CN111578537A - 复合能源耦合供能与蓄能集成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合能源耦合供能与蓄能集成装置,包括循环系统、水箱、风电储能系统、太阳集热系统、地热系统和空调系统,循环系统包括具有第一介质的第一管路和具有第二介质的第二管路,水箱与第一、第二管路配合,水箱内的液态水与第一、第二介质进行热交换,风电储能系统内循环有第三介质,风电储能系统与第一管路配合,第三介质与第一介质进行热交换,太阳集热系统接入第一管路,第一介质在太阳集热系统内循环,地热系统接入第二管路,第二介质在地热系统内循环,空调系统内循环有第四介质,空调系统与第二管路配合,第四介质与第二介质进行热交换。采用风电、光热、地热联合供能,解决单一可再生资源利用局限性的问题,提高了能源使用效率。

Description

复合能源耦合供能与蓄能集成装置
技术领域
本发明涉及能源应用技术领域,尤其涉及一种复合能源耦合供能与蓄能集成装置。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息,其并不必然是现有技术。
随着科技的进步和时代的发展,人们对室内环境质量的要求不断提高,与此同时,带来了建筑能耗的大幅提升。而目前建筑的供能主要依赖于化石能源,这不仅消耗了大量化石能源,同时也加剧了大气污染。因此,加大可再生能源的开发力度,大力推进清洁能源,是实现可持续发展的必然道路。
太阳能和风能是常见的可再生能源,目前对太阳能和风能的利用主要采用光热、光电、风电等形式,但由于其存在间歇性和不稳定性,导致“弃光”、“弃风”现象严重,制约可再生能源规模化发展;另一方面,由于用户负荷具有自身的特点,其变化规律与可再生能源发电变化规律不一致,导致部分可再生能源发电不能上网。在这种情况下,不仅会造成大量电能浪费,还会造成用户负荷供电可靠性的下降。
土壤源与太阳能、风能一样,也属于可再生能源。然而,土壤源热泵系统在寒冷地区尤其严寒地区,由于建筑热负荷明显大于冷负荷,长周期运行需要向土壤中提取的热量远远大于土壤的得热量,造成土壤冷积累现象。土壤冷积累问题将会严重影响地埋管在运行后期的换热效率,严重时将造成热泵机组的停运,缩短热泵机组的工作寿命。
发明内容
本发明的目的是至少解决单一可再生资源在利用时具有局限性的问题。该目的是通过以下技术方案实现的:
本发明提出一种复合能源耦合供能与蓄能集成装置,所述复合能源耦合供能与蓄能集成装置包括:
循环系统,所述循环系统包括第一管路和第二管路,所述第一管路内循环有第一介质,所述第二管路内循环有第二介质;
水箱,所述水箱内盛放有液态水,所述水箱的一侧与所述第一管路配合,所述液态水能够与所述第一介质进行热交换,所述水箱的另一侧与所述第二管路配合,所述液态水能够与所述第二介质进行热交换,所述水箱连通于生活供水系统;
风电储能系统,所述风电储能系统内循环有第三介质,所述风电储能系统与所述第一管路配合,所述第三介质能够与所述第一介质进行热交换;
太阳集热系统,所述太阳集热系统接入所述第一管路,所述第一介质能够在所述太阳集热系统内循环;
地热系统,所述地热系统接入所述第二管路,所述第二介质能够在所述地热系统内循环;
空调系统,所述空调系统内循环有第四介质,所述空调系统与所述第二管路配合,所述第四介质能够与所述第二介质进行热交换。
另外,根据本发明的复合能源耦合供能与蓄能集成装置,还可具有如下附加的技术特征:
在本发明的一些实施例中,所述风电储能系统包括:
空压机,所述空压机与风力发电系统电连接;
第一换热器,所述第一换热器的一侧与空压机连通,
储气室,所述储气室与第一换热器的一侧连通;
第二换热器,所述储气室与所述第二换热器的一侧连通;
透平膨胀机,所述透平膨胀机与所述第二换热器的一侧连通,所述透平膨胀机与供电系统电连接;
冷罐,所述冷罐包括输出口、第一进口和第二进口,所述输出口与所述第一换热器的另一侧连通,所述第一进口与所述第二换热器的另一侧连通;
热罐,所述热罐包括入口、第一出口和第二出口,所述入口与所述第一换热器的另一侧连通,所述第一出口与所述第二换热器的另一侧连通;
第三换热器,所述第三换热器的一侧分别与所述第二进口和所述第二出口连通,所述第三换热器的另一侧与所述第一管路连通。
在本发明的一些实施例中,所述风电储能系统还包括:
第一阀,所述第一阀设置在所述第一换热器和所述储气室之间;
第二阀,所述第二阀设置在所述第一换热器和所述冷罐之间;
第三阀,所述第三阀设置在所述储气室和所述第二换热器之间;
第四阀,所述第四阀设置在所述第二换热器和所述热罐之间;
第五阀,所述第五阀设置在所述热罐和所述第三换热器之间。
在本发明的一些实施例中,所述循环系统还包括:
第一循环泵,所述第一循环泵设置在所述第一管路上;
第一控制阀,所述第一控制阀设置在所述第一管路上。
在本发明的一些实施例中,所述太阳集热系统包括:
太阳能集热器,所述太阳能集热器的一端连通于所述第一管路且位于第一循环泵的前端,所述太阳能集热器的另一端连通于所述第一管路且位于所述第一循环泵的后端;
第六阀,所述第六阀设置在所述太阳能集热器和所述第一管路之间。
在本发明的一些实施例中,所述循环系统还包括:
第二循环泵,所述第二循环泵设置在所述第二管路上;
第三循环泵,所述第三循环泵设置在所述第二管路上且与所述第二循环泵间隔设置;
第二控制阀,所述第二控制阀设置在所述第二管路上且与所述第二循环泵并联;
第三控制阀,所述第三控制阀设置在所述第二管路上且与所述第三循环泵并联。
在本发明的一些实施例中,所述地热系统包括;
地埋管,所述地埋管的部分结构预埋于地下,所述地埋管的一端与所述第二管路连通且位于所述第二循环泵的前端,所述地埋管的另一端与所述第二管路连通且位于所述第二循环泵的后端;
第七阀,所述第七阀设置在所述地埋管上。
在本发明的一些实施例中,所述空调系统包括:
第四换热器,所述第二管路与所述第四换热器的一侧连通;
第五换热器,所述第五换热器的一侧与用户居室连通;
第一连接管,所述第一连接管的一端与所述第四换热器的另一侧的入口连通,所述第一连接管的另一端与所述第五换热器的另一侧的出口连通;
第二连接管,所述第二连接管的一端与所述第四换热器的另一侧的出口连通,所述第二连接管的另一端与所述第五换热器的另一侧的入口连通。
在本发明的一些实施例中,所述空调系统还包括:
第三连接管;
换向阀,所述换向阀设置在所述第一连接管上;
压缩机,所述压缩机通过所述第三连接管与所述换向阀连通;
第八阀,所述第八阀设置在所述第二连接管上。
在本发明的一些实施例中,所述生活供水系统包括:
进水管,所述水箱通过所述进水管与水源连通;
出水管,所述水箱通过所述出水管与供水设备连通。
与现有技术相比,本发明的复合能源耦合供能与蓄能集成装置具有以下有益效果:
1、本发明采用风电、光热、地热联合供能,并结合压缩空气储能技术,与传统的单一可再生能源利用技术相比,提高了能源使用效率。
2、通过加入压缩空气储能技术,利用富余风电将空气压缩成高压气体储存,在风电不足时释放高压空气做功供电,不仅解决了“弃风”现象,还提高了用户供电稳定性。
3、冬季加入水箱供暖,减少了地埋管运行时间,为土壤温度场的恢复提供了一定的时间,缓解了土壤吸排热不平衡的问题,从而保证了地埋管运行效率能够维持在一个较高的水平上,提高系统能效。
4、本发明的复合能源耦合供能与蓄能集成装置可实现建筑供电、冬季供暖、夏季供冷、生活热水供应一体化,结构紧凑,环境污染小,能源利用率高。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中:
图1示意性地示出了根据本发明实施方式的复合能源耦合供能与蓄能集成装置的结构示意图。
附图标记如下:
10为风电储能系统;
101为空压机,102为储气室,103为第三阀,104为透平膨胀机,105为第二换热器,106为第四阀,107为热罐,108为第五阀,109为第三换热器,110为冷罐,111为第二阀,112为第一换热器,113为第一阀;
20为第一管路,21为第一循环泵,22为第一控制阀;
30为地热系统,31为地埋管,32为第七阀;
40为太阳集热系统,41为太阳能集热器,42为第六阀;
50为第二管路,51为第二循环泵,52为第二控制阀,53为第三循环泵,54为第三控制阀;
60为空调系统,61为第四换热器,62为压缩机,63为第八阀,64为第二连接管,65为第五换热器,66第一连接管,67为第三连接管,68为换向阀;
70为水箱;
80为用户居室;
91为出水管,92为进水管。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是,文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的,而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出,否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的,并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行,除非明确指出执行顺序。还应当理解,可以使用另外或者替代的步骤。
尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段,但是,这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出,否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此,以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
为了便于描述,可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系,这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如,如果在图中的装置翻转,那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此,示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
如图1所示,根据本发明的实施方式,本发明提出了一种复合能源耦合供能与蓄能集成装置,该复合能源耦合供能与蓄能集成装置包括循环系统、水箱70、风电储能系统10、太阳集热系统40、地热系统30和空调系统60,循环系统包括第一管路20和第二管路50,第一管路20内循环有第一介质,第二管路50内循环有第二介质,水箱70内盛放有液态水,水箱的一侧与第一管路20配合,液态水能够与第一介质进行热交换,水箱的另一侧与所述第二管路50配合,所述液态水能够与所述第二介质进行热交换,水箱连通于生活供水系统,风电储能系统10内循环有第三介质,风电储能系统10与第一管路20配合,第三介质能够与第一介质进行热交换,太阳集热系统40接入第一管路20,第一介质能够在太阳集热系统40内循环,地热系统30接入第二管路50,第二介质能够在地热系统30内循环,空调系统60内循环有第四介质,空调系统60与第二管路50配合,第四介质能够与第二介质进行热交换。
具体地,第一管路20的一部分结构设置在水箱70内,第一管路20的另一部分结构位于水箱70的外侧,位于水箱外侧的第一管路20与风电储能系统10配合,第一管路20内的第一介质能够与风电储能系统10内的第三介质进行热交换,同时,位于水箱外侧的第一管路20还与太阳集热系统40连通,第一介质能够在太阳集热系统40内循环;第二管路50的部分结构设置在水箱内,第二管路50的另一部分结构位于水箱的外侧,位于水箱外侧的第二管路50与地热系统30连通,第二管路50内的第二介质能够在地热系统30内循环,同时,空调系统60还与第二管路50配合,空调系统内的第四介质能够与第二介质进行热交换。当风电充足时,风电储能系统10利用富余风电将空气压缩至高温高压,经第三介质冷却后,储存于储气室102中,当风电不足时,储气室102释放高压空气,高压空气经第三介质预热升温后膨胀做功发电,以保证用户的用电需求。当空调系统制冷时,水箱70与空调系统60进行热交换,空调产生废热通过热交换传递给第二介质,第二介质再通过热交换将热量传递给水箱内的液态水,从而实现对液态水的加热,当空调系统60制暖时,空调系统60与地热系统30热交换,空调系统所产生的废冷传输至地下。水箱70内的液态水分别能够与第一介质和第二介质进行热交换,从而实现对液态水的加热,其中,第一液态介质的热量来源为第三液态介质、太阳集热系统40,当水箱70的热量富余时,水箱70与地热系统30连通,将多余的热量输送至地下。
复合能源耦合供能与蓄能集成装置,有效实现了风能、地热能、太阳能以及空调系统废弃能量的耦合利用,从而有效提高了能源的利用效率,同时,消除了单一能源的局限性,保证了用户使用的可靠性。
需要指出的是,第一介质、第二介质和第三介质均为液态介质(例如油、水等),从而保证了介质具有良好的流动性,以保证热量的有效转换,进一步满足了用户的使用需求。
进一步理解的是,风电储能系统10包括空压机101、第一换热器112、储气室102、第二换热器105、透平膨胀机104、冷罐110、热罐107、第三换热器109,空压机101与风力发电系统电连接,第一换热器112的一侧与空压机101连通,储气室102与第一换热器112的一侧连通,储气室102与第二换热器105的一侧连通,透平膨胀机104与第二换热器105的一侧连通,透平膨胀机104与供电系统电连接,冷罐110包括输出口、第一进口和第二进口,输出口与第一换热器112的另一侧连通,第一进口与第二换热器105的另一侧连通,热罐107包括入口、第一出口和第二出口,入口与第一换热器112的另一侧连通,第一出口与第二换热器105的另一侧连通,第三换热器109的一侧分别与冷罐110的第二进口和热罐107的第二出口连通,第三换热器109的另一侧与第一管路20连通。具体地,当风力发电产生的电量超过用户的用量时,利用富余的风力电能驱动空压机101进行转动,空压机101将空气压缩产生高温高压气体,高温高压的气体在经过第一换热器112时,高温高压气体与冷罐110输出的低温第三介质进行热交换,高温高压气体变成低温高压气体进入到储气室102内进行储存,低温第三介质经过第一换热器112后变成高温第三介质进入到热罐107内;当电量不足需要供电时,储气室102内的低温高压气体进入到第二换热器105,热罐107内的高温第三介质也进入到第二换热器105,两者进行热交换后,低温高压气体变成高温高压气体,高温高压气体驱动透平膨胀机104运转产生电能,以实现对电能的补充,从而保证用户的用电需求,经过第二换热器105后的高温第三介质变成了低温第三介质再次回到冷罐110内。另外,当需要对水箱内的液态水进行加热时,热罐107内的高温第三介质通入第三换热器109,在第三换热器109内,高温第三介质与第一管路20内的第一介质进行热交换,热交换后的低温第三介质回到冷罐110内,热交换后的高温第一介质与水箱70内的液态水进行热交换,从而实现对液态水的加热。
利用压缩空气技术,当风电充足时实现能量的储存,当电量不足时,实现了能量的释放,从而避免了风电无法有效满足用户使用需求的弊端,另外,所储存的能量通过热交换实现对液态水的加热,从而有效满足了用户的用水需求。
进一步地,风电储能系统10还包括第一阀113、第二阀111、第三阀103、第四阀106和第五阀108,第一阀113设置在第一换热器112和储气室102之间,第二阀111设置在第一换热器112和冷罐110之间,第三阀103设置在储气室102和第二换热器105之间,第四阀106设置在第二换热器105和热罐107之间,第五阀108设置在热罐107和第三换热器109之间。具体地,通过设置第一阀113、第二阀111、第三阀103、第四阀106和第五阀108,便于控制风电储能系统10多种模式的切换,从而提高了控制的便捷性。
当风电充足时,打开第一阀113和第二阀111,同时关闭第三阀103、第四阀106和第五阀108,利用富余的风电启动空压机101,空压机101运行吸入空气后形成高温高压空气,高温高压空气经过第一换热器112,冷管内的低温第三介质经过第一换热器112,高温高压空气与低温第三介质发生热交换后,高温高压气体变成低温高压气体进入到储气室102,低温第三介质变成高温第三介质进入到热罐107内,从而实现了将富余电能的存储。
当风电不足时,空压机101关闭,第一阀113、第二阀111和第五阀108关闭,同时,第三阀103和第四阀106开启,储气室102内的低温高压气体进入到第二换热器105,热罐107内的高温第三介质同时也进入到第二换热器105,经过换热,低温高压气体变成高温高压气体后进入透平膨胀机104,透平膨胀机104运行进行发电为用户提供电能,高温第三介质变成低温介质进入到冷罐110。
当需要对用户的生活用水进行加热时,第一阀113、第二阀111、第三阀103和第四阀106关闭,第五阀108开启,热罐107内的高温第三介质进入到第三换热器109,在第三换热器109内高温第三介质与低温第一介质进行热交换,热交换后,低温第三介质回到冷罐110,高温第一介质进入水箱70内与液态水进行热交换,从而实现对液态水的加热。
进一步地,循环系统还包括第一循环泵21和第一控制阀22,第一循环泵21设置在第一管路20上,第一控制阀22设置在第一管路20上。具体地,第一控制阀22和第一循环泵21分别设置在第一管路20上,第一循环泵21为第一介质提供循环的动力,从而保证了第一介质能够进行更好的循环,第一控制阀22控制第一管路20的通断,从而有效控制第一介质是否进行热交换,提高了控制的便捷性。
进一步地,太阳集热系统40包括太阳能集热器41和第六阀42,太阳能集热器41的一端连通于第一管路20且位于第一循环泵21的前端,太阳能集热器41的另一端连通于第一管路20且位于第一循环泵21的后端,第六阀42设置在太阳能集热器41和第一管路20之间。具体地,太阳能集热器41的两端分别接入第一管路20,第一管路20内的第一介质能够进入到太阳能集热器41内进行循环,第一介质在太阳能集热器41内循环时,太阳能集热器41吸收的热量与第一介质进行热交换,从而对第一介质进行加热,以形成高温第一介质,高温第一介质进入第一管路20且与水箱内的液态水进行热交换,从而实现液态水的加热。另外,太阳能集热器41与第一管路20的连接位置分别位于第一循环泵21的两端,第一循环泵21为第一介质进入太阳能集热器41提供了动力,从而保证了第一介质能够通过太阳集热系统40获得热量,以实现对太阳能的有效利用。
具体地,当太阳能充足时,打开第六阀42,第一管路20内的第一介质流经太阳能集热器41,吸热升温后流回水箱70加热水箱内的水,以供生活热水使用;当热罐107余热充足且太阳能充足时,打开第五阀108、第六阀42,热罐与太阳能耦合供热,加热水箱内的水。
进一步地,循环系统还包括第二循环泵51、第三循环泵53、第二控制阀52和第三控制阀54,第二循环泵51设置在第二管路50上,第三循环泵53设置在第二管路50上且与第二循环泵51间隔设置,第二控制阀52设置在第二管路50上且与第二循环泵51并联,第三控制阀54设置在第二管路50上且与第三循环泵53并联。具体地,第二管路50与地热系统30和空调系统60分别耦合,通过在第二管路50上设置第二循环泵51、第三循环泵53、第二控制阀52以及第三控制阀54,从而便于控制第二管路50与地热系统30或空调系统60连通,进而提高了便捷性。
进一步地,地热系统30包括地埋管31和第七阀32,地埋管31的部分结构预埋于地下,地埋管31的一端与第二管路50连通且位于第二循环泵51的前端,地埋管31的另一端与第二管路50连通且位于第二循环泵51的后端,第七阀32设置在地埋管31上。具体地,地埋管31的一部分本体设置在地下,地埋管31的另外一部分设置在地表外侧且与第二管路50连通,当使用地热系统30供暖模式时,第七阀32打开,第三循环泵53启动,第二循环泵51关闭,在第三循环泵53的作用下,第二管路50内的第二介质进入到地埋管31内,第二介质在地下与地热进行热交换,吸热后回到第二管路50内,为空调系统60供热。当水箱内的液态水具有多余热量时,通过第二管路循环至地下,通过热交换将热量释放到地下,从而实现了对地热的补给。
进一步地,空调系统60包括第四换热器61、第五换热器65、第一连接管66和第二连接管64,第二管路50与第四换热器61的一侧连通,第五换热器65的一侧与用户居室80连通,第一连接管66的一端与第四换热器61的另一侧的入口连通,第一连接管66的另一端与第五换热器65的另一侧的出口连通,第二连接管64的一端与第四换热器61的另一侧的出口连通,第二连接管64的另一端与第五换热器65的另一侧的入口连通。具体地,第二管路50与第四换热器61的一侧连通,第四换热器61的另一侧分别与第一连接管66和第二连接管连64通,第五换热器65分别通过第一连接管66和第二连接管64与第四换热器61连通。
当空调系统对用户居室80进行制冷时,第七阀32和第二控制阀52关闭,第二循环泵51运行,第三循环泵53关闭,第三控制阀54打开,在第二循环泵51的作用下,第二介质在第二管路50内运行,低温第四介质循环至第五换热器65时,低温第四介质与用户居室内的空气进行热交换,从而使得用户居室内的温度降低,经过热交换后的第四介质变成高温第四介质,高温第四介质循环至第四换热器61时,通过与第二管路50的第二介质进行热交换,从而使得第二介质的温度升高,第二介质通过与水箱70内的液态水进行热交换,从而实现对液态水的加热,第四介质再次变成低温第四介质,可再次对用户进行降温,进而实现了空调废热的利用。
当空调系统对用户居室进行制暖时,第二循环泵51关闭,第三循环泵53打开,第二控制阀52和第七阀32打开,第三控制阀54关闭,第二管路50与地热系统30连通,第二介质在第二管路50及地埋管31内循环,第二介质经地埋管31吸收地热形成高温第二介质,高温第二介质到达第四换热器61后与低温第四介质热交换,从而形成高温第四介质和低温第二介质,高温第四介质在第五换热器65与用户居室80内的空气进行热交换,从而将热量释放到用户居室内,以实现用户的采暖,低温第二介质再次回到地埋管31内进行吸热,从而保证空调系统的有效运行。
进一步地,空调系统60还包括第三连接管67、换向阀68、压缩机62和第八阀63,换向阀68设置在第一连接管66上,压缩机62通过第三连接管67与换向阀68连通,第八阀63设置在第二连接管64上。具体地,设置压缩机62实现对第四介质的改变,通过改变第四介质的状态来实现吸收和释放热量,通过设置换向阀68和第三连接管67,从而实现空调制冷和制热模式的转换,从而提高了操作的便捷性,通过设置第八阀63,有效实现了空调系统的通断,进而提高了控制的便捷性。
具体地,当本发明装置处于供冷模式时,换向阀68的ad、bc连通,第四换热器61为冷凝器,第五换热器65为蒸发器,通过用户侧回路向用户居室80供冷,此时第二循环泵51运行、第三循环泵53停运,第二控制阀52、第七阀32关闭,第三控制阀54打开,流经第四换热器61(冷凝器)的第二介质吸收热量后,流回水箱70,加热水箱内的水。
当本发明装置处于供暖模式时,可分为水箱与地埋管耦合供暖模式、单一水箱供暖模式、单一地埋管供暖模式,此时换向阀68的ab、cd连通,第四换热器61为蒸发器,第五换热器65为冷凝器,通过用户侧回路向用户居室80供暖。所述水箱与地埋管耦合供暖模式,此时第三循环泵53运行、第二循环泵51停运,第二控制阀52、第七阀32打开,第三控制阀54关闭,从第四换热器61(蒸发器)出来的第二介质一部分流入地埋管31吸收热量,一部分流入水箱70吸收热量后,在第三循环泵53入口汇合,流回第四换热器61(蒸发器),供其吸热。所述单一水箱供暖模式,此时第三循环泵53运行,第二循环泵51停运,第三控制阀54、第七阀32关闭,第二控制阀52打开,从第四换热器61(蒸发器)出来的第二介质流入水箱70吸热后,流回第四换热器61(蒸发器),供其吸热;所述单一地埋管供热模式,此时第三循环泵53运行,第二循环泵51停运,第二控制阀52、第三控制阀54关闭,第七阀32打开,从第四换热器61(蒸发器)出来的第二介质流入地埋管31吸热后,流回第四换热器61(蒸发器),供其吸热。
当本发明装置处于土壤跨季节蓄热模式,当水箱70内的水超过设定温度时,利用土壤的蓄热能力,及时排除水箱70内多余热量,此时第七阀32、第二控制阀52打开,第三控制阀54关闭,第三循环泵53、第二循环泵51停运,第二介质流经地埋管31,将热量传递给土壤。
进一步地,生活供水系统包括进水管92和出水管91,水箱70通过进水管92与水源连通,水箱通过出水管91与供水设备连通。具体地,通过出水管91将水箱与供水设置连通,从而实现热水的输出,以满足用户的用水需求,通过进水管将水源与水箱连通,实现了水箱内液态水的补给。
另外,当地热、空调废热、太阳能等无法加热水箱内的液态水至所需温度时,通过启动水箱的电加热系统实现对液态水的加热,从而有效满足了用户的用水需求。
与现有技术相比,本发明的复合能源耦合供能与蓄能集成装置具有以下有益效果:
1、本发明采用风电、光热、地热联合供能,并结合压缩空气储能技术,与传统的单一可再生能源利用技术相比,提高了能源使用效率。
2、通过加入压缩空气储能技术,利用富余风电将空气压缩成高压气体储存,在风电不足时释放高压空气做功供电,不仅解决了“弃风”现象,还提高了用户供电稳定性。
3、冬季加入水箱供暖,减少了地埋管运行时间,为土壤温度场的恢复提供了一定的时间,缓解了土壤吸排热不平衡的问题,从而保证了地埋管运行效率能够维持在一个较高的水平上,提高系统能效。
4、本发明的复合能源耦合供能与蓄能集成装置可实现建筑供电、冬季供暖、夏季供冷、生活热水供应一体化,结构紧凑,环境污染小,能源利用率高。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,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)

1.一种复合能源耦合供能与蓄能集成装置,其特征在于,所述复合能源耦合供能与蓄能集成装置包括:
循环系统,所述循环系统包括第一管路和第二管路,所述第一管路内循环有第一介质,所述第二管路内循环有第二介质;
水箱,所述水箱内盛放有液态水,所述水箱的一侧与所述第一管路配合,所述液态水能够与所述第一介质进行热交换,所述水箱的另一侧与所述第二管路配合,所述液态水能够与所述第二介质进行热交换,所述水箱连通于生活供水系统;
风电储能系统,所述风电储能系统内循环有第三介质,所述风电储能系统与所述第一管路配合,所述第三介质能够与所述第一介质进行热交换;
太阳集热系统,所述太阳集热系统接入所述第一管路,所述第一介质能够在所述太阳集热系统内循环;
地热系统,所述地热系统接入所述第二管路,所述第二介质能够在所述地热系统内循环;
空调系统,所述空调系统内循环有第四介质,所述空调系统与所述第二管路配合,所述第四介质能够与所述第二介质进行热交换。
2.根据权利要求1所述的复合能源耦合供能与蓄能集成装置,其特征在于,所述风电储能系统包括:
空压机,所述空压机与风力发电系统电连接;
第一换热器,所述第一换热器的一侧与空压机连通,
储气室,所述储气室与第一换热器的一侧连通;
第二换热器,所述储气室与所述第二换热器的一侧连通;
透平膨胀机,所述透平膨胀机与所述第二换热器的一侧连通,所述透平膨胀机与供电系统电连接;
冷罐,所述冷罐包括输出口、第一进口和第二进口,所述输出口与所述第一换热器的另一侧连通,所述第一进口与所述第二换热器的另一侧连通;
热罐,所述热罐包括入口、第一出口和第二出口,所述入口与所述第一换热器的另一侧连通,所述第一出口与所述第二换热器的另一侧连通;
第三换热器,所述第三换热器的一侧分别与所述第二进口和所述第二出口连通,所述第三换热器的另一侧与所述第一管路连通。
3.根据权利要求2所述的复合能源耦合供能与蓄能集成装置,其特征在于,所述风电储能系统还包括:
第一阀,所述第一阀设置在所述第一换热器和所述储气室之间;
第二阀,所述第二阀设置在所述第一换热器和所述冷罐之间;
第三阀,所述第三阀设置在所述储气室和所述第二换热器之间;
第四阀,所述第四阀设置在所述第二换热器和所述热罐之间;
第五阀,所述第五阀设置在所述热罐和所述第三换热器之间。
4.根据权利要求1所述的复合能源耦合供能与蓄能集成装置,其特征在于,所述循环系统还包括:
第一循环泵,所述第一循环泵设置在所述第一管路上;
第一控制阀,所述第一控制阀设置在所述第一管路上。
5.根据权利要求4所述的复合能源耦合供能与蓄能集成装置,其特征在于,所述太阳集热系统包括:
太阳能集热器,所述太阳能集热器的一端连通于所述第一管路且位于第一循环泵的前端,所述太阳能集热器的另一端连通于所述第一管路且位于所述第一循环泵的后端;
第六阀,所述第六阀设置在所述太阳能集热器和所述第一管路之间。
6.根据权利要求1所述的复合能源耦合供能与蓄能集成装置,其特征在于,所述循环系统还包括:
第二循环泵,所述第二循环泵设置在所述第二管路上;
第三循环泵,所述第三循环泵设置在所述第二管路上且与所述第二循环泵间隔设置;
第二控制阀,所述第二控制阀设置在所述第二管路上且与所述第二循环泵并联;
第三控制阀,所述第三控制阀设置在所述第二管路上且与所述第三循环泵并联。
7.根据权利要求6所述的复合能源耦合供能与蓄能集成装置,其特征在于,所述地热系统包括;
地埋管,所述地埋管的部分结构预埋于地下,所述地埋管的一端与所述第二管路连通且位于所述第二循环泵的前端,所述地埋管的另一端与所述第二管路连通且位于所述第二循环泵的后端;
第七阀,所述第七阀设置在所述地埋管上。
8.根据权利要求1所述的复合能源耦合供能与蓄能集成装置,其特征在于,所述空调系统包括:
第四换热器,所述第二管路与所述第四换热器的一侧连通;
第五换热器,所述第五换热器的一侧与用户居室连通;
第一连接管,所述第一连接管的一端与所述第四换热器的另一侧的入口连通,所述第一连接管的另一端与所述第五换热器的另一侧的出口连通;
第二连接管,所述第二连接管的一端与所述第四换热器的另一侧的出口连通,所述第二连接管的另一端与所述第五换热器的另一侧的入口连通。
9.根据权利要求8所述的复合能源耦合供能与蓄能集成装置,其特征在于,所述空调系统还包括:
第三连接管;
换向阀,所述换向阀设置在所述第一连接管上;
压缩机,所述压缩机通过所述第三连接管与所述换向阀连通;
第八阀,所述第八阀设置在所述第二连接管上。
10.根据权利要求1所述的复合能源耦合供能与蓄能集成装置,其特征在于,所述生活供水系统包括:
进水管,所述水箱通过所述进水管与水源连通;
出水管,所述水箱通过所述出水管与供水设备连通。
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