CN108825369A - 分布式供能设备以及冷热电解耦方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分布式供能设备以及冷热电解耦方法、装置，其中，分布式供能设备的中央控制器在大运行模式下且用户端当前所需的电负荷大于或等于实时发电功率时，启动储电装置给用户端补充电能，及启动有机朗肯发电机组回收吸收式热泵机组及燃气内燃机的余热给用户端补充电能；在大运行模式下且用户端当前所需的冷负荷大于或等于第一预设冷负荷时，启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机及可再生能源发电装置的电能制冷给用户端补充冷气；在大运行模式下且用户端当前所需的热负荷大于或等于第一预设热负荷时，启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机及可再生能源发电装置的电能制热并给用户端补充热量，本发明可提高能源利用率，环保。

Description

分布式供能设备以及冷热电解耦方法、装置

技术领域

本发明涉及供能系统，特别是涉及分布式供能设备以及冷热电解耦方法、装置。

背景技术

分布式供能系统是推动终端能源供应的重要举措。目前，分布式供能系统大致分为两方面设计，一方面从热力学角度实施，考虑能源梯级利用，通过合理配置与集成实现分布式系统的效率最大化；另一方面从电网角度实施，研究分布式电源的容量配置与接入系统的设计，但未能完全优化分布式供能系统冷热电解耦的运行方式。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：

分布式供能系统的冷、热、电之间存在天然的耦合关系，其运行模式单一，一般为“冷热定电”或“以电定热”，在冷、热、电负荷匹配关系不适当的情况下，分布式供能系统的能效较低，造成电网存在一定的调峰问题，且未能充分发挥能源的梯级利用，导致能源损耗以及不利于环境保护。

发明内容

基于此，有必要针对能源利用率低的问题，提供一种分布式供能设备以及冷热电解耦方法、装置。

为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种分布式供能设备，包括中央控制器，以及连接中央控制器的燃气内燃机、可再生能源发电装置、有机朗肯发电机组、储电装置、电动热泵机组以及吸收式热泵机组；

有机朗肯发电机组通过输送管道连接吸收式热泵机组、燃气内燃机，通过输电线连接储电装置、吸收式热泵机组；电动热泵机组通过输电线连接储电装置、再生能源发电装置以及燃气内燃机；储电装置通过输电线连接可再生能源发电装置、燃气内燃机；

中央控制器在大运行模式下、且用户端当前所需的电负荷大于或等于燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和时，启动储电装置给用户端补充电能，以及启动有机朗肯发电机组回收吸收式热泵机组以及燃气内燃机的余热，有机朗肯发电机组基于回收的余热给用户端补充电能；

中央控制器在大运行模式下且用户端当前所需的冷负荷大于或等于第一预设冷负荷时，启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能，电动热泵机组基于获取的电能制冷，并给用户端补充冷气；

中央控制器在大运行模式下且用户端当前所需的热负荷大于或等于第一预设热负荷时，启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能，电动热泵机组基于获取的电能制热，并给用户端补充热量。

在其中一个实施例中，大运行模式表示用户端当前所需的电负荷大于或等于第一预设电负荷；

中央控制器在小运行模式下时关闭燃气内燃机，并维持可再生能源发电装置给用户端供电；

中央控制器在小运行模式下且用户端当前所需的电负荷大于或等于可再生能源发电装置的实时发电功率时，启动储电装置给用户端补充电能；

中央控制器在小运行模式下且用户端当前所需的冷负荷大于或等于第二预设冷负荷时，启动电动热泵机组获取储电装置以及可再生能源发电装置的电能，电动热泵机组基于获取的电能制冷，并给用户端补充冷气；

中央控制器在小运行模式下且用户端当前所需的热负荷大于或等于第二预设热负荷时，启动电动热泵机组获取储电装置以及可再生能源发电装置的电能，电动热泵机组基于获取的电能制热，并给用户端补充热量；小运行模式表示用户端当前所需的电负荷大于或等于第二预设电负荷且小于第一预设电负荷。

在其中一个实施例中，还包括通过输电线连接储电装置的电动汽车；中央控制器连接电动汽车；

中央控制器在大运行模式下、且用户端当前所需的电负荷大于或等于燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和时，或中央控制器在小运行模式下且用户端当前所需的电负荷大于或等于可再生能源发电装置的实时发电功率时，启动电动汽车给用户端补充电能。

在其中一个实施例中，还包括太阳能光热装置；太阳能光热装置通过输送管道连接吸收式热泵机组；

吸收式热泵机组向太阳能光热装置获取热量，并给用户端供冷或供热。

在其中一个实施例中，还包括通过输送管道连接在太阳能光热装置以及吸收式热泵机组之间的储热罐；

储热罐将太阳能光热装置输送的热量传输至吸收式热泵机组。

在其中一个实施例中，可再生能源发电装置包括以下设备中的任意一种或任意种组合：风力发电装置、太阳能光伏发电装置以及生物质-燃料电池发电装置。

在其中一个实施例中，还包括通过输送管道连接用户端的储冷设备、储热设备。

另一方面，本发明实施例还提供了一种分布式供能设备的冷热电解耦方法，包括以下步骤：

在大运行模式下且用户端当前所需的电负荷量大于或等于燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和时，向有机朗肯发电机组发送第一启动指令，以及向储电装置发送第二启动指令；第一启动指令用于指示有机朗肯发电机组回收吸收式热泵机组以及燃气内燃机的余热，并基于回收的余热给用户端补充电能；第二启动指令用于指示储电装置给用户端补充电能；

在大运行模式下且用户端当前所需的冷负荷大于或等于第一预设冷负荷时，向电动热泵机组发送第一制冷指令；第一制冷指令用于指示电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制冷，并给用户端补充冷气；

在大运行模式下且用户端当前所需的热负荷大于或等于第一预设热负荷时，向电动热泵机组发送第一制热指令；第一制热指令用于指示电动热泵机组获取储电装置以及可再生能源发电装置的电能制热，并给用户端补充热量。

在其中一个实施例中，还包括以下步骤：

在小运行模式下，关闭燃气内燃机，并维持可再生能源发电装置给用户端供电；

在小运行模式下且用户端当前所需的电负荷大于或等于可再生能源发电装置的实时发电功率时，向储电装置发送第三启动指令；第三启动指令用于指示储电装置给用户端补充电能；

在小运行模式下且用户端当前所需的冷负荷大于或等于第二预设冷负荷时，向电动热泵机组发送第二制冷指令；第二制冷指令用于指示电动热泵机组获取储电装置以及可再生能源发电装置的电能制冷，并给用户端补充冷气；

在小运行模式下且用户端当前所需的热负荷大于或等于第二预设热负荷时，向电动热泵机组发送第二制热指令；第二制热指令用于指示电动热泵机组获取储电装置以及可再生能源发电装置的电能制热，并给用户端补充热量。

另一方面，本发明实施例还提供了一种冷热电解耦装置，包括：

大运行供电模块，用于在大运行模式下且用户端当前所需的电负荷量大于或等于燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和时，向有机朗肯发电机组发送第一启动指令，以及向储电装置发送第二启动指令；第一启动指令用于指示有机朗肯发电机组回收吸收式热泵机组以及燃气内燃机的余热，并基于回收的余热给用户端补充电能；第二启动指令用于指示储电装置给用户端补充电能；

大运行供冷模块，用于在大运行模式下且用户端当前所需的冷负荷大于或等于第一预设冷负荷时，向电动热泵机组发送第一制冷指令；第一制冷指令用于指示电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制冷，并给用户端补充冷气；

大运行供热模块，用于在大运行模式下且用户端当前所需的热负荷大于或等于第一预设热负荷时，向电动热泵机组发送第一制热指令；第一制热指令用于指示电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制热，并给用户端补充热量。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本发明的分布式供能设备以及冷热电解耦方法、装置，能够在大运行模式下且用户端当前所需的电负荷大于或等于燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和时，可启动储电装置给用户端补充电能，并通过启动有机朗肯发电机组回收吸收式热泵机组以及燃气内燃机的余热，给用户端供电进行电能补充。当在大运行模式下且用户端当前所需的冷负荷需求较大时，可启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制冷并向用户端供冷补充冷气，当在大运行模式下且用户端当前所需的热负荷需求较大时，可启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制热并向用户端供热补充热量。本发明通过有机朗肯发电机组充分利用燃气内燃机以及吸收式热泵机组的余热，有效将余热转化为电能进而为达到用户端当前所需的电负荷量输送并补充电能，进一步地，通过启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能进行制冷，进而为达到用户端当前所需的冷负荷量供冷补充冷气，或者进行制热进而为达到用户端当前所需的热负荷量供热补充热量。本发明可在未能满足用户端当前所需的冷、热、电负荷时，启动有机朗肯发电机组或者电动热泵机组运作及时补充相应的能源以维持用户端对冷、热、电负荷量的需求，本发明能够实现电-热或者热-电的相互转化，提高了能源的利用率同时使得系统能够长效稳定地运行，进一步地优化“冷热定电”的运行模式。

附图说明

图1为本发明分布式供能设备的第一示意性结构框图；

图2为本发明分布式供能设备的具体电控制连接结构框图；

图3为本发明分布式供能设备的具体管道连接结构框图；

图4为本发明分布式供能设备的又一具体管道连接结构框图；

图5为本发明分布式供能设备的冷热电解耦方法的第一示意性流程示意图；

图6为本发明分布式供能设备的冷热电解耦方法的小运行模式流程示意图；

图7为本发明冷热电解耦装置的第一示意性结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明的分布式供能设备以及冷热电解耦方法、装置，主要用于解决“冷热定电”运行模式下无法快速灵活响应用户端所需负荷的波动、系统能效低、增加电网调峰压力等问题。受周围环境影响导致分布式供能设备端提供的发电功率与用户端所需的电负荷，或提供的冷气与用户端所需的冷负荷，或提供的热能与用户端所需的热负荷出现供求不平衡时，本发明能够可启动有机朗肯发电机组回收相应设备的热量发电，或者启动电动热泵机组利用电能制冷或制热，以维持供求平衡。

参见图1，在一个实施例中本发明提供的一种分布式供能设备，包括中央控制器100，以及连接中央控制器100的燃气内燃机110、可再生能源发电装置160、有机朗肯发电机组120、储电装置130、电动热泵机组140以及吸收式热泵机组150；

有机朗肯发电机组120通过输送管道连接吸收式热泵机组150、燃气内燃机110，通过输电线连接储电装置130、吸收式热泵机组150；电动热泵机组150通过输电线连接储电装置130、可再生能源发电装置160以及燃气内燃机110；储电装置130通过输电线连接可再生能源发电装置160、燃气内燃机110；

中央控制器100在大运行模式下、且用户端当前所需的电负荷大于或等于燃气内燃机110和可再生能源发电装置160的实时发电功率之和时，启动储电装置130给用户端补充电能，以及启动有机朗肯发电机组120回收吸收式热泵机组150以及燃气内燃机110的余热，有机朗肯发电机组120基于回收的余热给用户端补充电能；

中央控制器100在大运行模式下且用户端当前所需的冷负荷大于或等于第一预设冷负荷时，启动电动热泵机组140获取储电装置130、燃气内燃机110以及可再生能源发电装置160的电能，电动热泵机组140基于获取的电能制冷，并给用户端补充冷气；

中央控制器100在大运行模式下且用户端当前所需的热负荷大于或等于第一预设热负荷时，启动电动热泵机组140获取储电装置130的、燃气内燃机110以及可再生能源发电装置160电能，电动热泵机组140基于获取的电能制热，并给用户端补充热量。

具体而言，中央控制器可远程监控有机朗肯发电机组、吸收式热泵机组、燃气内燃机、电动热泵、可再生能源发电装置以及储电装置的运行状态。在电负荷高峰时段，用户端的用电设备较多，在电负荷低谷时段，用户端的用电设备较少，外加受环境等各种因素影响用户端所需的电负荷需求不同，根据用户端当前所需的电负荷的大小进行划分，可分为大运行模式和小运行模式。第一预设冷负荷为在大运行模式下根据预先指定的供冷量而设定的负荷值；第一预设热负荷为在大运行模式下根据预先指定的供热量而设定的负荷值。

吸收式热泵机组可以利用低品位热源，实现将热量从低温向高温热源泵送的循环系统，是回收利用低温热能的有效装置，其中，吸收式热泵机组吸收的余热可以为其他供能设备产生的余热或供热装置提供的热量。进一步地，吸收式热泵机组吸收的热量可以利用一部分也可以是全部，进一步地，有机朗肯发电机组可实现将低、中、高温热源转化为电能。在燃气内燃机、可再生能源发电装置以及有机朗肯发电机组发电充足时，可对储电装置充电进行电能储备，及时给用户端提供补充电能，或利用储备电能制冷给用户补充冷气或制热补充热量，以便提高能源利用率和节约能源。

具体地，可再生能源发电装置会受天气等因素影响导致发电功率不稳定，尤其在大运行模式下会造成燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和，与用户端当前所需的电负荷会出现供求不平衡的现象，因此，本发明可在大运行模式下，当燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和未能满足用户端当前所需的电负荷时，可启动储电装置给用户端发电以补充电能。同时，吸收式热泵机组将吸收的部分热量用于提供给有机朗肯发电机组，由中央控制器控制有机朗肯发电机组对燃气内燃机以及吸收式热泵机组的余热回收进行发电，补充用户端所需电能，以满足用户端对电负荷的需求。受季节以及环境等因素影响，用户端所需的冷负荷存在波动，在大运行模式下，当用户端当前所需的冷负荷大于或等于第一预设冷负荷时，中央控制器可启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制冷，以补充用户端所需的冷气。在大运行模式下，当用户端当前所需的热负荷大于或等于第一预设热负荷时，中央控制器可启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制热，以补充用户端所需的热量。

本发明的分布式供能设备，能够在大运行模式下且用户端当前所需的电负荷大于或等于燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和时，可启动储电装置给用户端补充电能，并通过启动有机朗肯发电机组回收吸收式热泵机组的热量以及燃气内燃机的余热给用户端供电进行电能补充。当在大运行模式下且用户端当前所需的冷负荷需求较大时，可启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制冷并向用户端供冷补充冷气，当在大运行模式下且用户端当前所需的热负荷需求较大时，可启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制热并向用户端供热补充热量。本发明通过有机朗肯发电机组充分利用燃气内燃机以及吸收式热泵机组的余热，有效将余热转化为电能进而为达到用户端当前所需的电负荷量输送并补充电能。本发明可在未能满足用户端当前所需的冷、热、电负荷时，启动有机朗肯发电机组或者电动热泵机组运作及时补充相应的能源以维持用户端对冷、热、电负荷量的需求，本发明能够实现电-热或者热-电的相互转化，提高了能源的利用率同时使得系统能够长效稳定地运行，进一步地优化“冷热定电”的运行模式。

参见图2，结合图3，在一个具体的实施例中，大运行模式表示用户端当前所需的电负荷大于或等于第一预设电负荷；

中央控制器200在小运行模式下时关闭燃气内燃机230，并维持可再生能源发电装置210给用户端供电；

中央控制器200在小运行模式下且用户端当前所需的电负荷大于或等于可再生能源发电装置210的实时发电功率时，启动储电装置220给用户端补充电能；

中央控制器200在小运行模式下且用户端当前所需的冷负荷大于或等于第二预设冷负荷时，启动电动热泵机组240获取储电装置220以及可再生能源发电装置210的电能，电动热泵机组240基于获取的电能制冷，并给用户端补充冷气；

中央控制器200在小运行模式下且用户端当前所需的热负荷大于或等于第二预设热负荷时，启动电动热泵机组240获取储电装置220以及可再生能源发电装置210的电能，电动热泵机组240基于获取的电能制热，并给用户端补充热量；小运行模式表示用户端当前所需的电负荷大于或等于第二预设电负荷且小于第一预设电负荷。

具体而言，根据用户端所需的电负荷大小，可分为大运行模式和小运行模式，在电负荷低谷时段分布式供能设备处于小运行模式，小运行模式指用户端当前所需的电负荷大于或等于第二预设电负荷且小于第一预设电负荷，在电负荷高峰时段分布式供能设备处于大运行模式，大运行模式指用户端当前所需的电负荷大于或等于第一预设电负荷。进一步地，额定电负荷为允许满足用户端所需的最大电负荷，第一预设电负荷和第二预设电负荷为根据额定电负荷而设置的电负荷值，第一预设电负荷可以但不局限于为额定电负荷的第一预设百分比，例如为额定电负荷的40％；第二预设电负荷可以但不局限为额定电负荷的第二预设百分比，例如为额定电负荷的0％。进一步地，小运行模式指用户端当前所需的电负荷在额定电负荷的0％至40％范围之内，大运行模式指用户端当前所需的电负荷大于或等于额定电负荷的40％。进一步地，第二预设冷负荷为在小运行模式下根据预先指定的供冷量而设定的负荷值；第二预设热负荷为在小运行模式下根据预先指定的供热量而设定的负荷值。

具体地，在小运行模式下，燃气内燃机的效率较低，为节约能源中央控制器可关闭燃气内燃机，并保持可再生能源发电装置给用户端供电。进一步地，在小运行模式下，由于可再生能源发电装置的发电功率受天气和环境影响，可再生能源发电装置的实时发电功率，与用户端当前所需的电负荷会出现供求不平衡现象，因此，在小运行模式下且用户端当前所需的电负荷大于或等于可再生能源发电装置的实时发电功率时，启动储电装置给用户端补充电能。而在小运行模式下，用户端当前所需的冷负荷大于第二预设冷负荷时，中央控制器可启动电动热泵机组获取储电装置以及可再生能源发电装置的电能制冷，以补充用户端所需的冷气，或者进行制热以补充用户端所需的热量。

本发明的分布式供能设备中的可再生能源发电装置为利用风能、太阳能以及生物质能中的一种或任意种组合进行发电的装置，可提高环境效益，环保，同时本发明在小运行模式下关闭燃气内燃机，利用可再生能源发电装置发电，并启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机、可再生能源发电装置的电能为用户端供冷或供热，以满足用户端的需求。本发明的分布式供能设备环保，能源利用率高，且能够及时满足为用户端所需的冷、热、电负荷，进一步地优化“冷热定电”的运行模式。

参见图2，结合图3，在一个具体的实施例中，还包括通过输电线连接储电装置220的电动汽车250；中央控制器200连接电动汽车250；

中央控制器200在大运行模式下且用户端当前所需的电负荷大于或等于燃气内燃机230和可再生能源发电装置210的实时发电功率之和时，或中央控制器200在小运行模式下且用户端当前所需的电负荷大于或等于可再生能源发电装置210的实时发电功率时，启动电动汽车250给用户端补充电能。

本发明的分布式供能设备，通过电动汽车可在大运行模式下，燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和未能满足用户端当前所需的电负荷时，或在小运行模式下，可再生能源发电装置的实时发电功率未能满足用户端当前所需的电负荷时，中央控制器可启动电动汽车给用户端补充电能，满足用户端对电负荷的需求。进一步地，在电动汽车的电能充足时，可给储电装置充电进行电能储备，以便在用户端的电负荷需求较大时及时提供补充。本发明可实现稳定的供能系统，使得分布式供能设备端的发电功率与用户端的电负荷达到供求平衡，提高能源的利用率。

参见图2，结合图3，在一个具体的实施例中，还包括太阳能光热装置260；太阳能光热装置260通过输送管道连接吸收式热泵机组270；

吸收式热泵机组270向太阳能光热装置260获取热量，并给用户端供冷或供热。

本发明的分布式供能设备，吸收式热泵机组可获取太阳能光热装置提供的热量以完成制冷，为用户端供冷，或完成制热为用户端供热。进一步地，吸收式热泵机组吸收太阳能光热装置提供的部分热量，还可由有机朗肯发电机组回收进行发电。本发明通过太阳能光热装置为吸收式热泵机组提供充足的热量，可提高吸收式热泵机组制热或者制冷的效果，及时为用户端输送冷气或暖气。

参见图2，结合图3，在一个具体的实施例中，还包括通过输送管道连接在太阳能光热装置260以及吸收式热泵机组270之间的储热罐300；

储热罐300将太阳能光热装置260输送的热量传输至吸收式热泵机组270。

本发明的分布式供能设备，储热罐可存储太阳能光热装置输送的热量，同时太阳能光热装置可通过该储热罐向吸收式热泵机组提供热量。进一步地，吸收式热泵机组可直接获取储热罐的热量，也可通过储热罐获取太阳能光热装置的热量。当天气或者其他因素影响导致太阳能光热装置供能不足时，可由储热罐及时给吸收式热泵机组供热，维持本发明分布式供能设备的稳定运作。

参见图4，在一个具体的实施例中，可再生能源发电装置包括以下设备中的任意一种或任意种组合：风力发电装置410、太阳能光伏发电装置420以及生物质-燃料电池发电装置430。

本发明的分布式供能设备，可达到环保以及提高环境效益的目的，通过风力发电装置、太阳能光伏发电装置以及生物质-燃料电池发电装置的一种或任意种组合作为可再生能源发电装置，不仅提高了能源利用率，能够进一步满足用户端所需的冷、热、电负荷的需求。

参见图3，在一个具体的实施例中，还包括通过输送管道连接用户端的储冷设备310、储热设备320。

本发明的分布式供能设备，在满足用户端的能源需求后，可将多余的能源进行回收，以便当用户端的能源需求量大时及时进行补充，进而提高能源利用率，完善分布式供能设备的供能系统，节约能源。

参见图2，结合图3和图4，作为一优选的实施例本发明的分布式供能设备，根据用户端所需的电负荷大小，可分为大运行模式和小运行模式，其中大运行模式指可以为额定电负荷的0至40％，小运行模式指可以为额定电负荷的40至100％。

在小运行模式下，由于燃气内燃机在低电负荷运行工况下效率较低，因此可仅利用风电、太阳能光伏以及生物质-燃料电池的可再生能源发电装置进行发电，同时利用可再生能源发电装置的余热以及太阳能光热装置提供吸收式热泵机组热量，由吸收式热泵机组给用户端供冷或供热。当用户端当前所需的电负荷大于或等于可再生能源发电装置的实时发电功率时，除了上述的可再生能源发电装置发电外，还有储电装置以及电动汽车向电网输送电力，以满足用户端当前的电负荷需求。当用户端当前的冷负荷需求大于或等于小运行模式下预先指定的供冷量时，还有电动热泵机组获取储电装置、可再生能源发电装置的电能以及储冷设备为用户端补充冷气，或者当用户端当前的热负荷大于或等于小运行模式下预先指定的供热量时，还有电动热泵机组获取储电装置、可再生能源发电装置的电能以及储热设备为用户端补充热量。

进一步地，在大运行模式下时，可利用风电、太阳能光伏以及生物质-燃料电池的可再生能源发电装置和燃气内燃机进行发电，同时利用吸收式热泵机组获取太阳能光热装置、可再生能源发电装置的余热以及燃气内燃机烟气给用户端供冷或供热。当用户端当前所需的电负荷大于或等于燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和时，还可有机朗肯发电机组回收吸收式热泵机组和燃气内燃机的余热、储电装置以及电动汽车进行发电向电网输送电能，以满足用户端当前的电负荷需求。当用户端当前所需的冷负荷需求大于或等于大运行模式下预先指定的供冷量时，还有电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能和以及储冷设备为用户端补充冷气，或者当用户端当前的热负荷大于或等于大运行模式下预先指定的供热量时，还有电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能和储冷设备为用户端补充热量。

本发明的分布式供能设备，可通过实现电能转热能以及热能转电能，优化“冷热定电”的运行模式，及时满足用户端所需的能源，维持分布式供能设备端与用户端的供求平衡，实现长效稳定的运行。进一步地，提高能源利用率，环保以及可提高环境效益。

参见图5，在一个实施例中，本发明提供了一种分布式供能设备的冷热电解耦方法，包括以下步骤：

步骤S510：在大运行模式下且用户端当前所需的电负荷量大于或等于燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和时，向有机朗肯发电机组发送第一启动指令，以及向储电装置发送第二启动指令；第一启动指令用于指示有机朗肯发电机组回收吸收式热泵机组以及燃气内燃机的余热，并基于回收的余热给用户端补充电能；第二启动指令用于指示储电装置给用户端补充电能。

具体而言，在电负荷高峰时段，用户端的用电设备较多，在电负荷低谷时段，用户端的用电设备较少，外加受环境等各种因素影响用户端所需的电负荷需求不同，根据用户端当前所需的电负荷的大小进行划分，可分为大运行模式和小运行模式。当在大运行模式下，燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和未能满足用户端当前所需的电负荷时，可向有机朗肯发电机组发送第一启动指令，以及向储电装置发送第二启动指令，以使得有机朗肯发电机组对燃气内燃机以及吸收式热泵机组的余热进行回收发电，补充用户端所需的电负荷，和启动储电装置给用户端补充电能。

步骤S520：在大运行模式下且用户端当前所需的冷负荷大于或等于第一预设冷负荷时，向电动热泵机组发送第一制冷指令；第一制冷指令用于指示电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制冷，并给用户端补充冷气。

具体而言，第一预设冷负荷为在大运行模式下根据预先指定的供冷量而设定的负荷值。受季节以及环境等因素影响，用户端所需的冷负荷存在波动，在大运行模式下，当用户端当前所需的冷负荷大于或等于第一预设冷负荷时，可向电动热泵机组发送第一制冷指令，以使电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制冷，补充用户端的冷气。

步骤S530：在大运行模式下且用户端当前所需的热负荷大于或等于第一预设热负荷时，向电动热泵机组发送第一制热指令；第一制热指令用于指示电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制热，并给用户端补充热量。

具体而言，第一预设热负荷为在大运行模式下根据预先指定的供热量而设定的负荷值。受季节以及环境音响，用户端所需的热负荷存在波动，在大运行模式下，当用户端当前所需的热负荷大于或等于第一预设热负荷时，可向电动热泵机组发送第一制热指令，以使电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制热，补充用户端的热量。

本发明的分布式供能设备的冷热电解耦方法，能够在大运行模式下且用户端当前所需的电负荷大于或等于燃气内燃机的实时发电功率时，向有机朗肯发电机组发送第一启动指令，向储电装置发送第二启动指令，以使有机朗肯发电机组将吸收式热泵机组以及燃气内燃机的余热回收，并基于回收的余热给用户端补充电能，以及使储电装置给用户端补充电能。当在大运行模式下且用户端当前所需的冷负荷需求较大时，向电动热泵机组发送第一制冷指令，以使电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制冷并向用户端供冷补充冷气。当在大运行模式下且用户端所需的热负荷需求较大时，向电动热泵机组发送第一制热指令，以使电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制热并向用户端补充热量。本发明可在未能满足用户端当前所需的冷、热、电负荷时，启动有机朗肯发电机组或者电动热泵机组运作及时补充相应的能源以维持用户端对冷、热、电负荷量的需求，本发明能够实现电-热或者热-电的相互转化，提高了能源的利用率同时使得系统能够长效稳定地运行，进一步地优化“冷热定电”的运行模式。

参见图6，在一个具体的实施例中，还包括以下步骤；

步骤S610：在小运行模式下，关闭燃气内燃机，并维持可再生能源发电装置通过储电装置向用户端供电。

步骤S620：在小运行模式下且用户端当前所需的电负荷大于或等于可再生能源发电装置的实时发电功率时，向储电装置发送第三启动指令；第三启动指令用于指示储电装置给用户端补充电能。

具体而言，燃气内燃机在小运行模式下的效率较低，为节约能源，可关闭燃气内燃机，并保持可再生能源发电装置通过、储电装置继续给用户端供电。

步骤S630：在小运行模式下且用户端当前所需的冷负荷大于或等于第二预设冷负荷时，向电动热泵机组发送第二制冷指令；第二制冷指令用于指示电动热泵机组获取储电装置以及可再生能源发电装置的电能制冷，并给用户端补充冷气。

具体而言，第二预设冷负荷为在小运行模式下根据预先指定的供冷量而设定的负荷值。受季节以及环境等因素影响，用户端所需的冷负荷存在波动，在小运行模式下，当用户端当前所需的冷负荷大于或等于第二预设冷负荷时，可向电动热泵机组发送第二制冷指令，以使电动热泵机组获取储电装置以及可再生能源发电装置的电能制冷，补充用户端的冷气。

步骤S640：在小运行模式下且用户端当前所需的热负荷大于或等于第二预设热负荷时，向电动热泵机组发送第二制热指令；第二制热指令用于指示电动热泵机组获取储电装置以及可再生能源发电装置的电能制热，并给用户端补充热量。

具体而言，第二预设热负荷为在小运行模式下根据预先指定的供冷量而设定的负荷值。受季节以及环境等因素影响，用户端所需的热负荷存在波动，在小运行模式下，当用户端当前所需的热负荷大于或等于第四预设冷负荷时，可向电动热泵机组发送第二制热指令，以使电动热泵机组获取储电装置以及可再生能源发电装置的电能制冷，补充用户端的热量。

本发明的分布式供能设备的冷热电解耦方法，可再生能源发电装置为利用风能、太阳能以及生物质能中的一种或任意种组合进行发电的装置，可提高环境效益，环保，同时本发明在小运行模式下关闭燃气内燃机，利用可再生能源发电装置发电，并启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机、可再生能源发电装置的电能为用户端供冷或供热，以满足用户端的需求。本发明的分布式供能设备的冷热电解耦方法环保，能源利用率高，且能够及时满足为用户端所需的冷、热、电负荷，进一步地优化“冷热定电”的运行模式。

应该理解的是，除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图5-6中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

参见图7，在一个实施例中，本发明还提供了一种冷热电解耦装置，包括：

大运行供电模710，用于大运行供电模块，用于在大运行模式下且用户端当前所需的电负荷量大于或等于燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和时，向有机朗肯发电机组发送第一启动指令，以及向储电装置发送第二启动指令；第一启动指令用于指示有机朗肯发电机组回收吸收式热泵机组以及燃气内燃机的余热，并基于回收的余热给用户端补充电能；第二启动指令用于指示储电装置给用户端补充电能。

大运行供冷模块720，用于在大运行模式下且用户端当前所需的冷负荷大于或等于第一预设冷负荷时，向电动热泵机组发送第一制冷指令；第一制冷指令用于指示电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制冷，并给用户端补充冷气。

大运行供热模块730，用于在大运行模式下且用户端当前所需的热负荷大于或等于第一预设热负荷时，向电动热泵机组发送第一制热指令；第一制热指令用于指示电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制热，并给用户端补充热量。

本发明的分布式供能设备的冷热电解耦装置，能够在大运行模式下且用户端当前所需的电负荷大于或等于燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和时，可启动储电装置给用户端补充电能，并通过启动有机朗肯发电机组将吸收式热泵机组以及燃气内燃机的余热回收发电、向用户端供电进行电能补充。当在大运行模式下且用户端当前所需的冷负荷需求较大时，可启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制冷并向用户端供冷补充冷气，当在大运行模式下且用户端当前所需的热负荷需求较大时，可启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机以及可再生能源发电装置的电能制热并向用户端供热补充热量。本发明通过有机朗肯发电机组充分利用燃气内燃机以及吸收式热泵机组的余热，有效将余热转化为电能进而为达到用户端当前所需的电负荷量输送并补充电能，进一步地，通过启动电动热泵机组获取储电装置、燃气内燃机、可再生能源发电装置的电能进行制冷，进而为达到用户端当前所需的冷负荷量供冷补充冷气，或者获取储电装置、燃气内燃机、可再生能源发电装置的电能进行供热进而为达到用户端当前所需的热负荷量供热补充热量。本发明可在未能满足用户端当前所需的冷、热、电负荷时，启动有机朗肯发电机组或者电动热泵机组运作及时补充相应的能源以维持用户端对冷、热、电负荷量的需求，本发明能够实现电-热或者热-电的相互转化，提高了能源的利用率同时使得系统能够长效稳定地运行，进一步地优化“冷热定电”的运行模式。

在一个具体的实施例中，还包括：

小运行第一供电模块，用于在小运行模式下，关闭燃气内燃机，并维持可再生能源发电装置通过储电装置向用户端供电。

小运行第二供电模块，用于在小运行模式下且用户端当前所需的电负荷大于或等于可再生能源发电装置的实时发电功率时，向储电装置发送第三启动指令；第三启动指令用于指示储电装置给用户端补充电能。

小运行供冷模块，用于在小运行模式下且用户端当前所需的冷负荷大于或等于第二预设冷负荷时，向电动热泵机组发送第二制冷指令；第二制冷指令用于指示电动热泵机组获取储电装置以及可再生能源发电装置的电能制冷，并给用户端补充冷气。

小运行供热模块，用于在小运行模式下且用户端当前所需的热负荷大于或等于第二预设热负荷时，向电动热泵机组发送第二制热指令；第二制热指令用于指示电动热泵机组获取储电装置以及可再生能源发电装置的电能制热，并给用户端补充热量。

本发明的冷热电解耦装置，本发明的分布式供能设备的冷热电解耦装置，可再生能源发电装置为利用风能、太阳能以及生物质能中的一种或任意种组合进行发电的装置，可提高环境效益，环保，同时本发明在小运行模式下关闭燃气内燃机，利用可再生能源发电装置发电，并启动电动热泵机组获取储电装置、可再生能源发电装置的电能为用户端供冷或供热，以满足用户端的需求。本发明的冷热电解耦装置环保，能源利用率高，且能够及时满足为用户端所需的冷、热、电负荷，进一步地优化“冷热定电”的运行模式。

关于冷热电解耦装置的具体限定可以参见上文中对于冷热电解耦方法的限定，在此不再赘述。上述冷热电解耦装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括以上方法的步骤，所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种分布式供能设备，其特征在于，包括中央控制器，以及连接所述中央控制器的燃气内燃机、可再生能源发电装置、有机朗肯发电机组、储电装置、电动热泵机组以及吸收式热泵机组；

所述有机朗肯发电机组通过输送管道连接所述吸收式热泵机组、所述燃气内燃机，通过输电线连接所述储电装置、所述吸收式热泵机组；所述电动热泵机组通过输电线连接所述储电装置、所述再生能源发电装置以及所述燃气内燃机；所述储电装置通过输电线连接所述可再生能源发电装置、所述燃气内燃机；

所述中央控制器在大运行模式下、且用户端当前所需的电负荷大于或等于所述燃气内燃机和所述可再生能源发电装置的实时发电功率之和时，启动所述储电装置给所述用户端补充电能，以及启动所述有机朗肯发电机组回收所述吸收式热泵机组以及所述燃气内燃机的余热，所述有机朗肯发电机组基于回收的余热给所述用户端补充电能；

所述中央控制器在所述大运行模式下且所述用户端当前所需的冷负荷大于或等于第一预设冷负荷时，启动所述电动热泵机组获取所述储电装置、所述燃气内燃机以及所述可再生能源发电装置的电能，所述电动热泵机组基于获取的电能制冷，并给所述用户端补充冷气；

所述中央控制器在所述大运行模式下且所述用户端当前所需的热负荷大于或等于第一预设热负荷时，启动所述电动热泵机组获取所述储电装置、所述燃气内燃机以及所述可再生能源发电装置的电能，所述电动热泵机组基于获取的电能制热，并给所述用户端补充热量。

2.根据权利要求1所述的分布式供能设备，其特征在于，所述大运行模式表示所述用户端当前所需的电负荷大于或等于第一预设电负荷；

所述中央控制器在小运行模式下时关闭所述燃气内燃机，并维持所述可再生能源发电装置给所述用户端供电；

所述中央控制器在所述小运行模式下且所述用户端当前所需的电负荷大于或等于所述可再生能源发电装置的实时发电功率时，启动所述储电装置给所述用户端补充电能；

所述中央控制器在所述小运行模式下且所述用户端当前所需的冷负荷大于或等于第二预设冷负荷时，启动所述电动热泵机组获取所述储电装置以及所述可再生能源发电装置的电能，所述电动热泵机组基于获取的电能制冷，并给所述用户端补充冷气；

所述中央控制器在所述小运行模式下且所述用户端当前所需的热负荷大于或等于第二预设热负荷时，启动所述电动热泵机组获取所述储电装置以及所述可再生能源发电装置的电能，所述电动热泵机组基于获取的电能制热，并给所述用户端补充热量；所述小运行模式表示所述用户端当前所需的电负荷大于或等于第二预设电负荷且小于所述第一预设电负荷。

3.根据权利要求2所述的分布式供能设备，其特征在于，还包括通过输电线连接所述储电装置的电动汽车；所述中央控制器连接所述电动汽车；

所述中央控制器在所述大运行模式下、且所述用户端当前所需的电负荷大于或等于所述燃气内燃机和所述可再生能源发电装置的实时发电功率之和时，或所述中央控制器在所述小运行模式下且所述用户端当前所需的电负荷大于或等于所述可再生能源发电装置的实时发电功率时，启动所述电动汽车给所述用户端补充电能。

4.根据权利要求1所述的分布式供能设备，其特征在于，还包括太阳能光热装置；所述太阳能光热装置通过输送管道连接所述吸收式热泵机组；

所述吸收式热泵机组向所述太阳能光热装置获取热量，并给所述用户端供冷或供热。

5.根据权利要求4所述的分布式供能设备，其特征在于，还包括通过输送管道连接在所述太阳能光热装置以及所述吸收式热泵机组之间的储热罐；

所述储热罐将所述太阳能光热装置输送的热量传输至所述吸收式热泵机组。

6.根据权利要求1所述的分布式供能设备，其特征在于，所述可再生能源发电装置包括以下设备中的任意一种或任意种组合：风力发电装置、太阳能光伏发电装置以及生物质-燃料电池发电装置。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的分布式供能设备，其特征在于，还包括通过输送管道连接所述用户端的储冷设备、储热设备。

8.一种分布式供能设备的冷热电解耦方法，其特征在于，包括以下步骤：

在大运行模式下且用户端当前所需的电负荷量大于或等于燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和时，向有机朗肯发电机组发送第一启动指令，以及向储电装置发送第二启动指令；所述第一启动指令用于指示所述有机朗肯发电机组回收所述吸收式热泵机组以及燃气内燃机的余热，并基于所述回收的余热给所述用户端补充电能；所述第二启动指令用于指示所述储电装置给所述用户端补充电能；

在所述大运行模式下且所述用户端当前所需的冷负荷大于或等于第一预设冷负荷时，向电动热泵机组发送第一制冷指令；所述第一制冷指令用于指示所述电动热泵机组获取所述储电装置、所述燃气内燃机以及所述可再生能源发电装置的电能制冷，并给所述用户端补充冷气；

在所述大运行模式下且所述用户端当前所需的热负荷大于或等于第一预设热负荷时，向所述电动热泵机组发送第一制热指令；所述第一制热指令用于指示所述电动热泵机组获取所述储电装置以及所述可再生能源发电装置的电能制热，并给所述用户端补充热量。

9.根据权利要求8所述的冷热电解耦方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在小运行模式下，关闭所述燃气内燃机，并维持可再生能源发电装置给所述用户端供电；

在所述小运行模式下且所述用户端当前所需的电负荷大于或等于所述可再生能源发电装置的实时发电功率时，向所述储电装置发送第三启动指令；所述第三启动指令用于指示所述储电装置给所述用户端补充电能；

在所述小运行模式下且所述用户端当前所需的冷负荷大于或等于第二预设冷负荷时，向所述电动热泵机组发送第二制冷指令；所述第二制冷指令用于指示所述电动热泵机组获取所述储电装置以及所述可再生能源发电装置的电能制冷，并给所述用户端补充冷气；

在所述小运行模式下且所述用户端当前所需的热负荷大于或等于第二预设热负荷时，向所述电动热泵机组发送第二制热指令；所述第二制热指令用于指示所述电动热泵机组获取所述储电装置以及所述可再生能源发电装置的电能制热，并给所述用户端补充热量。

10.一种冷热电解耦装置，其特征在于，包括：

大运行供电模块，用于在大运行模式下且用户端当前所需的电负荷量大于或等于燃气内燃机和可再生能源发电装置的实时发电功率之和时，向有机朗肯发电机组发送第一启动指令，以及向储电装置发送第二启动指令；所述第一启动指令用于指示所述有机朗肯发电机组回收所述吸收式热泵机组以及燃气内燃机的余热，并基于所述回收的余热给用户端补充电能；所述第二启动指令用于指示所述储电装置给所述用户端补充电能；

大运行供冷模块，用于在所述大运行模式下且所述用户端当前所需的冷负荷大于或等于第一预设冷负荷时，向电动热泵机组发送第一制冷指令；所述第一制冷指令用于指示所述电动热泵机组获取所述储电装置、所述燃气内燃机以及所述可再生能源发电装置的电能制冷，并给所述用户端补充冷气；

大运行供热模块，用于在所述大运行模式下且所述用户端当前所需的热负荷大于或等于第一预设热负荷时，向所述电动热泵机组发送第一制热指令；所述第一制热指令用于指示所述电动热泵机组获取所述储电装置、所述燃气内燃机以及所述可再生能源发电装置的电能制热，并给所述用户端补充热量。