CN110886682A - 移动蓄能供热系统和供热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种移动蓄能供热系统和供热方法，其中移动蓄能供热系统包括：蓄热装置和蓄能车；蓄热装置包括蓄热单元和放热单元；蓄能车包括水罐和车载循环泵；蓄热单元与风电场电连接；放热单元通过车载循环泵与水罐连接；水罐通过车载循环泵与用户换热站连接定。通过使用上述移动蓄能供热系统和供热方法，以此在一定程度上解决现有风力发电存在弃风限电而造成资源浪费的问题，提高风电场运营效率，减少环境压力。

Description

移动蓄能供热系统和供热方法
技术领域
本发明涉及移动蓄能供热系统和供热方法。
背景技术
目前，风力发电技术已经相当成熟，而且其成本在不断降低，是全世界范围内应用规模最大的新能源发电技术。中国要实现能源转型和大气污染防治的目标，就必然要大力发展风电。近年来，我国的风电装机规模迅猛增长，同时风电技术水平、开发布局、政策体系等均进一步完善，风电不能仅仅只是补充能源，而且已经成为重要的替代能源之一。
然而，风电持续快速发展的同时，由于资源需求的逆向分布、区域内消纳空间有限、远距离输送技术障碍、电网适应能力缺乏等诸多原因，我国部分地区出现了严重的弃风问题。弃风限电问题已经成为阻碍我国风电持续健康发展的主要矛盾，而且，在风电装机继续增加、经济发展速度下行的情况下，弃风情况可能还会愈加严重。
因此，风力发电存在弃风限电而造成资源浪费的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明旨在提出一种移动蓄能供热系统和供热方法，以此在一定程度上解决风力发电存在弃风限电而造成资源浪费的问题，提高风电场运营效率，减少环境压力。
第一方面，本发明提供了一种移动蓄能供热系统，包括：蓄热装置和蓄能车；所述蓄热装置包括蓄热单元和放热单元；所述蓄能车包括水罐和车载循环泵；所述蓄热单元与风电场电连接；所述放热单元通过所述车载循环泵与所述水罐连接；所述水罐通过所述车载循环泵与用户换热站连接。
蓄热装置与风电场电连接可以实现装置内部蓄热；蓄热车通过车载循环泵、放热单元能够将热量传递给水罐内的水，使之成为高温热源；蓄热车的可移动便于有针对性地对某一用户换热站进行供热。
采用这样的构成，将风电场与用户换热站捆绑在一起。在负荷低谷弃风时段，增加风电消纳量，将电能转化为热能，储存在蓄热车内；在负荷高峰时段，蓄热车移动至目标用户换热站进行供热。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述水罐内的水与所述放热单元为间壁换热。
间壁换热是指在生产过程中，遇到的是间壁两侧流体的热交换，即冷、热流体被固体壁面(传热面)所隔开，他们分别在壁面两侧流动。
采用间壁式换热方式，能够避免高温空气与循环水发生质量交换，有效保证系统的正常运行。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述放热单元包括板式换热器；所述板式换热器通过所述车载循环泵与所述水罐连接；所述板式换热器通过高温空气对所述水罐的水进行加热；所述高温空气为空气在所述蓄热单元中循环加热后获得。
固定管板式换热器具有单位体积传热面积大、结构紧凑、坚固、传热效果好的特点；而且，能用多种材料制作，适用性较强，操作弹性大，结构简单，造价低廉，且适用于高温、高压的大型装置。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述板式换热器设置有折流挡板。
采用折流挡板，可使作为冷却剂的水容易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述板式换热器采用20G钢材。
20G钢材具有良好的耐腐蚀性，能够提高换热器的使用寿命。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述用户换热站与所述蓄能车采用直接供热方式连接。
相较于传统的换热站内采用板式换热器来进行一次网与二次网的热水间接连接系统供热，采用直接供热方式连接能够有效提高工程整体的经济性；同时，有利于供热的效果。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述蓄能车通过快接软管与所述用户换热站连接。
快接软管具有良好的形变特性，能够在各种复杂的环境下实现蓄能车与用户换热站的对接；同时，相较于法兰等连接方式，快接软管连接迅速，能够提高两者的对接速度。
第二方面，本发明提供了一种如上说明的移动蓄能供热系统的供热方法，包括如下具体步骤：
步骤1：蓄能车将水通过车载循环泵与蓄热装置的蓄热单元进行间壁换热循环；
步骤2：所述蓄能车将高温水运输至用户换热站；
步骤3：所述蓄能车在与所述用户换热站的采暖系统连接后，通过所述高温水进行换热；
步骤4：所述蓄能车通过所述蓄热装置将供暖回水再次进行加热，最终完成供暖加热循环。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述蓄能车在与所述用户换热站的采暖系统连接后，通过车载循环泵将所述高温水与所述用户换热站的混水泵泵入用户采暖回水混合成所需的供水温度；同时，一部分所述供暖回水通过所述蓄能车的水罐底部回到蓄能车内。
本发明提供的移动蓄能供热系统和供热方法，通过蓄热装置和蓄能车对用户换热站的采暖系统供热，以此在一定程度上解决现有风力发电存在弃风限电而造成资源浪费的问题，提高风电场运营效率，减少环境压力。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
第一、改变以燃煤供热的模式增加电力需求，增加风电消纳空间，提高了电网对风电的消纳能力，促进风电又好又快的发展。
第二，通过移动蓄热装置使得用于供热的电力需求具备灵活性和可控性，电加热装置不必维持运行，可仅在电网负荷低谷时启动运行，起到调峰作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明移动蓄能供热系统第一实施例的工作流程图；
图2为本发明移动蓄能供热系统第一实施例中水罐与用户换热站的连接示意图；以及
图3为本发明移动蓄能供热系统第二实施例的整体结构示意图。
附图标记说明
1 风电场
2 蓄能车
3 用户换热站
4 电力网络
5 水罐
6 混水泵
7 车载循环泵
8 高温空气管路
9 板式换热器
10 水循环加热管路
11 采暖循环管路
12 水罐来回水旁通管路
13 压力表
14 温度计
15 流量计
16 手动调节阀
17 除污器
18 通风管路
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明移动蓄能供热系统和供热方法实施例进行详细说明。应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
第一方面，参照图1和图2，示出了本发明移动蓄能供热系统第一实施例。其中图1为本发明移动蓄能供热系统第一实施例的工作流程图；图2为本发明移动蓄能供热系统第一实施例中水罐与用户换热站的连接示意图。
本实施例移动蓄能供热系统，包括：蓄热装置和蓄能车2；蓄热装置包括蓄热单元和放热单元；蓄能车2包括水罐5和车载循环泵7；蓄热单元与风电场1电连接；放热单元通过车载循环泵7与水罐5连接；水罐5通过车载循环泵7与用户换热站3连接。
优选的，本实施例移动蓄能供热系统中，还包括电加热装置；电加热装置分别与蓄热装置和用户采暖终端连接。
采用这样的构成，蓄热装置与风电场1电连接可以实现装置内部蓄热；蓄热车通过车载循环泵7、放热单元能够将热量传递给水罐5内的水，使之成为高温热源；蓄热车的可移动便于有针对性地对某一用户换热站3进行供热。
将风电场1与供热站“捆绑”在一起，并联通至城市供热管网，为社会供热。在负荷低谷弃风时段，电加热装置开始运行，增加电网中的电负荷，进而增加风电消纳量、减少弃风，将电能转化为热能，一部分直接用于该时段的居民供热，另一部分储存在蓄热车内；在负荷高峰时段，电加热装置停止运行，蓄热车移动至目标用户换热站3，热负荷全部由蓄热车进行供热。
其次，本实施例移动蓄能供热系统中，水罐5内的水与放热单元为间壁换热。
间壁换热是指在生产过程中，遇到的是间壁两侧流体的热交换，即冷、热流体被固体壁面(传热面)所隔开，他们分别在壁面两侧流动。
采用间壁式换热方式，能够避免高温介质与循环水发生质量交换，有效保证系统的正常运行。
再者，本实施例移动蓄能供热系统中，放热单元包括板式换热器9；板式换热器9通过车载循环泵7与水罐5连接；板式换热器9通过高温空气对水罐5的水进行加热；高温空气为空气在蓄热单元中循环加热后获得。
固定管板式换热器具有单位体积传热面积大、结构紧凑、坚固、传热效果好的特点；而且，能用多种材料制作，适用性较强，操作弹性大，结构简单，造价低廉，且适用于高温、高压的大型装置。
再者，本实施例移动蓄能供热系统中，板式换热器设置有折流挡板。
采用折流挡板，可使作为冷却剂的水容易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率。
并且，本实施例移动蓄能供热系统中，板式换热器9采用20G钢材。
20G钢材具有良好的耐腐蚀性，能够提高换热器的使用寿命。
再者，本实施例移动蓄能供热系统中，用户换热站3与蓄能车2采用直接供热方式连接。
相较于传统的换热站内采用板式换热器来进行一次网与二次网的热水间接连接系统供热，采用直接供热方式连接能够有效提高工程整体的经济性；同时，有利于供热的效果。
同时，本实施例移动蓄能供热系统中，蓄能车2通过快接软管与用户换热站3连接。
快接软管具有良好的形变特性，能够在各种复杂的环境下实现蓄能车2与用户换热站3的对接；同时，相较于法兰等连接方式，快接软管连接迅速，能够提高两者的对接速度。
再者，本实施例移动蓄能供热系统中，蓄热装置设置于蓄能车2。
采用这样的构成，蓄能车2对采暖回水进行再次加热的地点不限于固定位置，只要能够与风电场1电连接的位置，均能进行加热，有效提高了蓄能车2的覆盖范围，同时提高系统的工作效率。
再者，本实施例移动蓄能供热系统中，用户换热站3还包括混水泵6和低温水管路；低温水通过混水泵6和低温水管路与车载循环泵7泵入采暖系统的高温水混合。
采用这样的构成，能够进一步控制采暖系统的供热温度，有效利用热量，避免不必要的浪费。
再次参照图1，在实际工作中，移动蓄能供热系统包括充热过程、运输过程和放热过程，其中：
第一，充热过程具体为：
在用电低谷阶段，蓄能装置的蓄热单元与风电场1电连接，将电能转化为热能，储存在蓄热单元中；同时，电加热装置与风电场1电连接，将电能转化为热能直接供给就近的用户采暖终端。
蓄热单元中储存的热能，通过放热单元，即板式换热器9的高温空气管路8(箭头方向为高温空气的循环方向)和车载循环泵7、水循环加热管路10(箭头方向为循环水的流动方向)实现水罐5内的水和高温空气之间的间壁换热，将水加热为高温水储存在水罐5中。
第二，运输过程具体为：
在用电高峰阶段，停止电加热装置的供热；同时将载有高温水的蓄能车2移动至目标用户换热站3。通过快接软管，将水罐5、车载循环泵7等与用户换热站3的采暖系统连接。
在水罐5内高温水完全换热变为低温采暖回水后，拆解快接软管。蓄能车2回到蓄热装置所在位置，再次进行采暖回水的加热，最终完成供暖加热循环。
优选地，参照图2，本实施例移动蓄能供热系统中，水罐5与用户采暖系统连接时：
设置有水罐来回水旁通管路12，以此控制进入用户换热站3的水量及热能，使得采暖温度可控；
设置有压力表13、温度计14及流量计15，以此监测供暖系统的压力、温度及排量，有效保证系统的正常运行；
设置有手动调节阀16，以此控制高温水与低温水的混合比例，进一步有效且合理控制采暖温度；
设置有除污器17，以此定期清除采暖系统存留的污物，保证系统正常运行。
设置有通风管路18(箭头方向为进出风方向)，以此便于系统整体的检维修。
第三，放热过程具体为：
启运车载循环泵7，通过快接软管、采暖循环管路11(箭头方向为高温热水在管内的流动方向)将水罐5中的热水泵入用户换热站3，采暖回水返回蓄能车2水罐5。在此过程中，通过混水泵6提供的低温水，能够合理控制采暖水温度。
第二方面，本发明提供了一种如上说明的移动蓄能供热系统的供热方法，包括如下具体步骤：
步骤1：蓄能车2将水通过车载循环泵7与蓄热装置的蓄热单元进行间壁换热循环；
步骤2：蓄能车2将高温水运输至用户换热站3；
步骤3：蓄能车2在与用户换热站3的采暖系统连接后，通过高温水进行换热；
步骤4：蓄能车2通过蓄热装置将供暖回水再次进行加热，最终完成供暖加热循环。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，蓄能车2在与用户换热站3的采暖系统连接后，通过车载循环泵7将高温水与用户换热站3的混水泵6泵入用户采暖回水混合成所需的供水温度；同时，一部分供暖回水通过蓄能车2的水罐5底部回到蓄能车2内。
以下，参照图3，示出了本发明移动蓄能供热系统第二实施例。图3为本发明移动蓄能供热系统第二实施例的整体结构示意图。
本实施例移动蓄能供热系统，包括：蓄热装置和蓄能车2；蓄热装置包括蓄热单元和放热单元；蓄能车2包括水罐、车载循环泵和车载循环泵；蓄热单元与风电场1电连接；放热单元通过车载循环泵与水罐连接；水罐通过车载循环泵与用户换热站3连接。
优选的，本实施例移动蓄能供热系统中，还包括电加热装置；电加热装置分别与蓄热装置和用户采暖终端连接。
采用这样的构成，蓄热装置与风电场1电连接可以实现装置内部蓄热；蓄热车通过车载循环泵、放热单元能够将热量传递给水罐内的水，使之成为高温热源；蓄热车的可移动便于有针对性地对某一用户换热站3进行供热。
将风电场1与供热站“捆绑”在一起，并联通至城市供热管网，为社会供热。在负荷低谷弃风时段，电加热装置开始运行，增加电网中的电负荷，进而增加风电消纳量、减少弃风，将电能转化为热能，一部分直接用于该时段的居民供热，另一部分储存在蓄热车内；在负荷高峰时段，电加热装置停止运行，蓄热车移动至目标用户换热站3，热负荷全部由蓄热车进行供热。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，蓄热装置设置于蓄能车2。
采用这样的构成，蓄能车2对采暖回水进行再次加热的地点不限于固定位置，只要能够找到与风电场1相连接电力网络4，均能进行加热，有效提高了蓄能车2的覆盖范围，同时提高系统的工作效率。
根据本发明实施例的其余结构、实施方式及原理与上述第一实施例相同，这里不再累述。
事实上，本发明实施例的放热单元除了选择高温空气作为板式换热器的换热介质外以外，还可以选择其他介质，例如换热介质为导热油，只要能够使水罐中的水循环加热为高温水、实现移动蓄能效果即可。
本发明提供的移动蓄能供热系统和供热方法，通过蓄热装置和蓄能车对用户换热站的采暖系统供热，以此在一定程度上解决现有风力发电存在弃风限电而造成资源浪费的问题，提高风电场运营效率，减少环境压力。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种移动蓄能供热系统，其特征在于，包括：
蓄热装置和蓄能车；
所述蓄热装置包括蓄热单元和放热单元；
所述蓄能车包括水罐和车载循环泵；
所述蓄热单元与风电场电连接；
所述放热单元通过所述车载循环泵与所述水罐连接；
所述水罐通过所述车载循环泵与用户换热站连接。
2.根据权利要求1所述的移动蓄能供热系统，其特征在于，
所述水罐内的水与所述放热单元为间壁换热。
3.根据权利要求2所述的移动蓄能供热系统，其特征在于，
所述放热单元包括板式换热器；
所述板式换热器通过所述车载循环泵与所述水罐连接；
所述板式换热器通过高温空气对所述水罐的水进行加热。
所述高温空气为空气在所述蓄热单元中循环加热后获得。
4.根据权利要求4所述的移动蓄能供热系统，其特征在于，
所述板式换热器设置有折流挡板。
5.根据权利要求3所述的移动蓄能供热系统，其特征在于，
所述板式换热器采用20G钢材。
6.根据权利要求5所述的移动蓄能供热系统，其特征在于，
所述用户换热站与所述蓄能车采用直接供热方式连接。
7.根据权利要求6所述的移动蓄能供热系统，其特征在于，
所述蓄能车通过快接软管与所述用户换热站连接。
8.根据权利要求7所述的移动蓄能供热系统，其特征在于，
所述蓄热装置设置于所述蓄能车。
9.一种如权利要求8所述的移动蓄能供热系统的移动蓄能供热方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1：蓄能车将水通过车载循环泵与蓄热装置的蓄热单元进行间壁换热循环；
步骤2：所述蓄能车将高温水运输至用户换热站；
步骤3：所述蓄能车在与所述用户换热站的采暖系统连接后，通过所述高温水进行换热；
步骤4：所述蓄能车通过所述蓄热装置将供暖回水再次进行加热，最终完成供暖加热循环。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
所述蓄能车在与所述用户换热站的采暖系统连接后，通过所述车载循环泵将所述高温水与所述用户换热站的混水泵泵入用户采暖回水混合成所需的供水温度；同时，一部分所述供暖回水通过所述蓄能车的水罐底部回到蓄能车内。
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