CN111049136A - 电/热/冷三联储综合能源系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电/热/冷三联储综合能源系统及方法，所述系统包括储能单元、蓄热罐、蓄冷罐、热泵单元、换热盘管、第一电动泵和第二电动泵，所述储能单元包括液流电池组，热泵单元包括压缩机，制冷剂在压缩机驱动下，流过换热盘管，汲取液流电池电解液热量，并集中回流于压缩机入口侧，将热能传递给来自蓄热罐的常温水；冷循环中的常温水流过换热盘管与其充分接触，换热盘管内的制冷剂充分提取常温水热量使其变为冷水，并回流至蓄冷罐进行冷量存储。上述电/热/冷三联储综合能源系统及方法，大幅增加电网调峰能力，提高了电网风光等清洁能源的消纳度；实现了液流电池储能单元需排放的低品位热能的高品位回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种电/热/冷三联储综合能源系统及方法，属于能源领域。
背景技术
构建包含风、光等绿色能源的高比例清洁供电体系，取替燃煤锅炉、逐步实现供暖清洁化，是我国能源致力于的发展目标和方向。建设大规模储能单元是提高电网调节裕度、支撑风光等清洁能源高比例发展的必要有效手段。电化学储能具有成本低、性能好、响应迅速、不受地理环境限制等优点，近些年发展迅速。液流电池因其寿命长、安全、电解液残值高等独有优势受到了业界广泛关注。现有电网系统、供暖系统、液流电池(包括全钒液流电池、锌溴液流电池、钠硫液流电池等)储能单元等技术运行特性已趋于成熟，但仍存在如下一些问题：
(1)电网调峰压力很大，无法全额消纳波动性、间歇性较强的风光等清洁能源，尤其在三北冬季供暖期，热电联产机组的运行进一步降低了电网的调控裕度，迫使大量弃风/光限电，造成了绿色能源极大的浪费。
(2)三北地区现有供暖方式主要以热电联产燃煤机组/燃煤锅炉为主，供暖过程伴随大量的碳排放及硫硝等污染源产生，环境友好度很差，同时也消耗了大量的一次能源，违背我国发展清洁再生能源的理念。
(3)液流电池大型储能单元充电过程会伴随高品位电能部分转化为低品位热能，使电解液温度升高，需要通过空调等散热手段排除多余热量以保证系统安全高效运行，造成了能源的浪费，降低了系统运行效率，同时也加大了系统散热设备的压力，拉低了系统集成设计的优化度，进而引发了投资与运维成本的增加。
有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种电/热/冷三联储综合能源系统及方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的是提供一种电/热/冷三联储综合能源系统及方法。
为了实现上述目的，本发明的解决方案是：
电/热/冷三联储综合能源系统，包括储能单元、蓄热罐、蓄冷罐、热泵单元、换热盘管、第一电动泵和第二电动泵，其中，所述蓄热罐与热泵单元、换热盘管、第一电动泵形成热循环，所述蓄冷罐与热泵单元、换热盘管和第二电动泵形成冷循环；所述储能单元包括液流电池组，所述热泵单元包括压缩机，制冷剂在压缩机驱动下，流过换热盘管，汲取液流电池电解液热量，并回流于压缩机入口侧，将热能传递给来自蓄热罐的常温水；冷循环中的常温水流过换热盘管与其充分接触，换热盘管内的制冷剂充分提取常温水热量使其变为冷水，并回流至蓄冷罐进行冷量存储。
作为优选，所述储能单元还包括储能变流器、分裂变压器，每台储能变流器对应一基本液流电池组，实现液流电池组的充放电；每一分裂变压器与若干台储能变流器连接，实现储能单元与高/中电压等级的电网进行能量的互动交换。储能单元依据电网调度指令进行能量的存储和释放，按需为电网提供调压、调频、调峰等辅助性服务，增强电网调节能力，提高风光等清洁能源消纳比例。其中，每一液流电池组可由基本储能组考虑技术成熟度、工程实施度等因素串并联优化组成。
作为优选，所述热泵单元还包括通过节流阀、截止阀与压缩机相连的冷凝器。
作为优选，所述电/热/冷三联储综合能源系统还包括电极式锅炉，电极式电锅炉通过变压器或开关与电网连接(取决电网电压等级)，同时通过第三电动泵与储热罐相连。利用电网谷电直接为常温水加热，并在第三电动泵驱动下使高温热水回流至蓄热罐存储。电极式锅炉与储能单元利用二者“能量时移”功能，通过储热与储电双重作用方式大幅提高了综合系统调峰能力。N个蓄热罐实时存储储能单元余热回收的高温水和电极式锅炉加热产生的高温水，以便满足工业园区、工商用户、楼宇用户等供暖需求。在盘管、充电、基于电池优化特性的前提下、取替散热设备优化设计。
所述电/热/冷三联储综合能源系统的供电方法，包括如下步骤：
1)当电网峰电时段时，储能单元放电为电网提供调峰等辅助性服务，蓄热罐输出高温热水以满足热负荷需求，或者，蓄冷罐输出低温冷水以满足冷负荷需求；
2)当电网平电时段时，根据储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的剩余容量决定是否通过电网、电极式锅炉、热泵单元的协调配合为储能单元、蓄热罐、蓄冷罐积蓄能量，保证电网晚高峰时期储能单元的放电能力，蓄热罐、蓄冷罐的供热、供冷能力。
3)当电网谷电时段时，储能单元充电，电极式锅炉消耗电网谷电用以产生高温热水，增加电网低谷时期的电能消耗，蓄热罐存储热泵和电锅炉共同作用产生的高温热水以满足热负荷的实时需求，蓄冷罐则存储由热泵单元作用产生的低温冷水以满足热负荷的实时需求，储能单元则利用存储的低谷电能满足电网高峰时期的用能需求。
本发明所述的电/热/冷三联储综合能源系统及方法，集成大规模储能单元、热泵单元、电极式锅炉、蓄热罐、蓄冷罐，通过电/热/冷/三联储方式大幅增加电网调峰能力，提高了电网风光等清洁能源的消纳度；利用热泵单元实现了液流电池储能单元需排放的低品位热能的高品位回收利用，不仅能提高储能单元综合运行效率，且使储能单元充放电特性及系统电气设计等得到了优化；解决了工业园区等地多元负荷的综合需求，提高了系统的投资回报率，同时，利用液流电池和蓄热罐“能量时移”功能，实现了综合系统电热/冷的按需经济释放，优化了源荷供需平衡匹配度，增大了能源利用效率。
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。
附图说明
图1为本实施例的电/热/冷三联储综合能源系统结构示意图；
图2为本实施例的电/热/冷三联储综合能源系统的供电方法分段图；
图3为本实施例的电/热/冷三联储综合能源系统不同时段出力示意图(工况1-8)；
图4为本实施例的电/热/冷三联储综合能源系统不同时段出力示意图(工况9-16)；
图5为本实施例的电/热/冷三联储综合能源系统不同时段出力示意图(工况17-24)。
具体实施方式
如图1所示，电/热/冷三联储综合能源系统，包括储能单元1、蓄热罐2、蓄冷罐3、热泵单元4、换热盘管5、第一电动泵6和第二电动泵7，其中，所述蓄热罐2与热泵单元4、换热盘管5、第一电动泵6形成热循环，所述蓄冷罐3与热泵单元4、换热盘管5和第二电动泵7形成冷循环。
所述储能单元1包含N套液流电池组11、N*M套储能变流器12、N套分裂变压器13。储能单元1依据电网调度指令进行能量的存储和释放，按需为电网提供调压、调频、调峰等辅助性服务，增强电网调节能力，提高风光等清洁能源消纳比例。其中，每一液流电池组11可由基本储能单元1考虑技术成熟度、工程实施度等因素串并联优化组成；每台储能变流器12对应一基本储能单元，实现液流电池的充放电；每一分裂变压器13与m台储能变流器12连接，实现储能单元1与高/中电压等级的电网进行能量的互动交换。
所述热泵单元4包括压缩机41、以及通过节流阀42、截止阀43与压缩机41相连的冷凝器44。所述换热盘管5设置在液流电池电解液回流电解液罐前、利于制冷剂充分换热的集装箱内的适当位置，并与每一台液流电池集装箱一一对应。在压缩机41的驱动下，制冷剂均匀平衡地流过每一盘管，保证液流储能单元高效充电基础上，利用制冷剂相变技术(液态→气态)最大化汲取电解液温升热量，并集中回流于压缩机入口侧，基于冷凝器制冷剂由气态→液态将放出热能传递给来自于蓄热罐2的常温水，加热后的高温水在第一电动泵6的驱动下回流至蓄热罐2，制冷剂则在节流阀降压后通过压缩机流入各个盘管之中，如此往复闭环循环，实现对液流电池低品位热能的高品位(高温热水)回收利用，提高了储能单元综合效率，同时也拓宽了系统调峰深度(压缩机及系统辅助设备低谷用电，电网高峰可直接利用余热供给用户)。在第二电动泵7的驱动下，常温水流过换热盘管5与其充分接触，换热盘管5内的制冷剂充分提取常温水热量使其变为冷水，并回流至蓄冷罐3进行冷量存储，以便满足负荷用冷需求。提取完常温水热量的制冷剂则与汲取万电解液热量的制冷剂一起集聚至压缩机41入口侧。
所述电/热/冷三联储综合能源系统还包括电极式锅炉8，电极式电锅炉8与电网通过变压器或开关连接(取决电网电压等级)，利用电网谷电直接为常温水加热，并在第三电动泵9驱动下使高温热水回流至蓄热罐2存储。电极式锅炉8与储能单元1利用二者“能量时移”功能，通过储热与储电双重作用方式大幅提高了综合系统调峰能力。N个蓄热罐2实时存储储能单元1余热回收的高温水和电极式锅炉加热产生的高温水，以便满足工业园区、工商用户、楼宇用户等供暖需求。在换热盘管、充电、基于电池优化特性的前提下、取替散热设备优化设计。
本实施例所述的电/热/冷三联储综合能源系统，集成大规模储能单元1、热泵单元4、电极式锅炉8、蓄热罐2、蓄冷罐3，通过电/热/冷/三联储方式大幅增加电网调峰能力，提高了电网风光等清洁能源的消纳度；利用热泵单元4实现了液流电池储能单元需排放的低品位热能的高品位回收利用，不仅能提高储能单元综合运行效率，且使储能单元充放电特性及系统电气设计等得到了优化；解决了工业园区等地多元负荷的综合需求，提高了系统的投资回报率，同时，利用液流电池和蓄热罐“能量时移”功能，实现了综合系统电热/冷的按需经济释放，优化了源荷供需平衡匹配度，增大了能源利用效率。
根据电网调峰需求(可以确定储能单元配置规模)、区域用热用冷负荷需求(可以确定热冷负荷值)，可以计算出综合能源系统中储能单元规模、电锅炉配置规模、蓄热罐和蓄冷罐选定规模，具体计算过程及方法如下：
综合能源系统已知量为
式中：PFB_n、SFB_n、VFB分别为液流电池储能单元额定功率、额定容量、电解液总体积；Qhot、Qcold分别为区域热负荷与冷负荷总需求。
由公式(1)可以计算出配置电锅炉的额定功率、蓄热罐配置体积、蓄冷罐配置体积为
式中：Qh_FB为液流储能单元从荷电状态下限以额定功率充电至荷电状态上限期间热泵从电解液汲取的热量；CFB为电解液比热容；ΔTFB为电解液温升；mFB、ρFB、VFB分别为电解液质量、密度与体积；Tcf、Topt_min分别为液流储能单元从荷电状态下限以额定功率充电至荷电状态上限时电解液温度值与不影响储能单元充放电运行特性的电解液最低温度值；Qh_FB为在蓄冷罐蓄冷量达到额定值期间热泵提取的热量；PEB_n为电锅炉配置的功率额定值；KEB为电锅炉配置额定功率的修正系数；tlow_load为电网低谷时段小时数；Php_n为热泵压缩机配置额定有功功率(实际工程热泵具体配置台数可由额定有功功率与单台设备功率决定)；Khp为热泵配置额定功率的修正系数；Khp_cop为热泵的能效比；tc为储能单元液流储能单元从荷电状态下限以额定功率充电至荷电状态上限的充电小时数；VHT为蓄热罐蓄热容量；KHT为蓄热罐配置容量的修正系数；Cwater、ρwater分别为水的比热容和密度；ΔTFB为水温升值；Tout_h、Tin_h分别为蓄热罐高温热水出水温度与回水温度；VCT为蓄冷罐蓄冷容量；KCT为蓄冷罐配置容量的修正系数；Tout_c、Tin_c分别为蓄热罐低温冷水出水温度与回水温度。
所述电/热/冷三联储综合能源系统的供电方法，如图2所示，包括如下步骤：
1)当电网峰电时段时，储能单元放电为电网提供调峰等辅助性服务，蓄热(冷)罐输出高(低)温热(冷)水以满足热(冷)负荷需求。
2)当电网平电时段时，主控系统根据储能单元、蓄热(冷)罐的剩余容量决定是否通过电网、电锅炉、热泵的协调配合为储能单元、蓄热(冷)罐积蓄能量，保证电网晚高峰时期储能单元的放电能力，蓄热(冷)罐的供热(冷)能力。
3)当电网谷电时段时，储能单元充电，电锅炉消耗电网谷电用以产生高温热水，增加电网低谷时期的电能消耗。蓄热罐存储热泵和电锅炉共同作用产生的高温热水以满足热负荷的实时需求，蓄冷罐则存储由热泵作用产生的低温冷水以满足热负荷的实时需求，储能单元则利用存储的低谷电能满足电网高峰时期的用能需求。
当系统运行于电网峰时段时，主控系统根据电网需求、热负荷需求及冷负荷需求，给储能单元、电锅炉、热泵单元、蓄热罐、蓄冷罐等设备下达不同出力指令，如图3所示，具体为：
(1)工况1：综合能源主控系统测得系统有电负荷、或热负荷、或冷负荷的需求，即
此时，储能单元放电为电网提供辅助性服务，蓄热罐持续不断输出高温热水满足热用户需求，蓄冷罐则不断输出低温冷水为用户提供冷量，电锅炉与热泵处于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
式中：PFB、PFB_order分别为液流储能单元设计放电/充电功率值与主控系统下达的放电/充电指令值；Phot、Ph_order分别为蓄热罐输出热量折算的净有功功率与蓄热罐需要输出热功率的指令值/热功率负荷需求(可通过控制电动调节阀开度改变等效热功率输出值)；Pcold、Pc_order分别为蓄冷罐净输出冷量折算的有功功率与蓄冷罐需要输出冷功率的指令值/冷负荷功率需求(可通过控制电动调节阀开度改变等效冷功率输出值)；PEB和Php分别为蓄热罐和热泵实际有功功率需求。
(2)工况2：综合能源主控系统测得系统有电负荷、或热负荷、或冷负荷的需求，即
此时，储能单元放电为电网提供辅助性服务，蓄热罐持续不断输出高温热水满足热用户需求，蓄冷罐截止阀关断不向外输出冷水且电锅炉与热泵处于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(3)工况3：综合能源主控系统测得系统有电负荷、或热负荷、或冷负荷的需求，即
此时，储能单元放电为电网提供辅助性服务，蓄冷罐则不断输出低温冷水为用户提供冷量，蓄热罐截止阀关断不向外输出热水且电锅炉与热泵处于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(4)工况4：综合能源主控系统测得系统有电负荷、或热负荷、或冷负荷的需求，即
此时，储能单元放电为电网提供辅助性服务，蓄热罐和蓄冷罐的截止阀关断不向外输出热水和冷水且电锅炉与热泵处于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(5)工况5：综合能源主控系统测得系统有电负荷、或热负荷、或冷负荷的需求，即
此时，蓄热罐持续不断输出高温热水满足热用户需求，蓄冷罐则不断输出低温冷水为用户提供冷量，储能单元、电锅炉与热泵处于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(6)工况6：综合能源主控系统测得系统有电负荷、或热负荷、或冷负荷的需求，即
此时，蓄热罐持续不断输出高温热水满足热用户需求，蓄冷罐的截止阀关断不向外输出热水且储能单元、电锅炉与热泵处于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(7)工况7：综合能源主控系统测得系统有电负荷、或热负荷、或冷负荷的需求，即
此时，蓄冷罐持续不断输出低温水满足冷用户需求，蓄热罐的截止阀关断不向外输出热水且储能单元、电锅炉与热泵处于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(8)工况8：综合能源主控系统测得系统有电负荷、或热负荷、或冷负荷的需求，即
此时，蓄热罐和蓄冷罐的截止阀关断不向外输出热水和冷水且储能单元、电锅炉与热泵处于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
当综合能源系统运行于电网平时段时，主控系统根据储能单元、蓄热罐、蓄冷罐状态，给储能单元、电锅炉、热泵、蓄热罐、蓄冷罐等设备下达不同出力指令，如图4所示，具体可分以下为8种运行工况。
(9)工况9：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
式中：SOC、SOCset、SOCmin、SOCmax分别为储能单元实时荷电状态、荷电状态设定值(该设定值主要考虑保证储能单元在电网晚高峰的放电能力而设定)、荷电状态下限、荷电状态上限；ΔHHT、ΔHHT_set、ΔHHT_min、ΔHHT_max分别为蓄热罐内含有高温热水的净高度(本专利以蓄热罐内高温热水高度衡量蓄热罐容量，主要考虑率高温热水含有量特征值便于用温度传感器、压力传感器测量)、高温热水净高度设定值(该设定值主要考虑保证储能单元在电网晚高峰的热量输出能力而设定)、高温热水净高度最小值、高温热水净高度最大值；ΔHCT、ΔHCT_set、ΔHCT_min、ΔHCT_max分别为蓄冷罐内含有低温冷水的净高度(本专利选定高度衡量蓄冷罐容量的原因与采用净高度衡量蓄热罐剩余的热量原因相同)、低温冷水净高度设定值(该设定值主要考虑保证储能单元在电网晚高峰的冷量输出能力而设定)、低温冷水净高度最小值、低温冷水净高度最大值。
此时，储能单元充电以满足电网晚高峰时段调峰需求，热泵机组启动回收电解液温升热量和蓄冷罐输出常温水热量以产生高温水和低温水，电锅炉消耗电能产生高温热水，以保证蓄热罐电网晚高峰时段的供热能力，蓄热罐和蓄冷罐存储高温热水和低温冷水的同时，满足热负荷和冷负荷的用能需求(热冷负荷如有需求，Phot_order、Pcold_order大于零，反之则等于0)。具体各设备输出值可以表示为
式中：PEB_order和Php_order分别为主控系统给电锅炉和压缩机下达的有功功率指令值；Pc_pro、Ph_pro分别为流入蓄冷罐冷量的等效冷功率与流入蓄热罐热量的等效热功率。
(10)工况10：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
此时，储能单元充电以满足电网晚高峰时段调峰需求，热泵机组汲取电解液温升热量，同电锅炉一起产生高温热水，以保证蓄热罐电网晚高峰时段的供热能力，蓄热罐存储高温热水并满足热负荷和冷负荷的用能需求，蓄冷罐则只输出低温冷水满足负荷冷量需求。具体各设备输出值可以表示为
(11)工况11：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
此时，储能单元充电以满足电网晚高峰时段调峰需求，热泵机组汲取电解液温升热量并提取蓄冷罐输出常温水的热量以产生高温热水和低温热水，蓄热罐收集由热泵产生的高温热水并满足热负荷需求，蓄冷罐则在存储由热泵产生的冷量并满足负荷冷量需求，电锅炉处于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(12)工况12：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
此时，储能单元充电以满足电网晚高峰时段调峰需求，热泵机组汲取电解液温升热量，蓄热罐收集由热泵产生的高温热水并满足热负荷需求，蓄冷罐则满足负荷冷量需求，电锅炉处于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(13)工况13：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
此时，热泵机组汲取蓄冷罐常温水热量，同电锅炉共同作用产生高温热水，蓄热罐收集由热泵产生的高温热水并满足热负荷需求，蓄冷罐则收集由于热泵的作用产生的低温冷水并满足负荷冷量需求，储能单元处于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(14)工况14：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
此时，电锅炉吸收电网能量加热炉内常温热水，蓄热罐收集由电锅炉产生的高温热水并满足热负荷需求，蓄冷罐输出冷功率满足负荷冷量需求，储能单元和热泵处于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(15)工况15：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
此时，热泵机组汲取蓄冷罐常温水热量，蓄热罐收集由热泵产生的高温热水并满足热负荷需求，蓄冷罐则收集由于热泵的作用产生的低温冷水并满足负荷冷量需求，储能单元热和电锅炉处于备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(16)工况16：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
此时，蓄热罐和蓄冷罐满足热冷负荷需求，储能单元热、热泵、电锅炉处于备用状态。具体各设备输出值可以表示为
当综合能源系统运行于电网低谷时段，主控系统根据储能单元、蓄热罐、蓄冷罐状态，给储能单元、电锅炉、热泵、蓄热罐、蓄冷罐等设备下达不同出力指令，如图5所示，具体可分以下为8种运行工况。
(17)工况17：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
此时，储能单元充电消纳电网低谷电能，热泵机组启动汲取电解液温升热量和蓄冷罐常温出水热量以产生高温水和低温水，电锅炉消耗电网低谷电能加热常温水，蓄热罐收集由热泵和电锅炉共同作用产生的高温热水并满足热负荷需求，蓄冷罐则收集由于热泵的作用产生的低温冷水并满足负荷冷量需求。具体各设备输出值可以表示为
(18)工况18：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
此时，储能单元充电消纳电网低谷电能，热泵机组启动汲取电解液温升热量，电锅炉消耗电网低谷电能加热常温水，蓄热罐收集由热泵和电锅炉共同作用产生的高温热水并满足热负荷需求，蓄冷罐则满足负荷冷量需求。具体各设备输出值可以表示为
(19)工况19：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
此时，储能单元充电消纳电网低谷电能，热泵机组启动提取蓄冷罐常温回水热量，蓄热罐收集由热泵致力于产生低温冷水附带产生的高温热水并满足热负荷需求，蓄冷罐则收集由热泵作用产生的低温热水并满足负荷冷量需求，电锅炉运行于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(20)工况20：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
此时，储能单元充电消纳电网低谷电能，热泵机组启动汲取电解液温升热量，蓄热罐收集由热泵产生的高温热水(蓄热罐的容量设计时已留有一定裕量，衡量热容量的净高度最大值ΔHHT_max并不会达到蓄热罐热容量极限)并满足热负荷需求，蓄冷罐则满足负荷冷量需求，电锅炉运行于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(21)工况21：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
此时，热泵机组汲取蓄冷罐常温水热量，同电锅炉共同作用产生高温热水，蓄热罐收集由热泵产生的高温热水并满足热负荷需求，蓄冷罐则收集由于热泵的作用产生的低温冷水并满足负荷冷量需求，储能单元处于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(22)工况22：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
此时，电锅炉消纳电网低谷电能加热炉内常温水，蓄热罐收集由电锅炉产生的高温热水并满足热负荷需求，蓄冷罐则满足负荷冷量需求，储能单元和热泵处于热备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(23)工况23：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
此时，热泵机组汲取蓄冷罐常温水热量，蓄热罐收集由热泵致力于产生低温冷水附带产生的高温热水并满足热负荷需求，蓄冷罐则收集由于热泵的作用产生的低温冷水并满足负荷冷量需求，储能单元热和电锅炉处于备用状态。具体各设备输出值可以表示为
(24)工况24：当综合能源主控系统测得储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的状态为
此时，蓄热罐和蓄冷罐满足热冷负荷需求，储能单元热、热泵、电锅炉处于备用状态。具体各设备输出值可以表示为
所述电/热/冷三联储综合能源系统及方法，具有如下优点：
(1)充分发挥储能单元和电锅炉双重调峰功效，大幅提高电网调节能力，极大地促进风光等清洁能源消纳，助力电网供电逐步清洁化。
(2)利用热泵回收液流储能单元充电时电解液的温升热量，提高了储能单元综合效率，优化了系统散热设计，降低了投资成本，丰富了收益模式，缩短了投资回报期，增大了液流储能单元行业内推广发展的潜力。
(3)通过电热(冷)技术满足了工业园区等地负荷多样化用能需求，实现了储电站、供电站、储热(冷)站、供热(冷)站的“多站合一”，使系统收益模式趋于多元化，大幅缩短投资回报期。
(4)可利用现有或即将退役电厂/锅炉厂等地的土地资源、厂用电系统、电网接入系统、供热管网等基础设施就地建设。这种方式不仅工程建设周期短、投资较小、节约了土地资源，而且基于原有厂站的热负荷和电负荷需求，收益模式也较为清晰。同时，这种方式还可实现对现有热电联产机组/燃煤锅炉等环境不友好设备的清洁替代，引领了我国供热供暖的清洁化发展，示范意义很强。
(5)可基于压缩空气等储能单元实现，热(冷)产生技术或设备也可依据实际情况进行优化替代，设计方式和组成设备可因地制宜、灵活变化，广泛适应不同地点、不同场景，市场推广前景广阔。
(6)可根据电负荷(电网调峰需求)、热负荷、冷负荷优化设计储能单元、热泵、电锅炉、蓄热罐、蓄冷罐等设备容量，并依托实际电热冷量需求，进行电热冷三联储、电热联储、电冷联储、冷热联储等多种自由灵活组合定制化设计。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.电/热/冷三联储综合能源系统，其特征在于：包括储能单元、蓄热罐、蓄冷罐、热泵单元、换热盘管、第一电动泵和第二电动泵，其中，所述蓄热罐与热泵单元、换热盘管、第一电动泵形成热循环，所述蓄冷罐与热泵单元、换热盘管和第二电动泵形成冷循环；所述储能单元包括液流电池组，所述热泵单元包括压缩机，制冷剂在压缩机驱动下，流过换热盘管，汲取液流电池电解液热量，并回流于压缩机入口侧，将热能传递给来自蓄热罐的常温水；冷循环中的常温水流过换热盘管与其充分接触，换热盘管内的制冷剂充分提取常温水热量使其变为冷水，并回流至蓄冷罐进行冷量存储。
2.如权利要求1所述的电/热/冷三联储综合能源系统，其特征在于：所述储能单元还包括储能变流器、分裂变压器，每台储能变流器对应一液流电池组，实现液流电池组的充放电；每一分裂变压器与若干台储能变流器连接，完成储能单元与高/中电压等级的电网进行能量的互动交换。
3.如权利要求1所述的电/热/冷三联储综合能源系统，其特征在于：所述热泵单元还包括通过节流阀、截止阀与压缩机相连的冷凝器。
4.如权利要求1所述的电/热/冷三联储综合能源系统，其特征在于：所述电/热/冷三联储综合能源系统还包括电极式锅炉，电极式电锅炉通过变压器或开关与电网连接，同时通过第三电动泵与储热罐相连。
5.电/热/冷三联储综合能源系统的供电方法，其特征在于包括如下步骤：
1)当电网峰电时段时，储能单元放电为电网提供调峰等辅助性服务，蓄热罐输出高温热水以满足热负荷需求，或者，蓄冷罐输出低温冷水以满足冷负荷需求；
2)当电网平电时段时，根据储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的剩余容量决定是否通过电网、电极式锅炉、热泵单元的协调配合为储能单元、蓄热罐、蓄冷罐积蓄能量，保证电网晚高峰时期储能单元的放电能力，蓄热罐、蓄冷罐的供热、供冷能力；
3)当电网谷电时段时，储能单元充电，电极式锅炉消耗电网谷电用以产生高温热水，增加电网低谷时期的电能消耗，蓄热罐存储热泵和电极式电锅炉共同作用产生的高温热水以满足热负荷的实时需求，蓄冷罐则存储由热泵单元作用产生的低温冷水以满足热负荷的实时需求，储能单元则利用存储的低谷电能满足电网高峰时期的用能需求。
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