CN110401410B - 一种基于熔融盐装置的综合能源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于熔融盐装置的综合能源系统，其中的光电热设备，用于将太阳能转化成电能，且将电能转换为热能；光热设备，用于将所述光热设备中存储的水通过吸收太阳能转化成热水；控制系统，用于基于预设第一水温和第二水温控制光电热设备和光热设备交替接受太阳能；其中所述第一水温高于所述第二水温，不仅节约电缆铺设的成本，降低了减少线路损耗，降低了分散式光伏发电上网难度，且能实现就地消纳新能源，满足用户用热需求，实现自适应调节。本发明相对铺设线路具有巨大的经济优势，能够大幅减少设备体积，节省占地面积和设备投资，且可以大幅提高了能量转换效率，满足用户用电用热需求。

Description

一种基于熔融盐装置的综合能源系统
技术领域
本发明涉及新型储能技术领域，具体涉及一种基于熔融盐装置的综合能源系统。
背景技术
传统对太阳能的利用比较单一，一般为制热或发电，而在建设的过程中却要投入大量人力物力财力，因此，对太阳能的例如如果只攫取单一能源，存在能源大量浪费的问题。
而多能互补综合能源系统(以下简称综合能源系统)的核心是分布式能源及围绕其开展的区域能源供应，是一种将公共冷、热、电、燃气乃至水务整合在一起的形式。综合能源系统一方面通过实现多能源协同优化和互补提高可再生能源的利用率；另一方面通过实现能源梯级利用，提高能源的综合利用水平。然而，由于综合能源系统是一种有较多变量，特性复杂、随机性强，多时间尺度的非线性系统，其规划问题较传统能源规划问题更为复杂。
现有技术中的综合能源系统集成多种能源输入输出以及多种能源转换设备，能够通过信息通信将电力系统、供气系统、供热系统和供冷系统建立对应耦合关系，应用于例如偏远山区、高速公路沿线、铁路沿线、距离大陆较远的孤岛等用电量较小的地区，存在的缺点主要有：铺设电缆造价高，线路损耗大，分散式光伏发电上网困难，无法消纳新能源，且无法满足用户用热需求。
发明内容
为了克服上述现有技术中铺设电缆造价高、线路损耗大、分散式光伏发电上网困难、无法消纳新能源、无法满足用户用热需求且太阳能利用单一的不足，本发明提供一种基于熔融盐装置的综合能源系统，光电热设备，用于将太阳能转化成电能，且将电能转换为热能；光热设备，用于将光热设备中存储的水通过吸收太阳能转化成热水；控制系统，用于基于预设第一水温和第二水温控制光电热设备和光热设备交替接收太阳能；其中所述第一水温高于所述第二水温，不仅节约电缆铺设的成本，降低了减少线路损耗，降低了分散式光伏发电上网难度，且能实现就地消纳新能源，满足用户用热需求，实现对太阳能的综合利用。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种基于熔融盐装置的综合能源系统，包括：
光电热设备，用于将太阳能转化成电能，且将电能转换为热能；
光热设备，用于将光热设备中存储的水通过吸收太阳能转化成热水；
控制系统，用于基于预设第一水温和第二水温控制光电热设备和光热设备交替接收太阳能；
其中所述第一水温高于所述第二水温。
所述光电热设备包括：
光伏阵列，用于将太阳能转化成电能；
储电装置，用于存储所述电能；
熔融盐装置，用于存储所述热能，并将所述热能供给用户；
所述控制系统还用于：根据用户用电需求和用户用热需求同时控制储电装置和熔融盐装置，为用户供电并供热。
所述光热设备包括：
太阳能供热装置，用于将光热设备中存储的水通过吸收太阳能转化成热水；
热水存贮设备，用于存储所述热水。
所述控制系统包括：
控制装置，用于控制光电热设备和光热设备；
支架，用于支撑所述光伏阵列和太阳能供热装置；
驱动装置，用于驱动支架，实现光伏阵列和太阳能供热装置交替接收太阳能。
所述光伏阵列和太阳能供热装置采用背靠背的方式布置在所述支架两侧，所述驱动装置固定在所述支架的中间位置。
所述储热装置内部灌有熔融盐。
所述光电热设备和光热设备均为多台。
另一方面，本发明还提供一种对综合能源系统的控制方法，包括：
控制系统控制光热设备接收太阳能；
当热水温度达到预设的第一温度时控制系统控制光电热设备将太阳能转化成电能，且将电能转换为热能；
当热水达到第二水温时控制系统控制光热设备，将光热设备中存储的水通过吸收太阳能转化成热水。
所述当热水温度达到预设的第一温度时控制系统控制光电热设备将太阳能转化成电能，且将电能转换为热能，包括：
当热水温度达到第一温度时，所述控制系统的控制装置根据用户用电需求驱动控制系统的驱动装置，所述驱动装置将支架转至光电热设备的光伏阵列，使所述光伏阵列接收太阳能，为用户供电。
所述当热水达到第二水温时控制系统控制光热设备，将太阳能转化成热水，包括：
当热水温度达到第二水温时，所述控制系统的控制装置根据用户用热需求驱动驱动装置，所述驱动装置将支架转至光热设备的太阳能供热装置，使所述太阳能供热装置接收太阳能，为用户供热。
所述当热水达到第二水温时控制系统控制光热设备，将太阳能转化成热水，还包括：
当所述光热设备和光热设备均为多台，且当热水达到第二水温并存在用户用电需求时，所述控制系统的控制装置根据用户用电需求和用热需求驱动驱动装置，所述驱动装置将支架转至光伏阵列和太阳能供热装置，使所述光伏阵列和太阳能供热装置同时接收太阳能，为用户供电并供热。
当在夜间存在用户用电需求时，所述控制系统的控制装置根据用户用电需求控制光电热设备的储电装置，为用户供电；
当在夜间存在用户用热需求时，所述控制装置根据用户用热需求控制光电热设备的熔融盐装置，为用户供热；
当在夜间存在用户用电需求和用户用热需求时，所述控制装置根据用户用电需求和用户用热需求同时控制储电装置和熔融盐装置，为用户供电并供热。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的基于熔融盐装置的综合能源系统，其中的光电热设备，用于将太阳能转化成电能，且将电能转换为热能；光热设备，用于将光热设备中存储的水通过吸收太阳能转化成热水；控制系统，用于基于预设第一水温和第二水温控制光电热设备和光热设备交替接收太阳能；其中所述第一水温高于所述第二水温，不仅节约电缆铺设的成本，降低了减少线路损耗，降低了分散式光伏发电上网难度，且能实现就地消纳新能源，满足用户用热需求，实现对太阳能的综合利用；
本发明可脱网运行无需依靠电网供电，可在偏远山区、海岛等不方便铺设线路条件下为居民解决供电供热的实际问题，且本发明相对铺设线路具有巨大的经济优势；
本发明熔融盐装置中的熔融盐储热温度高，可以实现大温差储热，大幅减少设备体积，节省占地面积和设备投资；
本发明中的熔融盐装置压力为大气压，为常压，无安全隐患；
本发明中的控制系统基于预设第一水温和第二水温控制光电热设备和光热设备交替接收太阳能，还根据用户用电需求和用户用热需求同时控制储电装置和熔融盐装置，为用户供电并供热，实现自适应调节；
本发明优先将太阳能转换为热能，与先将太阳能转换为电能再将电能转换为热能的转换方式相比，大幅提高了能量转换效率；
本发明采用储电装置和熔融盐装置实现储能，储电装置可以克服由于光伏的波动性带来的供电不足，熔融盐装置蓄热再放热完全可以满足用户用热需求。
附图说明
图1是本发明实施例中基于熔融盐装置的综合能源系统结构示意图；
图2是本发明实施例中对综合能源系统的控制方法流程图；
图中，1-光伏阵列，2-太阳能供热装置，3-直流电路，4-支架，5-储电装置，6-驱动装置，7-熔融盐装置，8-热水存贮设备，9-换热管线，10-用户。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种基于熔融盐装置的综合能源系统，包括光电热设备、光热设备和控制系统，下面对上述几个组成部分的功能进行详细说明：
光电热设备，用于将太阳能转化成电能，且将电能转换为热能；
光热设备，用于将光热设备中存储的水通过吸收太阳能转化成热水；
控制系统，用于基于预设第一水温和第二水温控制光电热设备和光热设备交替接收太阳能；
其中第一水温高于第二水温。
上述光电热设备包括：
光伏阵列1，用于将太阳能转化成电能；
储电装置5，用于通过直流电路3存储来自于光伏阵列1的电能；
熔融盐装置7，用于存储热能，并将热能供给用户10；
上述控制系统还用于：根据用户用电需求和用户用热需求同时控制储电装置5和熔融盐装置7，为用户10供电并供热。
光热设备包括：
太阳能供热装置2，用于将太阳能转化成热水；
热水存贮设备8，用于存储热水，并通过换热管线9将热水供给用户10。
控制系统包括：
控制装置，用于控制光电热设备和光热设备；
支架4，用于支撑光伏阵列1和太阳能供热装置2；
驱动装置6，用于驱动支架4，实现光伏阵列1和太阳能供热装置2交替接收太阳能。
其中光伏阵列1和太阳能供热装置2采用背靠背的方式布置在支架4两侧，驱动装置6固定在支架4的中间位置。
光伏阵列1用于将太阳能转化成电能；太阳能供热装置2用于将太阳能转化成热水；驱动装置6用于驱动支架4，实现光伏阵列1和太阳能供热装置2交替接收太阳能。
上述熔融盐装置7包括电加热器、储热装置和换热装置，各自的作用如下：
电加热器，用于将来自于光伏阵列1的电能转换为热能；
储热装置，用于将太阳能转化成热能，其内部灌有熔融盐，内部压力为大气压，为常压，无安全隐患；
换热装置，用于将储热装置存储的热能供给用户10。
光电热设备和光热设备均为多台。
基于上述综合能源系统，本发明实施例还提供一种对综合能源系统的控制方法，如图2所示，具体过程如下：
S101：控制系统控制光热设备接收太阳能；
S102：当热水温度达到预设的第一温度时控制系统控制光电热设备将太阳能转化成电能，且将电能转换为热能；
S103：当热水达到第二水温时控制系统控制光热设备，将光热设备中存储的水通过吸收太阳能转化成热水。
上述S102中，当热水温度达到预设的第一温度时控制系统控制光电热设备将太阳能转化成电能，且将电能转换为热能，包括：
当热水温度达到第一温度时，控制系统的控制装置根据用户用电需求驱动控制系统的驱动装置6，驱动装置6将支架4转至光电热设备的光伏阵列，使光伏阵列1接收太阳能，为用户10供电。
上述S103中，当热水达到第二水温时控制系统控制光热设备，将光热设备中存储的水通过吸收太阳能转化成热水，包括：
当热水温度达到第二水温时，控制系统的控制装置根据用户用热需求驱动驱动装置6，驱动装置6将支架4转至光热设备的太阳能供热装置2，使太阳能供热装置2接收太阳能，为用户10供热。
上述S103的当热水达到第二水温时控制系统控制光热设备，将光热设备中存储的水通过吸收太阳能转化成热水，还包括：
当光热设备和光热设备均为多台，且当热水达到第二水温并存在用户用电需求时，控制系统的控制装置根据用户用电需求和用热需求驱动驱动装置6，驱动装置6将支架4转至光伏阵列1和太阳能供热装置2，使光伏阵列1和太阳能供热装置2同时接收太阳能，为用户10供电并供热。
当在夜间存在用户用电需求时，控制系统的控制装置根据用户用电需求控制光电热设备的储电装置5，为用户10供电；
当在夜间存在用户用热需求时，控制装置根据用户用热需求控制光电热设备的熔融盐装置7，为用户10供热；
当在夜间存在用户用电需求和用户用热需求时，控制装置根据用户用电需求和用户用热需求同时控制储电装置5和熔融盐装置7，为用户10供电并供热。
本发明提供的系统有以下2种功能：一部分是实现太阳能供热，满足用户用热需求；另一部分是实现光伏发电，并将电能存储于储电装置5、将电能转化为热能储存于熔融盐装置7。储电装置5储电容量满足夜间生活明和供热辅机的用电需求，熔融盐装置7内蓄热满足夜间生活用热(热水、取暖)需求。
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于熔融盐装置的综合能源系统，其特征在于，包括：
光电热设备，用于将太阳能转化成电能，且将电能转换为热能；
光热设备，用于将所述光热设备中存储的水通过吸收太阳能转化成热水；
控制系统，用于基于预设第一水温和第二水温控制光电热设备和光热设备交替接收太阳能；
其中所述第一水温高于所述第二水温；
所述光电热设备包括：
光伏阵列，用于将太阳能转化成电能；
储电装置，用于存储所述电能；
熔融盐装置，用于存储所述热能，并将所述热能供给用户；
所述控制系统还用于：根据用户用电需求和用户用热需求同时控制储电装置和熔融盐装置，为用户供电并供热；
所述光热设备包括：
太阳能供热装置，用于将所述光热设备中存储的水通过吸收太阳能转化成热水；
热水存贮设备，用于存储所述热水；
所述控制系统包括：
控制装置，用于控制光电热设备和光热设备；
支架，用于支撑所述光伏阵列和太阳能供热装置；
驱动装置，用于驱动支架，实现光伏阵列和太阳能供热装置交替接收太阳能；
所述光伏阵列和太阳能供热装置采用背靠背的方式布置在所述支架两侧，所述驱动装置固定在所述支架的中间位置。
2.根据权利要求1所述的基于熔融盐装置的综合能源系统，其特征在于，所述熔融盐装置包括：
电加热器，用于将所述电能转换为热能；
储热装置，用于将太阳能转化成热能；
换热装置，用于将所述热能供给用户。
3.根据权利要求2所述的基于熔融盐装置的综合能源系统，其特征在于，所述储热装置内部灌有熔融盐。
4.根据权利要求1所述的基于熔融盐装置的综合能源系统，其特征在于，所述光电热设备和光热设备均为多台。
5.一种对权利要求1-4任一项所述的综合能源系统的控制方法，其特征在于：包括：
控制系统控制光热设备接收太阳能；
当热水温度达到预设的第一温度时控制系统控制光电热设备将太阳能转化成电能，且将电能转换为热能；
当热水达到第二水温时控制系统控制光热设备，将所述光热设备中存储的水通过吸收太阳能转化成热水。
6.根据权利要求5所述的综合能源系统的控制方法，其特征在于，所述当热水温度达到预设的第一温度时控制系统控制光电热设备将太阳能转化成电能，且将电能转换为热能，包括：
当热水温度达到第一温度时，所述控制系统的控制装置根据用户用电需求驱动控制系统的驱动装置，所述驱动装置将支架转至光电热设备的光伏阵列，使所述光伏阵列接收太阳能，为用户供电。
7.根据权利要求5所述的综合能源系统的控制方法，其特征在于，所述当热水达到第二水温时控制系统控制光热设备，将所述光热设备中存储的水通过吸收太阳能转化成热水，包括：
当热水温度达到第二水温时，所述控制系统的控制装置根据用户用热需求驱动驱动装置，所述驱动装置将支架转至光热设备的太阳能供热装置，使所述太阳能供热装置接收太阳能，为用户供热。
8.根据权利要求5所述的综合能源系统的控制方法，其特征在于，所述当热水达到第二水温时控制系统控制光热设备，将所述光热设备中存储的水通过吸收太阳能转化成热水，还包括：
当所述光电热设备和光热设备均为多台，且当热水达到第二水温并存在用户用电需求时，所述控制系统的控制装置根据用户用电需求和用热需求驱动驱动装置，所述驱动装置将支架转至光伏阵列和太阳能供热装置，使所述光伏阵列和太阳能供热装置同时接收太阳能，为用户供电并供热。
9.根据权利要求5所述的基于熔融盐装置的综合能源系统，其特征在于，
当在夜间存在用户用电需求时，所述控制系统的控制装置根据用户用电需求控制光电热设备的储电装置，为用户供电；
当在夜间存在用户用热需求时，所述控制装置根据用户用热需求控制光电热设备的熔融盐装置，为用户供热；
当在夜间存在用户用电需求和用户用热需求时，所述控制装置根据用户用电需求和用户用热需求同时控制储电装置和熔融盐装置，为用户供电并供热。
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