发明的一个方面，所述一次侧换热器以及所述用户侧换热器中的其中一个或全部为板式换热器。
本发明还提出了一种如上文所述的利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统的用法，其中，当限电弃风弃光运行时，通过高压电锅炉进行蓄热，其中，第三电动二通阀以及第五电动二通阀关闭，第一电动二通阀、第二电动二通阀以及第四电动二通阀开启，第一电动三通阀开启，第二电动三通阀的第一出水口关闭、入水口和第二出水口开启，一次侧循环水泵将高压电锅炉加热的热水带至一次侧换热器处，同时，蓄热循环水泵将水泵入一次侧换热器，和被高压电锅炉加热的热水进行换热，高温水最终被蓄热循环水泵泵回蓄热装置中储存起来，从而将热量从高压电锅炉一侧传递到蓄热装置中。
根据本发明的一个方面，当限电弃风弃光运行且用户侧需要供暖时，通过高压电锅炉边蓄边供，其中第三电动二通阀以及第五电动二通阀关闭，第一电动二通阀、第二电动二通阀以及第四电动二通阀开启，第一电动三通阀开启，第二电动三通阀开启，一次侧循环水泵将高压电锅炉加热的热水带至一次侧换热器处，同时，蓄热循环水泵将水泵入一次侧换热器，和被高压电锅炉加热的热水进行换热，高温水最终被蓄热循环水泵泵回蓄热装置中储存起来，从而将热量从高压电锅炉一侧传递到蓄热装置一侧；根据用户侧需要的热量设置第二电动三通阀第一出水口的开启量，保证进入用户侧换热器的流量满足用户侧供热的需求。
根据本发明的一个方面，当电网用电高峰时利用蓄热装置放热来辅助供热，其中，高压电锅炉、一次侧循环水泵、以及一次侧换热器停止运行，第三电动二通阀、第四电动二通阀关闭，第一电动二通阀、第二电动二通阀以及第五电动二通阀开启，第二电动三通阀开启，蓄热循环水泵将蓄热装置加热的水泵入用户侧换热器中，与通过用户侧循环水泵泵入的水进行热量交换从而为用户侧供热设备供热，回水被送回蓄热装置，根据用户侧需要的热量设置第二电动三通阀的第一出水口的开启量，保证进入用户侧换热器的流量满足用户侧供热的需求。
根据本发明的一个方面，当使用高压电锅炉直接供热时，蓄热装置停止运行，第一电动二通阀、第二电动二通阀以及第五电动二通阀关闭，第三电动二通阀、第四电动二通阀开启，第一电动三通阀开启，第二电动三通阀开启，一次侧循环水泵将高压电锅炉加热的热水带至一次侧换热器处，同时，蓄热循环水泵将水泵入一次侧换热器，和被高压电锅炉加热的热水进行换热，蓄热循环水泵还将与高压电锅炉加热的热水换热后的水泵入用户侧换热器中，和用户侧循环水泵泵入的水进行热量交换，用户侧循环水泵将换热后的水提供至用户侧供热设备以对用户供热。
根据本发明的一个方面，在利用高压电锅炉直接供热过程中，通过调节第一电动三通阀以及第二电动三通阀的各个出入水口的出入水量来控制对用户侧系统的供热量。
由此可见，本方案将风能太阳能以及其他能源结合，并能实现充分利用弃风弃光将能量进行储存的供热系统，而且该系统结构实现起来简便灵活，不仅节约了能源而且为用户带来了非常好的供热体验。
附图说明
图1是本发明提出的利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统的示意图。
具体实施方式
以下所述为本发明的较佳实施实例，并不因此而限定本发明的保护范围。
下面参考图1，对本发明提出的利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统进行介绍。
高压电锅炉1的电源接口通过第一断路器DL1连接至风电、太阳能发电电源8；
高压电锅炉1的电源接口通过第二断路器DL2连接至高压配电备用电源9；
高压电锅炉1的入水口通过管道连接至一次侧循环水泵2的出水口；
高压电锅炉1的出水口连接至第一母管的入水口，所述第一母管的出水口一方面通过管道连接至一次侧换热器3的第一入水口，一方面通过管道连接至第一电动三通阀11的第一入水口；
所述第一电动三通阀11的出水口通过管道连接至一次侧循环水泵2的入水口；
所述第一电动三通阀11的第二入水口通过管道连接至一次侧换热器3的第一出水口；
蓄热装置5的出水口通过管道连接至第一电动二通阀13的入水口；
第一电动二通阀13的出水口与第三电动二通阀15的出水口通过各自的管道汇总连接至第二母管的入水口，所述第二母管的出水口连接至蓄热循环水泵4的入水口；
蓄热循环水泵4的出水口连接至第三母管的入水口，所述第三母管的出水口一方面通过管道连接至第四电动二通阀16的入水口；一方面通过管道连接至第五电动二通阀17的入水口；
第四电动二通阀16的出水口通过管道连接至一次侧换热器3的第二入水口；
一次侧换热器3的第二出水口以及第五电动二通阀17的出水口通过各自的管道汇总连接至第四母管的入水口，第四母管的出水口连接至第二电动三通阀12的入水口；
第二电动三通阀12的第一出水口通过管道连接至用户侧换热器7的第一入水口；
第二电动三通阀12的第二出水口与用户侧换热器7的第一出水口通过各自的管道汇总连接至第五母管的入水口，所述第五母管的出水口一方面通过管道连接至第二电动二通阀14的入水口，一方面通过管道连接至第三电动二通阀15的入水口；
第二电动二通阀14的出水口通过管道连接至蓄热装置5的入水口；
用户侧换热器7的第二出水口通过管道连接至用户侧供热设备10的入水口；
用户侧供热设备10的出水口通过管道连接至用户侧循环水泵6的入水口；
用户侧循环水泵6的出水口通过管道连接至用户侧换热器7的第二入水口。
上面介绍了所述利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统的结构，下面对该系统的用法进行介绍。
下面通过不同的示例，介绍该系统在多种运行模式下的用法：
第一种运行模式：利用高压电锅炉进行蓄热。
当限电弃风弃光运行时，通过高压电锅炉进行蓄热。其中，第三电动二通阀15以及第五电动二通阀17关闭，第一电动二通阀13、第二电动二通阀14以及第四电动二通阀16开启，第一电动三通阀11开启，第二电动三通阀12的第一出水口关闭、入水口和第二出水口开启。一次侧循环水泵2将高压电锅炉加热的热水带至一次侧换热器3处，同时，蓄热循环水泵4将水泵入一次侧换热器3，和被高压电锅炉加热的热水进行换热，高温水最终被蓄热循环水泵4泵回蓄热装置5中储存起来，从而将热量从高压电锅炉一侧传递到蓄热装置一侧。在此种模式下，由于第二电动三通阀12的第一出水口关闭，进入用户侧换热器7的流量为零，全部热水直接流回蓄热装置5中。这一模式适用于用户侧无需供热且风光电能高于所需电能时。根据一个实施例，第一电动三通阀11的第一入水口关闭，这样高压电锅炉产生的热水全部进入一次侧换热器3中，可进行充分的换热。
第二种运行模式：利用高压电锅炉边蓄热边供热
当限电弃风弃光运行且用户侧需要供暖时，通过高压电锅炉边蓄边供。其中第三电动二通阀15以及第五电动二通阀17关闭，第一电动二通阀13、第二电动二通阀14以及第四电动二通阀16开启，第一电动三通阀11开启，第二电动三通阀12开启。一次侧循环水泵2将高压电锅炉加热的热水带至一次侧换热器3处，同时，蓄热循环水泵4将水泵入一次侧换热器3，和被高压电锅炉加热的热水进行换热，高温水最终被蓄热循环水泵4泵回蓄热装置5中储存起来，从而将热量从高压电锅炉一侧传递到蓄热装置一侧；根据用户侧需要的热量设置第二电动三通阀12第一出水口的开启量，保证进入用户侧换热器7的流量满足用户侧供热的需求。根据一个实施例，第一电动三通阀11的第一入水口关闭，这样高压电锅炉产生的热水全部进入一次侧换热器3中，可进行充分的换热。
第三种运行模式：利用蓄热装置供热
当电网用电高峰时利用蓄热装置5放热来辅助供热。其中，高压电锅炉1、一次侧循环水泵2、以及一次侧换热器3停止运行。第三电动二通阀15、第四电动二通阀16关闭，第一电动二通阀13、第二电动二通阀14以及第五电动二通阀17开启，第二电动三通阀12开启。蓄热循环水泵4将蓄热装置5加热的水泵入用户侧换热器7中，与通过用户侧循环水泵6泵入的水进行热量交换从而为用户侧供热设备10供热，回水被送回蓄热装置5。根据用户侧需要的热量设置第二电动三通阀12第一出水口的开启量，保证进入用户侧换热器7的流量满足用户侧供热的需求。
第四种运行模式：利用高压电锅炉直接供热
当使用高压电锅炉1直接供热时，蓄热装置5停止运行。第一电动二通阀13、第二电动二通阀14以及第五电动二通阀17关闭，第三电动二通阀15、第四电动二通阀16开启，第一电动三通阀11开启，第二电动三通阀12开启。一次侧循环水泵2将高压电锅炉1加热的热水带至一次侧换热器3处，同时，蓄热循环水泵4将水泵入一次侧换热器3，和被高压电锅炉加热的热水进行换热，蓄热循环水泵4还将与高压电锅炉加热的热水换热后的水泵入用户侧换热器7中，和用户侧循环水泵6泵入的水进行热量交换，用户侧循环水泵6将换热后的水提供至用户侧供热设备10以对用户供热。根据一个实施例，在利用高压电锅炉直接供热过程中，通过调节第一电动三通阀11以及第二电动三通阀12的各个出入水口的出入水量来控制对用户侧系统的供热量。
如上文所述，本发明将风电、太阳能发电以及高压配电备用电源均考虑在内，且结合了锅炉、蓄热装置，即能从多方面供热，也能适时蓄热，并且采用了多个可调节的三通阀来保证用户侧的供暖体验。具体的，此系统在风电、太阳能发电系统发电量大于发电目标曲线时，蓄热系统启动消纳此部分弃风弃光；开启供热锅炉，锅炉采用高压电直供，无需变压处理，利用锅炉加热蓄热装置中的液体，将建筑物所需的热量部分或全部储存起来，并以高温汽水的形式储存于蓄热装置中；在外网用电高峰时段将热量释放供建筑物采暖、生产、生活用热；并可控制热量输出，通过热交换器向供暖管网提供热能的新型清洁能源供热，根据系统热负荷的变化需要，控制锅炉蓄热与供热；锅炉蓄热时，启动蓄热水泵，锅炉内部的水循环加热升温，当所有蓄热装置完成蓄热后，蓄热水泵停止运行；采暖供热时，根据采暖热负荷的变化需要，启动用户侧循环水泵，通过控制各个电动三通调节阀和板式换热器的流量实现供热温度恒定。本方案为促进风电消纳、维护电网稳定、提高供热质量、实现节能减排提供了一条有效途径。
应注意，本发明所提出的具体实施方式及应用领域仅为说明的目的，并不作为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员可对本发明的具体实施方式进行修改以满足实际需要。
Claims (7)
1.一种利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统，其特征在于：
在所述系统中：
高压电锅炉的电源接口通过第一断路器连接至风电、太阳能发电电源；
高压电锅炉的电源接口通过第二断路器连接至高压配电备用电源；
高压电锅炉的入水口通过管道连接至一次侧循环水泵的出水口；
高压电锅炉的出水口连接至第一母管的入水口，所述第一母管的出水口一方面通过管道连接至一次侧换热器的第一入水口，一方面通过管道连接至第一电动三通阀的第一入水口；
所述第一电动三通阀的出水口通过管道连接至一次侧循环水泵的入水口；
所述第一电动三通阀的第二入水口通过管道连接至一次侧换热器的第一出水口；
蓄热装置的出水口通过管道连接至第一电动二通阀的入水口；
第一电动二通阀的出水口与第三电动二通阀的出水口通过各自的管道汇总连接至第二母管的入水口，所述第二母管的出水口连接至蓄热循环水泵的入水口；
蓄热循环水泵的出水口连接至第三母管的入水口，所述第三母管的出水口一方面通过管道连接至第四电动二通阀的入水口；一方面通过管道连接至第五电动二通阀的入水口；
第四电动二通阀的出水口通过管道连接至一次侧换热器的第二入水口；
一次侧换热器的第二出水口以及第五电动二通阀的出水口通过各自的管道汇总连接至第四母管的入水口，第四母管的出水口连接至第二电动三通阀的入水口；
第二电动三通阀的第一出水口通过管道连接至用户侧换热器的第一入水口；
第二电动三通阀的第二出水口与用户侧换热器的第一出水口通过各自的管道汇总连接至第五母管的入水口，所述第五母管的出水口一方面通过管道连接至第二电动二通阀的入水口，一方面通过管道连接至第三电动二通阀的入水口；
第二电动二通阀的出水口通过管道连接至蓄热装置的入水口；
用户侧换热器的第二出水口通过管道连接至用户侧供热设备的入水口；
用户侧供热设备的出水口通过管道连接至用户侧循环水泵的入水口；
用户侧循环水泵的出水口通过管道连接至用户侧换热器的第二入水口。
2.根据权利要求1所述的利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统，其特征在于：
所述一次侧换热器以及所述用户侧换热器中的其中一个或全部为板式换热器。
3.一种如权利要求1或2所述的利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统的用法，其特征在于：
当限电弃风弃光运行时，通过高压电锅炉进行蓄热，其中，第三电动二通阀以及第五电动二通阀关闭，第一电动二通阀、第二电动二通阀以及第四电动二通阀开启，第一电动三通阀开启，第二电动三通阀的第一出水口关闭、入水口和第二出水口开启，一次侧循环水泵将高压电锅炉加热的热水带至一次侧换热器处，同时，蓄热循环水泵将水泵入一次侧换热器，和被高压电锅炉加热的热水进行换热，高温水最终被蓄热循环水泵泵回蓄热装置中储存起来，从而将热量从高压电锅炉一侧传递到蓄热装置中。
4.根据权利要求3所述的利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统的用法，其特征在于：
当限电弃风弃光运行且用户侧需要供暖时，通过高压电锅炉边蓄边供，其中第三电动二通阀以及第五电动二通阀关闭，第一电动二通阀、第二电动二通阀以及第四电动二通阀开启，第一电动三通阀开启，第二电动三通阀开启，一次侧循环水泵将高压电锅炉加热的热水带至一次侧换热器处，同时，蓄热循环水泵将水泵入一次侧换热器，和被高压电锅炉加热的热水进行换热，高温水最终被蓄热循环水泵泵回蓄热装置中储存起来，从而将热量从高压电锅炉一侧传递到蓄热装置一侧；根据用户侧需要的热量设置第二电动三通阀第一出水口的开启量，保证进入用户侧换热器的流量满足用户侧供热的需求。
5.根据权利要求3或4所述的利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统的用法，其特征在于：
当电网用电高峰时利用蓄热装置放热来辅助供热，其中，高压电锅炉、一次侧循环水泵、以及一次侧换热器停止运行，第三电动二通阀、第四电动二通阀关闭，第一电动二通阀、第二电动二通阀以及第五电动二通阀开启，第二电动三通阀开启，蓄热循环水泵将蓄热装置加热的水泵入用户侧换热器中，与通过用户侧循环水泵泵入的水进行热量交换从而为用户侧供热设备供热，回水被送回蓄热装置，根据用户侧需要的热量设置第二电动三通阀的第一出水口的开启量，保证进入用户侧换热器的流量满足用户侧供热的需求。
6.根据权利要求3至5任一所述的利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统的用法，其特征在于：
当使用高压电锅炉直接供热时，蓄热装置停止运行，第一电动二通阀、第二电动二通阀以及第五电动二通阀关闭，第三电动二通阀、第四电动二通阀开启，第一电动三通阀开启，第二电动三通阀开启，一次侧循环水泵将高压电锅炉加热的热水带至一次侧换热器处，同时，蓄热循环水泵将水泵入一次侧换热器，和被高压电锅炉加热的热水进行换热，蓄热循环水泵还将与高压电锅炉加热的热水换热后的水泵入用户侧换热器中，和用户侧循环水泵泵入的水进行热量交换，用户侧循环水泵将换热后的水提供至用户侧供热设备以对用户供热。
7.根据权利要求6所述的利用弃风弃光供热的电热锅炉蓄热供热系统的用法，其特征在于：
在利用高压电锅炉直接供热过程中，通过调节第一电动三通阀以及第二电动三通阀的各个出入水口的出入水量来控制对用户侧系统的供热量。
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