CN106288510B - 多能互补能源集成供应系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多能互补能源集成供应系统，包括终端集成管理控制器，终端集成管理控制器的能源输入端组连接有时段性能源供应装置；终端集成管理控制器的热能回收端与热油储能模块的输出端连接，终端集成管理控制器的气能存储端与高压气蓄能模块的输入端连接，高压气蓄能模块的输出端连接终端集成管理控制器的气能回收端，终端集成管理控制器向外输出电能或热能或冷能。采用本方案，用户可选择适宜的方式组网，将地热、燃气发电机、光伏发电机和市电电网中多余能量“储存”在高压气和高温热油中，多能互补，并能适时将能量输出；在采用高压气蓄能时，通过引入射流泵可以实现中低压气体的循环回收利用，且可以重复循环利用，效率更高。

Description

多能互补能源集成供应系统

技术领域

本发明涉及一种能量储能、释放系统，具体涉及一种多能互补能源集成供应系统。

背景技术

能源问题是当今世界面临的突出问题，风、光、水、电、气所蕴含的能量均以被人们有效利用，广泛用于加热、制冷、发电等领域。然而当今世界电力负荷的不均衡日趋突出，电网的峰谷差也逐渐拉大，同时人们对电网供电质量的要求也越来越高，因此迫切需要经济、稳定、可靠、高效的电力储能系统与之相配套，以缓解系统负荷峰谷差过大的情况。电力储能系统也是提高风电、太阳能发电等可再生能源利用率的有效手段。此外，电力储能系统还是解决分布式能源系统容量小、负荷波动大等问题的关键技术。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种多能互补能源集成供应系统。

技术方案如下：

一种多能互补能源集成供应系统，其关键在于：包括终端集成管理控制器、热油储能模块和高压气蓄能模块，其中终端集成管理控制器的能源输入端组连接有至少二种时段性能源供应装置；

终端集成管理控制器的热能回收端与热油储能模块的输出端连接；

终端集成管理控制器的气能存储端与高压气蓄能模块的输入端连接，高压气蓄能模块的输出端连接终端集成管理控制器的气能回收端；

终端集成管理控制器的电能输出端向外输出电能，终端集成管理控制器的热能输出端向外输出热能和冷能，冷能是以冷水或冷空气的形式向外供冷。

以上技术方案提供了高压气蓄能和热油储能两种储能模式，用户可选择适宜的方式组网，将各种剩余能源“储存”在高压气和高温热油中，多能互补，并能适时将能量输出。

上述时段性能源供应装置分为：

地热供应装置、燃气发电机、光伏发电机和市电电网，其中地热供应装置连接所述终端集成管理控制器的地热输入端；所述燃气发电机、光伏发电机和市电电网分别输送电能给所述终端集成管理控制器。

上述终端集成管理控制器包括溴化锂空调主机、热泵热水空调主机、地热热泵空调系统、高温热能管理系统和电源智能切换管理器；

所述溴化锂空调主机和热泵热水空调主机的输入端分别通过同一个所述高温热能管理系统与所述热油储能模块的输出端连接；

所述地热热泵空调系统的输入端接所述地热供应装置；

所述溴化锂空调主机、热泵热水空调主机和地热热泵空调系统连接在同一个空调冷热输配管理模块上；

所述电源智能切换管理器的输入端组分别与所述燃气发电机的输出端、光伏发电机的输出端和市电电网的输出端电路连接，所述电源智能切换管理器的输出端连接有微电网分配管理器和空压机，所述微电网分配管理器的输出端向外输出电能，该微电网分配管理器还为所述溴化锂空调主机、热泵热水空调主机、地热热泵空调系统供电；

所述空压机的输出端与所述高压气蓄能模块气路连接，该高压气蓄能模块的电力输出端与所述电源智能切换管理器的输入端电路连接。

上述燃气发电机的高温余热通过管路引入所述高温热能管理系统，所述燃气发电机和电源智能切换管理器之间电路连接有变压器；

所述光伏发电机和电源智能切换管理器之间电路连接有光伏发电逆变器。

上述高压气蓄能模块包括n个高压罐、n-1个射流泵、n个气轮发电机、空气净化装置、增压泵及余压罐；

所述空压机上有n个输出端且与n个所述高压罐的输入端分别通过气路一一对应连接；

其中第一个所述高压罐的高压输出气路上安装有第一气轮发电机，所述第一气轮发电机的下游气路连接所述空气净化装置；

所述空气净化装置包括净化腔体、及安装在该净化腔体内的叶轮风机和过滤装置，所述第一气轮发电机的下游气路伸入净化腔体后，吹动所述叶轮风机，所述净化腔体外壁上设有吸气孔和排气孔；

其余n-1个所述高压罐高压输出端分别与n-1个所述射流泵的第一输入端通过气路一一对应连接，n-1个所述射流泵的高压输出气路上分别安装有一个气轮发电机，n-1个所述气轮发电机的下游气路汇聚到所述增压泵输入端上，所述增压泵输出端与所述余压罐输入端通过气路连接，所述余压罐输出端分别与n-1个所述射流泵的第二输入端通过气路一一对应连接；

所述第一高压罐低压输出端与第一射流泵第二输入端通过气路连接，依次地，第n-1高压罐低压输出端与第n-1射流泵第二输入端通过气路连接；

n个所述气轮发电机的电力输出端汇集后与所述电源智能切换管理器的输入端电路连接。

采用以上技术方案，高压罐内中低压气体通过射流泵可以被利于来驱动气轮发电机发电，同时气轮发电机未被利用的中低压气体通过增压泵收集到余压罐内，余压罐又与射流泵连接，实现了中低压气体的循环回收利用，且可以重复循环利用，所以在整个电能回收利用系统中，其中低压气体中能量基本都被回收再利用而没有浪费，故电能的回收再利用率高，而且第一气轮发电机未被利用的中低压气体通并用于驱动空气净化装置，能量也被充分利用，用于净化污染气体，达到净化环境的目的，也利于空气压缩机正常使用。

每一个所述气轮发电机输入端气路上均安装有一个流量调节器，每一个所述流量调节器用于调节相对应气轮发电机输入端气路上的气体流量。

所述增压泵与所述余压罐之间的气路上设置有单向阀。

每一个所述高压罐的输入端气路上均设置有一个控制开关。

所述过滤装置设置在所述叶轮风机的上方，所述吸气孔位于所述叶轮风机的下方，所述排气孔位于所述过滤装置的上方。

上述热油储能模块为太阳能光热供能。

有益效果：本发明多能互补能源集成供应系统提供了高压气蓄能和热油储能两种储能模式，用户可选择适宜的方式组网，将地热、燃气发电机、光伏发电机和市电电网中多余能量“储存”在高压气和高温热油中，多能互补，并能适时将能量输出；在采用高压气蓄能时，通过引入射流泵可以实现中低压气体的循环回收利用，且可以重复循环利用，效率更高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为高压气蓄能模块m的原理框图；

图3为空气净化装置6的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，

一种多能互补能源集成供应系统，包括终端集成管理控制器11、热油储能模块a和高压气蓄能模块m，其中终端集成管理控制器11的能源输入端组连接有至少二种时段性能源供应装置1；

终端集成管理控制器11的热能回收端与热油储能模块a的输出端连接；

终端集成管理控制器11的气能存储端与高压气蓄能模块m的输入端连接，高压气蓄能模块m的输出端连接终端集成管理控制器11的气能回收端；

终端集成管理控制器11的电能输出端向外输出电能，终端集成管理控制器11的热能输出端向外输出热能和冷能。

所述时段性能源供应装置1分为：

地热供应装置101、燃气发电机102、光伏发电机103和市电电网104，其中地热供应装置101连接所述终端集成管理控制器11的地热输入端；

燃气发电机102由沼气或天然气燃烧发电，光伏发电机103由光照驱动发电，市电电网104应选择在用电低谷时供电；所述燃气发电机102、光伏发电机103和市电电网104分别输送电能给所述终端集成管理控制器11。

所述终端集成管理控制器11包括溴化锂空调主机b、热泵热水空调主机c、地热热泵空调系统d、高温热能管理系统p和电源智能切换管理器k；

所述溴化锂空调主机b和热泵热水空调主机c的输入端分别通过同一个所述高温热能管理系统p与所述热油储能模块a的输出端连接；

所述地热热泵空调系统d的输入端接所述地热供应装置101；

所述溴化锂空调主机b、热泵热水空调主机c和地热热泵空调系统d连接在同一个空调冷热输配管理模块j上；

所述电源智能切换管理器k的输入端组分别与所述燃气发电机102的输出端、光伏发电机103的输出端和市电电网104的输出端电路连接，所述电源智能切换管理器k的输出端连接有微电网分配管理器r和空压机s，所述微电网分配管理器r的输出端向外输出电能，该微电网分配管理器r还为所述溴化锂空调主机b、热泵热水空调主机c、地热热泵空调系统d供电；

所述空压机s的输出端与所述高压气蓄能模块m气路连接，该高压气蓄能模块m的电力输出端与所述电源智能切换管理器k的输入端电路连接。

所述燃气发电机102的高温余热通过管路引入所述高温热能管理系统p，所述燃气发电机102和电源智能切换管理器k之间电路连接有变压器t；

所述光伏发电机103和电源智能切换管理器k之间电路连接有光伏发电逆变器n。

所述热油储能模块a的输入端由太阳能光热供能。

所述热油储能模块a、高温热能管理系统p、电源智能切换管理器k、空调冷热输配管理模块j、电源智能切换管理器k和微电网分配管理器r均为现有技术，例如：

所述热油储能模块a可以为储油罐，该储油罐内的储能油在加热时，油温上升储能；

所述高温热能管理系统p可以是热交换器，储油罐的高温热油接高温流体的进出口，低温流体分别接热交换器的高温流体的进出口，在热交换器内进行热交换，低温流体升温后进入溴化锂空调主机b和热泵热水空调主机c的输入端；

所述空调冷热输配管理模块j可以是PLC或继电器控制组合。为成熟的开关控制技术。

所述电源智能切换管理器k可以是具有多个输入端和多个输出端的选择开关，或拨档开关。

所述微电网分配管理器r可以是多孔插座。

结合图2和图3可以看出，所述高压气蓄能模块m包括n个高压罐G1、G2……Gn-1、Gn，n-1个射流泵S1……Sn-2、Sn-1，n个气轮发电机F1、F2……Fn-1、Fn，空气净化装置6、增压泵7及余压罐8，其中n为大于1的正整数。

所述空压机s工作时会将低压气体转化为高压气体，该气体具体可以是空气，所述空压机s上有n个输出端，该空压机s的每一个输出端均通过控制开关3与每一个所述高压罐G1、G2……Gn-1、Gn输入端气路连接并一一对应，该所述控制开关3用于控制相对应的每一个所述高压罐G1、G2……Gn-1、Gn输入端气路的开启或者关闭。

其中第一高压罐G1的高压输出气路上安装有第一气轮发电机F1，所述第一气轮发电机F1的下游气路连接所述空气净化装置6；其余n-1个所述高压罐G2……Gn-1、Gn的高压输出端分别与n-1个所述射流泵S1……Sn-2、Sn-1第一输入端通过气路一一对应连接，n-1个所述射流泵S1……Sn-2、Sn-1高压输出气路上分别安装有一个气轮发电机F2……Fn-1、Fn，该n-1个所述气轮发电机F2……Fn-1、Fn的下游气路汇聚到增压泵7输入端上，所述增压泵7输出端与所述余压罐8输入端通过气路连接，所述增压泵7与所述余压罐8之间的气路上设置有单向阀9，所述余压罐8输出端分别与n-1个所述射流泵S1……Sn-2、Sn-1第二输入端通过气路一一对应连接；第一高压罐G1低压输出端与第一射流泵S1第二输入端通过气路连接，依次地，第n-1高压罐Gn-1低压输出端与第n-1射流泵Sn-1第二输入端通过气路连接。

在上述实施例中，每一个所述气轮发电机F1、F2……Fn-1、Fn的输入端气路上均安装有一个流量调节器4，每一个所述流量调节器4用于调节相对应气轮发电机F1、F2……Fn-1、Fn输入端气路上的气体流量，在上述实施例中，所述流量调节器4可采用喷嘴流量调节器，喷嘴流量调节器可根据负荷大小输出喷嘴控制信号，自动控制打开、关闭喷嘴数量，从而调节发电输出量大小。

每一个所述控制开关3用于控制相对应的一个所述高压罐G1、G2……Gn-1、Gn输入端气路的开启或者关闭，在其控制过程中，可实现同时采用一个或者多个所述高压罐G1、G2……Gn-1、Gn来存储高压气体，也可以当其中一个所述高压罐G1、G2……Gn-1、Gn内气体储存满后，再开启另外一个或者多个高压罐G1、G2……Gn-1、Gn来储存多余高压气体，能合理分配或者控制高压气体的存储方式，可提高所述空压机s产生的高压气体的利用率。

在上述实施例中，所述气轮发电机F1、F2……Fn-1、Fn具体是属于现有技术结构，其包括有叶轮、传动轴、发电机等部分，其工作原理为：当高压气体可产生巨大动能驱动发电机叶轮转动，而叶轮会通过发电机传动轴带动发电机转动发电；n个所述气轮发电机F1、F2……Fn-1、Fn的电力输出端汇集后与所述电源智能切换管理器k的输入端电路连接。

在上述实施例中，所述空气净化装置6包括净化腔体60、及安装在该净化腔体60内的叶轮风机61和过滤装置62，所述第一气轮发电机F1的下游气路伸入净化腔体60后，吹动所述叶轮风机61，所述过滤装置62设置在所述叶轮风机61的上方，所述净化腔体60外壁上设有吸气孔63和排气孔64，所述吸气孔63位于所述叶轮风机61的下方，所述排气孔64位于所述过滤装置62的上方，该过滤装置62采用至少一层过滤材料通过叠加在一起。第一气轮发电机F1在发电过程中只能利用第一高压罐G1中输出气体的高压部分，经第一气轮发电机F1利用后的低压气体用于驱动叶轮风机61上动力叶轮转动，再通过传动组件将动能传动至风机上并驱动该风机转动工作，从而实现了所述空气净化装置6吸气和排气功能。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种多能互补能源集成供应系统，其特征在于：包括终端集成管理控制器（11）、热油储能模块（a）和高压气蓄能模块（m），其中终端集成管理控制器（11）的能源输入端组连接有至少二种时段性能源供应装置（1）；

终端集成管理控制器（11）的热能回收端与热油储能模块（a）的输出端连接；

终端集成管理控制器（11）的气能存储端与高压气蓄能模块（m）的输入端连接，高压气蓄能模块（m）的输出端连接终端集成管理控制器（11）的气能回收端；

终端集成管理控制器（11）的电能输出端向外输出电能，终端集成管理控制器（11）的热能输出端向外输出热能和冷能；

所述时段性能源供应装置（1）分为：

地热供应装置（101）、燃气发电机（102）、光伏发电机（103）和市电电网（104），其中地热供应装置（101）连接所述终端集成管理控制器（11）的地热输入端；所述燃气发电机（102）、光伏发电机（103）和市电电网（104）分别输送电能给所述终端集成管理控制器（11）；

所述终端集成管理控制器（11）包括溴化锂空调主机（b）、热泵热水空调主机（c）、地热热泵空调系统（d）、高温热能管理系统（p）和电源智能切换管理器（k）；

所述溴化锂空调主机（b）和热泵热水空调主机（c）的输入端分别通过同一个所述高温热能管理系统（p）与所述热油储能模块（a）的输出端连接；

所述地热热泵空调系统（d）的输入端接所述地热供应装置（101）；

所述溴化锂空调主机（b）、热泵热水空调主机（c）和地热热泵空调系统（d）连接在同一个空调冷热输配管理模块（j）上；

所述电源智能切换管理器（k）的输入端组分别与所述燃气发电机（102）的输出端、光伏发电机（103）的输出端和市电电网（104）的输出端电路连接，所述电源智能切换管理器（k）的输出端连接有微电网分配管理器（r）和空压机（s），所述微电网分配管理器（r）的输出端向外输出电能，该微电网分配管理器（r）还为所述溴化锂空调主机（b）、热泵热水空调主机（c）、地热热泵空调系统（d）供电；

所述空压机（s）的输出端与所述高压气蓄能模块（m）气路连接，该高压气蓄能模块（m）的电力输出端与所述电源智能切换管理器（k）的输入端电路连接；

所述高压气蓄能模块（m）包括n个高压罐（G1、G2……Gn-1、Gn）、n-1个射流泵（S1……Sn-2、Sn-1）、n个气轮发电机（F1、F2……Fn-1、Fn）、空气净化装置（6）、增压泵（7）及余压罐（8）；

所述空压机（s）上有n个输出端且与n个所述高压罐（G1、G2……Gn-1、Gn）的输入端分别通过气路一一对应连接；

其中第一个所述高压罐（G1）的高压输出气路上安装有第一气轮发电机（F1），所述第一气轮发电机（F1）的下游气路连接所述空气净化装置（6）；

所述空气净化装置（6）包括净化腔体（60）、及安装在该净化腔体（60）内的叶轮风机（61）和过滤装置（62），所述第一气轮发电机（F1）的下游气路伸入净化腔体（60）后，吹动所述叶轮风机（61），所述净化腔体（60）外壁上设有吸气孔（63）和排气孔（64）；

其余n-1个所述高压罐（G2……Gn-1、Gn）高压输出端分别与n-1个所述射流泵（S1……Sn-2、Sn-1）的第一输入端通过气路一一对应连接，n-1个所述射流泵（S1……Sn-2、Sn-1）的高压输出气路上分别安装有一个气轮发电机（F2……Fn-1、Fn），n-1个所述气轮发电机（F2……Fn-1、Fn）的下游气路汇聚到所述增压泵（7）输入端上，所述增压泵（7）输出端与所述余压罐（8）输入端通过气路连接，所述余压罐（8）输出端分别与n-1个所述射流泵（S1……Sn-2、Sn-1）的第二输入端通过气路一一对应连接；

第一个所述高压罐（G1）低压输出端与第一射流泵（S1）第二输入端通过气路连接，依次地，第n-1高压罐（Gn-1）低压输出端与第n-1射流泵（Sn-1）第二输入端通过气路连接；

n个所述气轮发电机（F1、F2……Fn-1、Fn）的电力输出端汇集后与所述电源智能切换管理器（k）的输入端电路连接；

所述燃气发电机（102）的高温余热通过管路引入所述高温热能管理系统（p），所述燃气发电机（102）和电源智能切换管理器（k）之间电路连接有变压器（t）；

所述光伏发电机（103）和电源智能切换管理器（k）之间电路连接有光伏发电逆变器（n）；

每一个所述气轮发电机（F1、F2……Fn-1、Fn）输入端气路上均安装有一个流量调节器（4），每一个所述流量调节器（4）用于调节相对应气轮发电机（F1、F2……Fn-1、Fn）输入端气路上的气体流量；

所述增压泵（7）与所述余压罐（8）之间的气路上设置有单向阀（9）；

每一个所述高压罐（G1、G2……Gn-1、Gn）的输入端气路上均设置有一个控制开关（3）。

2.根据权利要求1所述的多能互补能源集成供应系统，其特征在于：所述过滤装置（62）设置在所述叶轮风机（61）的上方，所述吸气孔（63）位于所述叶轮风机（61）的下方，所述排气孔（64）位于所述过滤装置（62）的上方。

3.根据权利要求1所述的多能互补能源集成供应系统，其特征在于：所述热油储能模块（a）为太阳能光热供能。