CN111327051A - 一种区域级的多能互补系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种区域级的多能互补系统，所述区域级的多能互补系统包括区域内交流电网、区域内供热子系统、区域内供冷子系统和冷热电三联供CCHP机组，所述区域内交流电网包括交流电网、可再生能源发电单元和市政供电模块，所述可再生能源发电单元与所述交流电网连接，所述交流电网与市政供电模块连接，所述区域内供热子系统包括市政供气模块和市政供热模块，所述区域内供冷子系统及所述区域内交流电网连接，所述冷热电三联供CCHP机组与所述区域内交流电网、所述区域内供热子系统和所述区域内供冷子系统连接，进行区域级划分后，结合所述冷热电三联供CCHP机组可以充分利用可再生能源，并保证对区域内冷、热、电的优化运行。

Description

一种区域级的多能互补系统
技术领域
本发明涉及能源技术领域，尤其涉及一种区域级的多能互补系统。
背景技术
当前，随着能源供应方式的不断变革，建立资源节约型和环境友好型社会的呼声越来越高，为满足人民群众对建设美好生活的愿望，缓解能源资源和环境的多重压力，同时也是协调社会的发展与环境保护的关系，需要大力增加清洁可再生能源的综合利用，但目前对可再生能源的利用都比较盲目，并且利用率不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种区域级的多能互补系统，充分合理的利用可再生能源。
为实现上述目的，本发明提供了一种区域级的多能互补系统，所述区域级的多能互补系统包括区域内交流电网、区域内供热子系统、区域内供冷子系统和冷热电三联供CCHP机组，所述区域内交流电网包括交流电网、可再生能源发电单元和市政供电模块，所述可再生能源发电单元与所述交流电网连接，所述交流电网与市政供电模块连接，所述区域内供热子系统包括市政供气模块和市政供热模块，所述区域内供冷子系统及所述区域内交流电网连接，所述冷热电三联供CCHP机组与所述区域内交流电网、所述区域内供热子系统和所述区域内供冷子系统连接，
所述交流电网，用于将生产和生活用电进行传输；
所述可再生能源发电单元，用于向所述交流电网提供电能；
所述市政供电模块，用于向所述交流电网供电并进行费用结算；
所述市政供气模块，用于向所述区域内供热子系统提供热能，并进行费用结算；
所述市政供热模块，用于向所述区域内供热子系统提供热能，并进行费用结算；
所述区域内交流电网，用于利用所述市政供电模块向对应区域内的用户提供生产和生活用电；
所述区域内供热子系统，用于利用所述市政供气模块和所述市政供热模块向对应区域内的用户提供生产和生活用热；
所述区域内供冷子系统，用于向对应区域内的用户提供生产制冷或生活制冷；
所述冷热电三联供CCHP机组，用于监视供热或供冷负荷的变化，并在充分利用可再生能源，满足供冷或供热负荷的前提下，优化对电能和天然气消耗的控制。
其中，所述区域内交流电网还包括外部市政供电模块，所述外部市政供电模块与所述交流电网连接，
所述外部市政供电模块，用于向所述区域内交流电网提供电能。
其中，所述区域内交流电网还包括应急发电模块，所述应急发电模块与所述交流电网连接，
所述应急发电模块，用于为对应区域内提供短时应急电源。
其中，所述区域内供热子系统包括外部天然气供气管道模块，所述外部天然气供气管道模块与所述市政供热模块连接，
所述外部天然气供气管道模块，用于向所述区域内供热子系统提供热能。
其中，所述区域级的多能互补系统还包括管网和热力站模块，所述管网和热力站模块与所述区域内供热子系统连接，
所述管网和热力站模块，用于向所述区域内供热子系统提供热能。
其中，所述区域内交流电网为市政供电和储能设备、电动汽车充电桩、可再生能源发电装置、电梯能量回馈装置和应急柴油或燃气发电机组中的一种或多种。
其中，所述区域内供热子系统为市政供热和区域锅炉房、热泵机组、太阳能和相变蓄热器中的一种或多种。
其中，所述区域内供冷子系统为电制冷设备、冰蓄冷设备及热泵机组和相变蓄冷器中的一种或多种。
本发明的一种区域级的多能互补系统，所述区域级的多能互补系统包括区域内交流电网、区域内供热子系统、区域内供冷子系统和冷热电三联供CCHP机组，所述区域内交流电网包括交流电网、可再生能源发电单元和市政供电模块，所述可再生能源发电单元与所述交流电网连接，所述交流电网与市政供电模块连接，所述区域内供热子系统包括市政供气模块和市政供热模块，所述区域内供冷子系统及所述区域内交流电网连接，所述冷热电三联供CCHP机组与所述区域内交流电网、所述区域内供热子系统和所述区域内供冷子系统连接，将能源进行区域级的划分后，并结合所述冷热电三联供CCHP机组对能源进行控制，可以充分利用可再生能源，并保证对区域内冷、热、电的优化运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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他的附图。
图1是本发明提供的一种区域级的多能互补系统结构示意图。
1-区域内交流电网、2-区域内供热子系统、3-区域内供冷子系统、4-市政供电模块、5-市政供气模块、6-市政供热模块、7-冷热电三联供CCHP机组、8-交流电网、9-可再生能源发电单元、10-外部市政供电模块、11-外部天然气供气管道模块、12-应急发电模块、13-管网和热力站模块。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定，“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明提供一种区域级的多能互补系统，所述区域级的多能互补系统包括区域内交流电网1、区域内供热子系统2、区域内供冷子系统3和冷热电三联供CCHP机组7，所述区域内交流电网1包括交流电网8、可再生能源发电单元9和市政供电模块4，所述可再生能源发电单元9与所述交流电网8连接，所述交流电网8与市政供电模块4连接，所述区域内供热子系统2包括市政供气模块5和市政供热模块6，所述区域内供冷子系统3及所述区域内交流电网1连接，所述冷热电三联供CCHP机组7与所述区域内交流电网1、所述区域内供热子系统2和所述区域内供冷子系统3连接，
所述交流电网8，用于将生产和生活用电进行传输；
所述可再生能源发电单元9，用于向所述交流电网8提供电能；
所述市政供电模块4，用于向所述交流电网8供电并进行费用结算；
所述市政供气模块5，用于向所述区域内供热子系统2提供热能，并进行费用结算；
所述市政供热模块6，用于向所述区域内供热子系统2提供热能，并进行费用结算；
所述区域内交流电网1，用于利用所述市政供电模块4向对应区域内的用户提供生产和生活用电；
所述区域内供热子系统2，用于利用所述市政供气模块5和所述市政供热模块6向对应区域内的用户提供生产和生活用热；
所述区域内供冷子系统3，用于向对应区域内的用户提供生产制冷或生活制冷；
所述冷热电三联供CCHP机组7，用于监视供热或供冷负荷的变化，并在充分利用可再生能源，满足供冷或供热负荷的前提下，优化对电能和天然气消耗的控制。
在本实施方式中，所述区域级的多能互补系统包括区域内交流电网1、区域内供热子系统2、区域内供冷子系统3和冷热电三联供CCHP机组7，所述区域内交流电网1包括交流电网8、可再生能源发电单元9和市政供电模块4，所述可再生能源发电单元9与所述交流电网8连接，所述交流电网8与市政供电模块4连接，所述区域内供热子系统2包括市政供气模块5和市政供热模块6，所述区域内供冷子系统3及所述区域内交流电网1连接，所述冷热电三联供CCHP机组7与所述区域内交流电网1、所述区域内供热子系统2和所述区域内供冷子系统3连接，根据区域的不用，将电、热和冷进行区域级的划分为区域内交流电网1、区域内供热子系统2和区域内供冷子系统3，利用所述市政供电模块4传输至所述交流电网8上，通过所述区域内的交流电网1向用户提供生产或生活用电，并利用所述市政供电模块4对用户的用电量进行费用的结算，同时，结合所述市政供气模块5和所述市政供热模块6对用户进行供热，同时也利用所述市政供气模块5和所述市政供热模块6对用户对用户使用的能源进行费用的结算，并利用所述冷热电三联供CCHP机组7对电能、天然气等消耗的控制，其中，所述可再生能源发电单元9通常利用风力或者光伏等可再生能源进行发电，并传输至所述交流电网8，通过所述交流电网8将电能传输至用户，并且所述区域内交流电网1为市政供电和储能设备、电动汽车充电桩、可再生能源、电梯能量回馈装置和应急柴油或燃气发电机组中的一种或多种，所述区域内供热子系统2包括市政供热和区域锅炉房、工业余热、热泵机组、太阳能和相变蓄热器中的一种或多种，所述区域内供冷子系统3包括电制冷设备、冰蓄冷设备及热泵机组和相变蓄冷器中的一种或多种，利用所述冷热电三联供CCHP机组7在运行时监视供热/供冷负荷的变化，在充分利用可再生能源，满足供冷/供热负荷的前提下，可优化对电能、天然气等能源消耗的控制，实现区域网冷、热、电的最优化运行，可以充分的利用可再生能源，在全局的系统的高度上按照不同能源品位的高低进行综合互补利用，并统筹安排好各种能量之间的配合关系与转换使用，取得最合理、最经济的能源利用效果与效益。
进一步的，所述区域内交流电网1还包括外部市政供电模块10，所述外部市政供电模块10与所述交流电8连接，
所述外部市政供电模块10，用于向所述区域内交流电网1提供电能。
在本实施方式中，所述区域内交流电网1还包括外部市政供电模块10，所述外部市政供电模块10与所述交流电8连接，扩大了所述区域级多能互补系统的边界，进一步保证电能之间的配合使用，提高电网稳定性与安全性。
进一步的，所述区域内交流电网1还包括应急发电模块12，所述应急发电模块12与所述交流电网8连接，
所述应急发电模块12，用于为对应区域内提供短时应急电源。
在本实施方式中，所述区域内交流电网1还包括应急发电模块12，所述应急发电模块12与所述交流电网8连接，可当区域内的电能出现缺口时，可使用所述应急发电模块12为本区域内提供短时应急电源。
进一步的，所述区域内供热子系统2还包括外部天然气供气管道模块11，所述外部天然气供气管道模块11与所述市政供热模块6连接，
所述外部天然气供气管道模块11，用于向所述区域内供热子系统2提供热能。
在本实施方式中，所述区域内供热子系统2还包括外部天然气供气管道模块11，所述外部天然气供气管道模块11与所述市政供热模块6连接，保证区域内热能的供应。
进一步的，所述区域内供热子系统2还包括管网和热力站模块13，所述管网和热力站模块13与所述市政供热模块6连接，
所述管网和热力站模块13，用于向所述区域内供热子系统2提供热能。
在本实施方式中，所述区域内供热子系统2还包括管网和热力站模块13，所述管网和热力站模块13与所述市政供热模块6连接，保障供热系统的稳定性和安全性。
进一步的，所述区域内交流电网1为市政供电和储能设备、电动汽车充电桩、可再生能源发电装置、电梯能量回馈装置和应急柴油或燃气发电机组中的一种或多种。
在本实施方式中，所述区域内交流电网1为市政供电和储能设备、电动汽车充电桩、可再生能源、电梯能量回馈装置和应急柴油或燃气发电机组中的一种或多种，其中，储能可作用于本区域电力网系统的不同环节，总体的作用是实现新能源电力上网、保持电网高效安全运行和电力供需平衡，增强内部区域网与外部电网的柔性耦合能力。同时可利用电网峰谷平价差，实现投资收益及改善电能质量、提供无功调节等综合效果，电梯能量回馈装置是将电梯在运动过程中负载上的机械能(位能、动能)通过本能量回馈装置变换成电能(再生电能)并回送给交流电网8，供附近其它用电设备使用，使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降，从而达到节约电能的目的。此外，由于无电阻发热元件，机房温度下降，可以节省机房空调的耗电量，在许多场合，节约空调耗电量往往带来更优的节电效果，而基于V2G技术的电动汽车充电桩，其双向DC/DC变换器和三相半桥电压型PWM的结构使得充电桩能够将电网和电动汽车等有效连接在一起实现有序充/放电，在电网不稳定的情况下，其中产生的能量也能够由电动汽车流回电网，有利于电网削峰填谷和提高电网稳定性与安全性。
进一步的，所述区域内供热子系统2为市政供热和区域锅炉房、热泵机组、太阳能和相变蓄热器中的一种或多种。
在本实施方式中，所述区域内供热子系统2包括市政供热和区域锅炉房、热泵机组(含空气源/水源/地源)、太阳能和相变蓄热器中的一种或多种，其中，区域锅炉房作为热源的城市集中供热方式，一般都装置大容量、高效率的蒸汽锅炉或热水锅炉，向城市各类用户供应生产和生活用热。根据区域特点和使用要求，区域锅炉房装置有蒸汽锅炉、热水锅炉或同时装置两种锅炉。燃料可用天然气、煤及垃圾废料等，还可以是工业余热，其中工业余热是指利用从工业设备回收的余热作为热源的城市集中供热方式。其主要热源有：①从各种工艺设备排出的高温烟气。例如冶金炉、加热炉、工业窑炉、燃料气化装置等；②工艺设备的冷却水，所述热泵机组包括地源热泵、空气源热泵和水源热泵，地源热泵是以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统，空气源热泵是一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置，水源热泵是利用地球表面浅层的水源，如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低品位热能资源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移。通常水源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或者冷量，水源热泵克服了空气源热泵冬季室外换热器结霜的不足，而且运行可靠性和制热效率又高，近年来国内应用广泛。蓄热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，可用于解决区域热能供给与需求失配的矛盾，相变储热系统作为解决能源供应时间与空间矛盾的有效手段，在太阳能利用、电力“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，是提高能源利用率的重要途径之一。相变储热的储热密度是显热储热的5～10倍甚至更高，具有温度恒定和蓄热密度大的优点。
进一步的，所述区域内供冷子系统3为电制冷设备、冰蓄冷设备及热泵机组和相变蓄冷器中的一种或多种。
在本实施方式中，所述区域内供冷子系统3为电制冷设备、冰蓄冷设备及热泵机组(含空气源/水源/地源)和相变蓄冷器中的一种或多种，所述电制冷设备、冰蓄冷设备等分别与所述区域交流电网8、所述区域供冷系统连接，用于利用所述交流电网8提供的电能为所述供冷系统提供冷能，对区域内供冷子系统3冰蓄冷设备来说就是利用水或一些有机盐溶液作为蓄冷介质，在夜间电网低谷期望时开机制冷，将他们制成冰或冰晶。在白天电网负荷高峰期,利用冰或冰晶融解过程的潜热吸热作用，将冷量释放出来满足高峰期空调负荷或生产工艺制冷的需求，实现用电负荷的削峰填谷。
本发明的一种区域级的多能互补系统，所述区域级的多能互补系统包括区域内交流电网1、区域内供热子系统2、区域内供冷子系统3和冷热电三联供CCHP机组7，所述区域内交流电网1包括交流电网8、可再生能源发电单元9和市政供电模块4，所述可再生能源发电单元9与所述交流电网8连接，所述交流电网8与市政供电模块4连接，所述区域内供热子系统2包括市政供气模块5和市政供热模块6，所述区域内供冷子系统3及所述区域内交流电网1连接，所述冷热电三联供CCHP机组7与所述区域内交流电网1、所述区域内供热子系统2和所述区域内供冷子系统3连接，将能源进行区域级的划分后，结合现有的市政系统和所述冷热电三联供CCHP机组对能源进行控制，可以充分利用可再生能源，并保证对区域内冷、热、电的优化运行。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种区域级的多能互补系统，其特征在于，所述区域级的多能互补系统包括区域内交流电网、区域内供热子系统、区域内供冷子系统和冷热电三联供CCHP机组，所述区域内交流电网包括交流电网、可再生能源发电单元和市政供电模块，所述可再生能源发电单元与所述交流电网连接，所述交流电网与市政供电模块连接，所述区域内供热子系统包括市政供气模块和市政供热模块，所述区域内供冷子系统及所述区域内交流电网连接，所述冷热电三联供CCHP机组与所述区域内交流电网、所述区域内供热子系统和所述区域内供冷子系统连接，
所述交流电网，用于将生产和生活用电进行传输；
所述可再生能源发电单元，用于向所述交流电网提供电能；
所述市政供电模块，用于向所述交流电网供电并进行费用结算；
所述市政供气模块，用于向所述区域内供热子系统提供热能，并进行费用结算；
所述市政供热模块，用于向所述区域内供热子系统提供热能，并进行费用结算；
所述区域内交流电网，用于利用所述市政供电模块向对应区域内的用户提供生产和生活用电；
所述区域内供热子系统，用于利用所述市政供气模块和所述市政供热模块向对应区域内的用户提供生产和生活用热；
所述区域内供冷子系统，用于向对应区域内的用户提供生产制冷或生活制冷；
所述冷热电三联供CCHP机组，用于监视供热或供冷负荷的变化，并在充分利用可再生能源，满足供冷或供热负荷的前提下，优化对电能和天然气消耗的控制。
2.如权利要求1所述的一种区域级的多能互补系统，其特征在于，所述区域内交流电网还包括外部市政供电模块，所述外部市政供电模块与所述交流电网连接，
所述外部市政供电模块，用于向所述区域内交流电网提供电能。
3.如权利要求1所述的一种区域级的多能互补系统，其特征在于，所述区域内交流电网还包括应急发电模块，所述应急发电模块与所述交流电网连接，
所述应急发电模块，用于为对应区域内提供短时应急电源。
4.如权利要求1所述的一种区域级的多能互补系统，其特征在于，所述区域内供热子系统包括外部天然气供气管道模块，所述外部天然气供气管道模块与所述市政供热模块连接，
所述外部天然气供气管道模块，用于向所述区域内供热子系统提供热能。
5.如权利要求1所述的一种区域级的多能互补系统，其特征在于，所述区域内供热子系统还包括管网和热力站模块，所述管网和热力站模块与所述市政供热模块连接，
所述管网和热力站模块，用于向所述区域内供热子系统提供热能。
6.如权利要求1所述的一种区域级的多能互补系统，其特征在于，所述区域内交流电网为市政供电和储能设备、电动汽车充电桩、可再生能源发电装置、电梯能量回馈装置和应急柴油或燃气发电机组中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的一种区域级的多能互补系统，其特征在于，所述区域内供热子系统为市政供热和区域锅炉房、热泵机组、太阳能和相变蓄热器中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的一种区域级的多能互补系统，其特征在于，所述区域内供冷子系统为电制冷设备、冰蓄冷设备及热泵机组和相变蓄冷器中的一种或多种。
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