CN106169902B - 具有实时控制系统的移动式多能源耦合热电复合型能源站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有实时控制系统的移动式多能源耦合热电复合型能源站，属于能源利用技术领域。本能源站包括集成互补的多种能源的发电装置，所述发电装置通过电能控制器连接蓄电池和逆变器，逆变器连接用户负载，所述发电装置产生的废热通过水循环管路和换热连接至用户供热设备，系统控制器根据室外气象条件、用户供热设备以及用户负载的需求连接控制发电装置和电磁阀。本发明充分利用太阳能、风能、生物质能、燃气，优化各子系统的配备和动态运行模式，减少了不可再生能源的使用，利用两个系统控制器可实现按气候和需求特点供能，并充分利用发电产生的废热为用户提供热量，提高了系统效率，可在第一时间投入供能，有效解决特殊区域的用能问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种多种能源耦合的热电复合型能源站，属于能源利用技术领域。
背景技术
随着社会发展，电能对人们的生活及工作至关重要。然而，现有的能源供应装置多为地面固定式，在灾区、偏远山区、施工场地以及应急场所等特殊区域，地面固定式的能源供应装置无法提供能源，且若现场进行能源站的建设，建设周期长，无法满足紧急情况下的能源需求。在这种情况下，移动式能源站应运而生，现阶段的移动式能源站多数以提供电力为主，且多以汽油、柴油以及天然气等不可再生能源进行发电，当燃料消耗完毕后，便无法保证能源站的继续使用。因此，以可再生能源发电的移动式能源站有了研究，多以太阳能和风能为发电的主要能源，不可再生能源作为辅助能源。然而，已有的移动式能源站未对太阳能、风能、生物质能等可再生能源发电系统进行集成，而发电过程中产生的废热也未得到相应处理，废热的产生易造成系统效率降低。由于不同地区用户需求以及气象条件不同，移动式能源站应具有控制能源站相应发电装置的功能，而已有研究中未见有根据用户需求和气象条件进行系统控制。因此，为了减少不可再生能源使用，充分利用太阳能、风能以及生物质能，满足特殊区域及时的供能需求，提高系统效率，需进一步研究利用太阳能、风能、生物质能等进行发电的系统集成。然而，目前移动式能源站采用太阳能、风能、生物质能等多种能源的系统集成研究较少。
经检索发现：申请号为2015107889054的文件公开了一种移动式能源供应方法及能源供应系统，该系统利用燃气供应单元为用户提供电能和热能，该技术方案利用的不是可再生资源，而是单纯的利用不可再生资源：燃气，不节能环保；申请号为2012205335559的文件公开了一种移动式清洁能源发电供热制冷集成系统，该系统利用了太阳能光热以及相应发电机组来进行发电供热制冷，利用能源单一，当没有阳光时无法工作，具有局限性；申请号为2012100163226的文件公开了一种集装箱移动式光伏储能充电站，该系统利用太阳能电池组件发电，且太阳能光伏板与所述集装箱的外表面为转动连接，该技术方案能源利用单一，只能利用太阳能，且需要大量电池配合使用，不节能环保，如果连续日照不佳，影响供能的稳定性；接收太阳能需要的空间面积也受移动车限制，不能满足实际大功率要求；申请号为2011204285011的文件公开了一种太阳能移动式应急保障电站，该移动式电站的太阳能电池组件电路连接太阳能自动跟踪装置，可使组件方阵随太阳的运送实行自动跟踪，最大限度的获取太阳辐射的能量，该技术方案只能最大程度的获取太阳辐射的能量，当进入夜晚或其它没有太阳的时间段时，无法获取太阳辐射的能量，同样存在申请号为2012100163226的文件技术方案所存在的缺陷；申请号为2014206254007的文件公开了一种可利用多种能源的双套加热模式的组合热管电暖器，它主要是利用组合热管中的两套加热装置即太阳能电及风电加热装置和城市常规用电及低压直流电加热装置，或两套合并为一体的加热装置来使组合热管中的介质升温，并使组合热管快速散热，太阳能电及风电加热装置产生的电能用途单一，无法供用户的其它负载使用。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种具有实时控制系统的移动式多能源耦合热电复合型能源站，利用太阳能、风能、生物质能以及燃气集成发电，满足用户供电需求，且将发电所产生的废热利用水循环管路输送至用户供热设备
本发明的技术方案是：具有实时控制系统的移动式多能源耦合热电复合型能源站，包括集成互补的多种能源的发电装置，所述发电装置通过电能控制器连接蓄电池和逆变器，逆变器连接用户负载，所述发电装置产生的废热通过水循环管路和换热连接至用户供热设备，所述水循环管路上设有电磁阀，系统控制器根据室外气象条件、用户供热设备以及用户负载的需求连接控制发电装置和电磁阀。
所述发电装置包括太阳能光伏板、风力发电机、生物质发电机以及燃气发电机。
所述用户负载包括交流负载和直流负载。
所述太阳能光伏板背面的水流通道、生物质发电机与燃气发电机内的盘管连接水循环管路，水循环管路经制热水泵连接蓄热水箱，通过蓄热水箱的换热，热能通过水循环管路和供热水泵输送至用户供热设备。
所述电磁阀包括位于太阳能光伏板与蓄热水箱之间的水循环管路上的电磁阀a，位于生物质发电机与蓄热水箱之间的水循环管路上的电磁阀b，位于燃气发电机与蓄热水箱之间的水循环管路上的电磁阀c，位于蓄热水箱与用户供热设备之间的水循环管路上的电磁阀d。
所述系统控制器包括系统控制器a和系统控制器b；所述系统控制器a根据室外气象条件和用户负载的需求连接控制太阳能光伏板、风力发电机、生物质发电机以及燃气发电机；所述系统控制器b根据用户供热设备的需求连接控制电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c以及电磁阀d。
所述太阳能光伏板、风力发电机连接用户供热设备。
本发明的有益效果是：充分利用太阳能、风能、生物质能、燃气，优化各子系统的配备和动态运行模式，减少了不可再生能源的使用，利用两个系统控制器可实现按气候和需求特点供能，并充分利用发电产生的废热为用户提供热量，提高了系统效率，可在第一时间投入供能。该技术解决了单一能源系统不稳定、发电产生废热未利用，降低系统效率以及未按需求和气象条件供能造成能源浪费或供能不足的问题。本发明设计合理、结构简单、安全可靠、适用力强、方便移动，有效的解决特殊区域的用能问题。本发明的实施在能源利用中具有重要意义。
附图说明
本发明共有附图1幅。
图1为本发明的结构原理图。
图中附图标记如下：1、太阳能光伏板，2、风力发电机，3、生物质发电机，4、燃气发电机，5、电能控制器，6、蓄电池，7、逆变器，8、系统控制器a，9、系统控制器b，10、蓄热水箱，11、交流负载，12、直流负载，13、电磁阀a，14、电磁阀b，15、电磁阀c，16、制热水泵，17、供热水泵，18、电磁阀d，19、用户供热设备，20、室外气象条件。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明做进一步说明：
具有实时控制系统的移动式多能源耦合热电复合型能源站，包括集成互补的多种能源的发电装置，所述发电装置通过电能控制器5连接蓄电池6和逆变器7，逆变器7连接用户负载，所述发电装置产生的废热通过水循环管路和换热连接至用户供热设备19，所述水循环管路上设有电磁阀，系统控制器根据室外气象条件20、用户供热设备19以及用户负载的需求连接控制发电装置和电磁阀。
所述发电装置包括太阳能光伏板1、风力发电机2、生物质发电机3以及燃气发电机4。
所述用户负载包括交流负载11和直流负载12。
所述太阳能光伏板1背面的水流通道、生物质发电机3与燃气发电机4内的盘管连接水循环管路，水循环管路经制热水泵16连接蓄热水箱10，通过蓄热水箱10的换热，热能通过水循环管路和供热水泵17输送至用户供热设备19。
所述电磁阀包括位于太阳能光伏板1与蓄热水箱10之间的水循环管路上的电磁阀a13，位于生物质发电机3与蓄热水箱10之间的水循环管路上的电磁阀b14，位于燃气发电机4与蓄热水箱10之间的水循环管路上的电磁阀c15，位于蓄热水箱10与用户供热设备19之间的水循环管路上的电磁阀d18。
所述系统控制器包括系统控制器a8和系统控制器b9；所述系统控制器a8根据室外气象条件20和用户负载的需求连接控制太阳能光伏板1、风力发电机2、生物质发电机3以及燃气发电机4；所述系统控制器b9根据用户供热设备19的需求连接控制电磁阀a13、电磁阀b14、电磁阀c15以及电磁阀d18。
所述太阳能光伏板1、风力发电机2连接用户供热设备19。
实施例一：
如图1所示，具有实时控制系统的移动式多能源耦合热电复合型能源站，包括太阳能光伏板1、风力发电机2、生物质发电机3、燃气发电机4、电能控制器5、蓄电池6、逆变器7、系统控制器a8、系统控制器b9、蓄热水箱10、制热水泵16以及供热水泵17。太阳能光伏板1、风力发电机2、生物质发电机3以及燃气发电机4集成互补，发电产生的电能首先输入电能控制器5，随后一路从电能控制器5输出至逆变器7，若电能富余则从电能控制器5的另一路输出至蓄电池6内将电能储存起来，电能过量时，首先关再生能源系统，然后再将多余的电能存储至供电池，这样可以更节能，并且减小电池需求，电能经逆变器7转换为可供用户使用的交流电和直流电，用户的交流负载11和直流负载12可直接与逆变器7连接使用。太阳能光伏板1采用背面设有水流通道的光伏板，生物质发电机3与燃气发电机4内设有盘管，太阳能光伏板1、生物质发电机3以及燃气发电机4发电中产生的废热与水循环管路内水换热后送入用户供热设备19，充分利用了废热，有效降低发电机内部温度，提高了系统发电效率。系统控制器a8与系统控制器b9实时根据室外气象条件20与交流负载11、直流负载12以及用户供热设备19的需求控制太阳能光伏板1、风力发电机2、生物质发电机3、燃气发电机4以及水循环管路的电磁阀a13、电磁阀b14、电磁阀c15、电磁阀d18的运行。
实施例二：
如图1所示，具有实时控制系统的移动式多能源耦合热电复合型能源站的系统控制器a8与太阳能光伏板1、风力发电机2、生物质发电机3、燃气发电机4相连，通过室外气象条件20以及交流负载11和直流负载12的供电需求，选择控制开启太阳能光伏板1、风力发电机2、生物质发电机3、燃气发电机4。
实施例三：
如图1所示，具有实时控制系统的移动式多能源耦合热电复合型能源站内置水循环管路，水循环管路内的水在制热水泵16的作用下，经太阳能光伏板1背面水流通道、生物质发电机3与燃气发电机4内的盘管吸收发电产生的废热，被加热的水被输送至蓄热水箱10的盘管内，盘管内热水与蓄热水箱10内水换热，后在供热水泵17的作用下将热量输送至用户供热设备19。水循环管路的制热水泵16与供热水泵17可与逆变器7相连，制热水泵16与供热水泵17的运行全部依靠该能源站发电所产生的电能。
实施例四：
如图1所示，由于废热是伴随着发电产生的，当某一发电装置无需运行时，其所对应的水循环管路运行也需相应停止，因此，该具有实时控制系统的移动式多能源耦合热电复合型能源站内分别设置系统控制器a8与系统控制器b9。系统控制器a8与系统控制器b9分别控制电路及水循环管路，且系统控制器a8与系统控制器b9之间相互连接并耦合控制，即当系统控制器a8控制某一发电装置停止运行时，其将不产生废热，而此时系统控制器b9需根据系统控制a8控制停止对应水循环管路上的电磁阀，避免未能吸收废热的循环管路中的低温水带走已有热量，造成浪费；根据用户供热设备19需求，系统控制器b9将该信号传输至系统控制器a8，系统控制器a8将根据系统控制器b9的传输信号选择启动某一发电装置。
实施例五：
如图1所示，根据用户供热设备19需求、室外气象条件20以及系统控制器a8，系统控制器b9控制电磁阀a13、电磁阀b14、电磁阀c15以及电磁阀d18的开启或关闭。若该地区无需供热需求时，系统控制器b9控制关闭电磁阀d14，由于供电需求进行发电而产生的废热经过水循环管路储存至蓄热水箱10内。若该应急地区无供电需求时，由于太阳能光伏板1与风力发电机2所用能源无需任何费用，在太阳能光伏板1与风力发电机2可运行的气象条件下，系统控制器a8需控制太阳能光伏板1与风力发电机2始终运行，太阳能光伏板1和风力发电机2发电产生的电能可直接加热用户供热设备19。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种具有实时控制系统的移动式多能源耦合热电复合型能源站，其特征在于，包括集成互补的多种能源的发电装置，所述发电装置通过电能控制器(5)连接蓄电池(6)和逆变器(7)，逆变器(7)连接用户负载，所述发电装置产生的废热通过水循环管路和换热连接至用户供热设备(19)，所述水循环管路上设有电磁阀，系统控制器根据室外气象条件(20)、用户供热设备(19)以及用户负载的需求连接控制发电装置和电磁阀；
所述发电装置包括太阳能光伏板(1)、风力发电机(2)、生物质发电机(3)以及燃气发电机(4)；
所述太阳能光伏板(1)背面的水流通道、生物质发电机(3)与燃气发电机(4)内的盘管连接水循环管路，水循环管路经制热水泵(16)连接蓄热水箱(10)，通过蓄热水箱(10)的换热，热能通过水循环管路和供热水泵(17)输送至用户供热设备(19)；
所述电磁阀包括位于太阳能光伏板(1)与蓄热水箱(10)之间的水循环管路上的电磁阀a(13)，位于生物质发电机(3)与蓄热水箱(10)之间的水循环管路上的电磁阀b(14)，位于燃气发电机(4)与蓄热水箱(10)之间的水循环管路上的电磁阀c(15)，位于蓄热水箱(10)与用户供热设备(19)之间的水循环管路上的电磁阀d(18)；
所述系统控制器包括系统控制器a(8)和系统控制器b(9)；所述系统控制器a(8)根据室外气象条件(20)和用户负载的需求连接控制太阳能光伏板(1)、风力发电机(2)、生物质发电机(3)以及燃气发电机(4)；所述系统控制器b(9)根据用户供热设备(19)的需求连接控制电磁阀a(13)、电磁阀b(14)、电磁阀c(15)以及电磁阀d(18)。
2.根据权利要求1所述的具有实时控制系统的移动式多能源耦合热电复合型能源站，其特征在于，所述用户负载包括交流负载(11)和直流负载(12)。
3.根据权利要求1所述的具有实时控制系统的移动式多能源耦合热电复合型能源站，其特征在于，所述太阳能光伏板(1)、风力发电机(2)连接用户供热设备(19)。
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