CN106230351A - 高原型多种可再生能源联合供电、供能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可再生能源供电、供能技术领域，尤其是采用太阳能光伏、风能、太阳能光热、空气源热能及地源热能实现高原农村地区供电、供能等功能。本发明高原型多种可再生能源联合供电、供能系统主要包括太阳能发电系统、风力发电系统、蓄电池系统、风光互补控制系统、太阳能集热系统、空气源热泵集热系统、地源热泵集热储热系统、热能交换控制系统、用电系统、用能系统、微机联合控制系统。本发明通过消耗太阳能、风能、空气源热能、地源热能多种可再生能源，可以高效率地提供稳定的、可持续的电能、热能；本发明具有多中可再生能源互补，太阳能、风能、空气源热能存储，地源热平衡等优点。
Description
所属技术领域
本发明涉及可再生能源供电、供能技术领域，尤其是采用太阳能光伏、风能、太阳能光热、空气源热能及地源热能实现高原农村地区供电、供能等功能。
背景技术
随着能源危机和环境污染问题的愈加突出，利用可再生能源的优势愈加显著。目前我国高原农村地区供能仍然主要依靠常规能源，且存在能源利用率不高、污染环境、能源缺乏等问题，也存在利用单一可再生能源，实现供电、供能的系统可用性很差，及其不稳定。因此，急需采用多种可再生能源优势互补、联合实现该地区的供电、供能。国内现有可再生能源供电、供能技术主要有太阳能光伏技术、风力发电技术、太阳能集热技术、空气源热泵技术、地源热泵技术等，但将其应用于高原农村地区都存在相应的缺陷。高原地区太阳能资源很丰富，但是太阳能资源存在间歇性的特点，而且高原农村地区太阳能集热技术供能存在太阳能能流密度低、本身不能储存、供能和用能时间不一致等问题；地源热泵技术供能易引起地温失衡、机组COP降低、系统能耗大等问题。
这些问题都是资源本身特点的引起的，结合高原地区的高海拔、高寒冷、早晚温差大、光照资源和风能资源丰富、国家电网没有接入等地区特点，为了有效解决这些问题，我们需要把多种可再生能源进行整合，开发一种能源优势互补、联合的系统，以适应高原农村地区生活、生产的需求。
发明内容
为了改善上述太阳能光伏技术、风力发电技术、太阳能集热技术、空气源热泵技术、地源热泵技术供电、供能中存在的问题，本发明开发了高原型多种可再生能源联合供电、供能系统，通过采用太阳能光伏和风能互补发电，联合蓄电池实现稳定供电；通过太阳能集热、空气源热泵、地源热泵互补联合提热实现稳定供能，从而实现多种可再生能源优势互补，联合供电、供能，为高原地区提供持续稳定的、不受季节、白天晚上的影响供电、供能。
本发明高原型多种可再生能源联合供电、供能系统通过下述技术方案予以实现：该系统包括太阳能发电系统、风力发电系统、蓄电池系统、风光互补控制系统、太阳能集热系统、空气源热泵集热系统、地源热泵集热储热系统、热能交换控制系统、用电系统、用能系统、微机联合控制系统。所述太阳能发电系统、风力发电系统、蓄电池系统分别通过线缆和风光互补控制系统连接；所述太阳能集热系统、空气源热泵集热系统、地源热泵集热储热系统分别通过线缆、管道和热能交换控制系统连接；所述用电系统、用能系统分别通过线缆和管道与微机联合控制系统连接；所述微机联合控制系统通过线缆与风光互补控制系统连接，通过管道与热能交换控制系统连接。
本发明高原型多种可再生能源联合供电、供能系统与现有技术相比较有如下有益效果：本发明在已有的可再生能源利用技术的基础上进行了扩展开发，主要是：
利用太阳能电池组件和风力发电机在各自资源充足时发电，并通过风光互补控制系统控制存入蓄电池，待用户用电时，通过微机联合控制系统、风光互补控制系统控制蓄电池放出电能，这种利用高原地区白天光照资源强，早晚风资源丰富的特点，实现互补发电，再用蓄电池存储，微机联合控制系统、风光互补控制系统控制，到达稳定供电，随用随取的效果。
利用太阳能集热器和空气源热泵在各自资源充足时集热，并通过热能交换控制系统控制地缘热泵存入地下土壤，待用户用热能时，通过微机联合控制系统、热能交换控制系统控制地缘热泵交换出热能，这种利用高原地区海拔高，白天光照资源强，白天空气热资源丰富的特点，实现互补集热，再用地下土壤存储，还可通过地缘热泵提取土壤中的热量，微机联合控制系统、热能交换控制系统控制，到达稳定供能，随用随取的效果；与现有的技术相比，该系统克服了高原地区单独应用太阳能集热技术、空气源热泵技术、地源热泵技术，有效利用现有的太阳能、空气源热、地源热能，减少了常规能源的消耗，更增加了对环境的保护，是一种新型的可再生能源供能系统。
利用风光互补控制系统、热能交换控制系统分别独立控制电能和热能系统，用户使用时不存在相互影响；而微机联合控制系统又集中统一控制电能和热能系统，管理维护方便，可以通过网络或者无线远程管理。
利用热能交换控制系统控制太阳能集热器和空气源热泵，通过地源热泵为土壤存储热量，实现了土壤地热的平衡。
利用热能交换控制系统控制太阳能集热器和空气源热泵，在夏季光照条件好时，通过地源热泵为土壤存储热量，在冬季供暖时，通过地源热泵提取土壤热量，实现了跨季节储热供热。
附图说明
本发明高原型多种可再生能源联合供电、供能系统有如下附图：
图1是本发明高原型多种可再生能源联合供电、供能系统的系统框图；
其中：10、风光互补控制系统；20、热能交换控制系统；30、微机联合控制系统；11、太阳能发电系统；12、风力发电系统；13、蓄电池系统；21、太阳能集热系统；22、空气源热泵集热系统；23、地源热泵集热储热系统；31、用电系统；32、用能系统。
具体实施方式
下面结合附图和实施案例对本发明高原型多种可再生能源联合供电、供能系统技术方案进一步的说明：
如图所示，本发明高原型多种可再生能源联合供电、供能系统主要包括太阳能发电系统11、风力发电系统12、蓄电池系统13、风光互补控制系统10、太阳能集热系统21、空气源热泵集热系统22、地源热泵集热储热系统23、热能交换控制系统20、用电系统31、用能系统32、微机联合控制系统30。
所述太阳能发电系统11、风力发电系统12、蓄电池系统13分别通过线缆和风光互补控制系统10连接；
所述太阳能集热系统21、空气源热泵集热系统22、地源热泵集热储热系统23分别通过线缆、管道和热能交换控制系统20连接；
所述用电系统31、用能系统32分别通过线缆和管道与微机联合控制系统30连接；
所述微机联合控制系统30通过线缆与风光互补控制系统10连接，通过管道与热能交换控制系统20连接。
实施例1。
本发明高原型多种可再生能源联合供电、供能系统主要包括太阳能发电系统11、风力发电系统12、蓄电池系统13、风光互补控制系统10、太阳能集热系统21、空气源热泵集热系统22、地源热泵集热储热系统23、热能交换控制系统20、用电系统31、用能系统32、微机联合控制系统30。
所述太阳能发电系统11、风力发电系统12、蓄电池系统13分别通过线缆和风光互补控制系统10连接；
所述太阳能集热系统21、空气源热泵集热系统22、地源热泵集热储热系统23分别通过线缆、管道和热能交换控制系统20连接；
所述用电系统31、用能系统32分别通过线缆和管道与微机联合控制系统30连接；
所述微机联合控制系统30通过线缆与风光互补控制系统10连接，通过管道与热能交换控制系统20连接。
利用太阳能发电系统11中的太阳能电池组件在白天有光照时通过风光互补控制系统10给蓄电池系统13充电，利用风力发电系统12中的风力发电机在有风的情况下通过风光互补控制系统10给蓄电池系统13充电，待用户用电时，通过微机联合控制系统30、风光互补控制系统10控制蓄电池系统13放出电能。
利用太阳能集热系统21中的太阳能集热器在白天有光照时通过热能交换控制系统20和地源热泵集热储热系统23中的地源热泵给土地补偿热量，利用空气源热泵集热系统22中的空气源热泵在高温的情况下通过热能交换控制系统20和地源热泵集热储热系统23中的地源热泵给土地补偿热量，待用户用热能时，通过微机联合控制系统30、热能交换控制系统20控制地源热泵集热储热系统23放出热能。
利用风光互补控制系统10、热能交换控制系统20分别独立控制用电系统31和用能系统32，用户使用时不存在相互影响；而微机联合控制系统30又集中统一控制用电系统31和用能系统32，管理维护方便，可以通过网络或者无线远程管理。
利用热能交换控制系统20控制太阳能集热系统21中的太阳能集热器和空气源热泵集热系统22中的空气源热泵，通过地源热泵集热储热系统23中的地源热泵为土壤存储热量，实现了土壤地热的平衡。
利用热能交换控制系统20控制太阳能集热系统21中的太阳能集热器和空气源热泵集热系统22中的空气源热泵，在夏季光照条件好时，通过地源热泵集热储热系统23中的地源热泵为土壤存储热量，在冬季供暖时，通过通过地源热泵集热储热系统23中的地源热泵提取土壤热量，实现了跨季节储热供热。
所述的微机联合控制系统30、用能系统32、热能交换控制系统20、太阳能集热系统21、空气源热泵集热系统22、地源热泵集热储热系统23管道中的热水循环通过IR型热水循环泵实现；太阳能集热系统21、空气源热泵集热系统22、地源热泵集热储热系统23中都设有温度传感器，温度传感器与微机联合控制系统30、热能交换控制系统20连接，控制系统通过各部分的温度值来自动控制IR型热水循环泵、三通球阀YQ42F、直动式电磁阀的启闭，来实现智能自动化的热能循环交换。
以上所述仅为本发明最佳的具体实施例，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (5)
1.高原型多种可再生能源联合供电、供能系统，其特征在于，该系统包括：太阳能发电系统(11)、风力发电系统(12)、蓄电池系统(13)、风光互补控制系统(10)、太阳能集热系统(21)、空气源热泵集热系统(22)、地源热泵集热储热系统(23)、热能交换控制系统(20)、用电系统(31)、用能系统(32)、微机联合控制系统(30)。
2.如权利要求1所述的高原型多种可再生能源联合供电、供能系统，其特征在于：所述太阳能发电系统(11)、风力发电系统(12)、蓄电池系统(13)分别通过线缆和风光互补控制系统(10)连接。
3.如权利要求1所述的高原型多种可再生能源联合供电、供能系统，其特征在于：所述太阳能集热系统(21)、空气源热泵集热系统(22)、地源热泵集热储热系统(23)分别通过线缆、管道和热能交换控制系统(20)连接。
4.如权利要求1所述的高原型多种可再生能源联合供电、供能系统，其特征在于：所述用电系统(31)、用能系统(32)分别通过线缆和管道与微机联合控制系统(30)连接。
5.如权利要求1所述的高原型多种可再生能源联合供电、供能系统，其特征在于：所述微机联合控制系统(30)通过线缆与风光互补控制系统(10)连接，通过管道与热能交换控制系统(20)连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20161214 |