CN113175699B - 基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统 - Google Patents

基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113175699B
CN113175699B CN202110640481.2A CN202110640481A CN113175699B CN 113175699 B CN113175699 B CN 113175699B CN 202110640481 A CN202110640481 A CN 202110640481A CN 113175699 B CN113175699 B CN 113175699B
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
electric
inlet
unit
outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110640481.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113175699A (zh
Inventor
刘圣冠
乔磊
居文平
尚海军
贺凯
耿如意
曹勇
王钰泽
万小艳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Xian Xire Energy Saving Technology Co Ltd
Original Assignee
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Xian Xire Energy Saving Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd, Xian Xire Energy Saving Technology Co Ltd filed Critical Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority to CN202110640481.2A priority Critical patent/CN113175699B/zh
Publication of CN113175699A publication Critical patent/CN113175699A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113175699B publication Critical patent/CN113175699B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/0002—Means for connecting central heating radiators to circulation pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/40—Solar heat collectors combined with other heat sources, e.g. using electrical heating or heat from ambient air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

本发明提供的基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统，包括风光互补发电单元、电热泵单元和电锅炉供热单元，其中，风光互补发电单元分别与电热泵单元和电锅炉供热单元电连接；电锅炉供热单元的水侧出口连接热网供水管道；电热泵单元的热源流体出口和热源流体入口分别连接地热回水管道和地热进水管道；所述电热泵单元的高温水侧入口连接热网回水管道，所述电热泵单元的高温水侧出口连接电锅炉供热单元的水侧入口；本发明综合利用风能、太阳能和地热能三种能源供热，清洁无污染，有利于减少碳排放，推进清洁供暖，发展新能源，大力促进建设清洁低碳、安全高效的现代化能源体系。

Description

基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统
技术领域
本发明属于热电联产领域，涉及基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统。
背景技术
目前，我国北方地区，热电联产机组是城镇集中供暖的主体热源，承担供热基础负荷，除此之外，城镇还建设有尖峰热源，且尖峰热源大多采用燃煤锅炉，承担高寒期尖峰负荷或事故状态下作为备用热源，随着城镇清洁供热的推进，燃煤锅炉房正逐步被取缔或替代；另外，随着集中供热的迅速发展，供热半径和集中供热规模越来越大，造成热电厂与热负荷在空间尺度上不匹配，长距离输送虽然能解决这一难题，但也带来了新的问题，包括能耗损失较大、初投资高、管网维护工作繁杂、供热安全隐患增大等，故大型供热管网需要将集中供热与分布式供热有机结合。
发明内容
本发明的目的在于提供基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统，解决现有集中供热系统的上述问题和需要。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统，包括风光互补发电单元、电热泵单元和电锅炉供热单元，其中，风光互补发电单元分别与电热泵单元和电锅炉供热单元电连接；电锅炉供热单元的水侧出口连接热网供水管道；
电热泵单元的热源流体出口和热源流体入口分别连接地热回水管道和地热进水管道；
所述电热泵单元的高温水侧入口连接热网回水管道，所述电热泵单元的高温水侧出口连接电锅炉供热单元的水侧入口。
优选地，所述风光互补发电单元包括太阳能电池组组件、整流器、逆变器和风力发电机，其中，太阳能电池组组件的电源输出端连接逆变器的电源输入端；所述风力发电机的电源输出端经过整流器连接逆变器的电源输入端，所述逆变器的电源输出端分别与电锅炉供热单元和电热泵单元连接。
优选地，所述逆变器的电源输出端连接有变电设备，所述变电设备的电源输出端分别与电锅炉供热单元和电热泵单元连接。
优选地，所述太阳能电池组组件和整流器的电源输出端均还连接至蓄电池，所述蓄电池的电源输出端连接逆变器的电源输入端。
优选地，所述电热泵单元包括压缩机、冷凝器和蒸发器，其中，所述压缩机的高温高压工质出口连接冷凝器的工质入口，所述冷凝器的低压液体工质出口连接蒸发器的工质入口，所述蒸发器的低压蒸汽出口连接压缩机的入口；
所述热网回水管道的出口连接冷凝器的高温水侧入口，所述冷凝器的高温水侧出口连接电锅炉供热单元的水侧入口；
所述地热进水管道的出口连接蒸发器的热源流体入口；所述地热回水管道的进口连接蒸发器的热源流体出口；
所述压缩机的电源输入端连接风光互补发电单元的电源输出端。
优选地，所述冷凝器和蒸发器之间设置有膨胀阀。
优选地，所述电锅炉供热单元包括电锅炉和板式换热器，其中，所述电锅炉的电源输入端连接风光互补发电单元的电源输出端；所述电锅炉的出水口连接板式换热器的高温侧进水口；所述板式换热器的低温侧出水口连接热网供水管道；
所述板式换热器的低温侧进水口连接电热泵单元的高温水侧出口；所述板式换热器的高温侧出水口连接电锅炉的进水口。
基于多种清洁能源综合利用的分布式供热方法，基于所述的基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统，包括以下步骤：
通过风光互补发电单元向电锅炉供热单元和电热泵单元提供电源，热网回水进入电热泵单元中利用地热进水对其进行初步加热提温，之后进入电锅炉供热单元进行二次加热提温，最终通过热网供水管道对外供出；
电热泵单元中的地热回水温度下降之后沿地热回水管道回到地下。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统，一方面能够替代原有城镇供热系统设置的分散式燃煤锅炉，作为调峰热源，确保供热安全和供热质量；另一方面可解决供热半径过大或热负荷区域偏远，导致缺少可靠热源的供热难题，最大化保障热用户的供热民生需求。进一步的，本发明综合利用风能、太阳能和地热能三种能源供热，清洁无污染，有利于减少碳排放，推进清洁供暖，发展新能源，大力促进建设清洁低碳、安全高效的现代化能源体系。
附图说明
图1为本发明的系统示意图；
其中，1、第一电气开关；2、第二电气开关；3、第三电气开关；4、太阳能电池组组件；5、蓄电池；6、整流器；7、逆变器；8、风力发电机；9、变电设备；10、电锅炉；11、锅炉循环泵；12、板式换热器；13、热网循环泵；14、冷凝器；15、压缩机；16、蒸发器；17、膨胀阀。
具体实施方式
本发明提供了基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统，下面结合附图对本发明做进一步详细说明。下述说明仅仅是示例性的，而不限制本发明的范围及其应用。
参考图1，本发明提供的基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统，包括：第一电气开关1、第二电气开关2、第三电气开关3、太阳能电池组组件4、蓄电池5、整流器6、逆变器7、风力发电机8、变电设备9、电锅炉10、锅炉循环泵11、板式换热器12、热网循环泵13、冷凝器14、压缩机15、蒸发器16和膨胀阀17；其中，所述太阳能电池组件4有两路输出，一路与逆变器7的输入端连接，另一路与蓄电池5的输入端连接。
所属蓄电池5的另一路输入端与整流器6的输出端连接，所述蓄电池5的输出端与逆变器7的输入端连接。
所述蓄电池5与所述太阳能电池组件4之间设置第一电气开关1，所述所述蓄电池5与所述逆变器7之间设置第二电气开关2，所述蓄电池5与所述整流器6之间设置第三电气开关3。
所述整流器6的输入端与所述风力发电机8的输出端连接，所述整流器6的输出端与逆变器7的输入端连接。
所述逆变器7的输出端与变电设备9的输入端连接；所述变电设备9的输出端分两路，一路与电锅炉10的电源输入端连接，一路与压缩机15的电源输入端连接。
所述电锅炉10的出水口与板式换热器12的高温侧进水口连接，所述电锅炉10的进水口与锅炉循环泵11的入口连接。
所属板式换热器12的高温侧出水口与锅炉循环泵11的入口连接，所述板式换热器12低温侧出水作为热网供水。
所述热网回水进入热网循环泵13，所述热网循环泵13的出口与冷凝器14的冷凝流体入口连接，所述冷凝器14的冷凝流体出口与板式换热器12的低温侧进水口连接。
所述压缩机15的工质出口与冷凝器14的工质入口连接；所述冷凝器14的工质出口与膨胀阀17的工质入口连接；所述膨胀阀17的工质出口与蒸发器16的工质入口连接；所述蒸发器16的工质出口与压缩机15的工质入口连接。
所述蒸发器16的低温热源为地热水，地热进水从蒸发器热源流体入口进入蒸发器16，释放热量后从蒸发器热源流体出口流出，返回地下。
本发明的具体工作过程为：
所述太阳能电池组件4利用光伏效应捕获太阳能并转换为电能，太阳能电池组件4产生的电能为直流电，需要经过逆变器7转换成频率稳定的交流电对外输出，所述风力发电机8捕获风能并转换为电能，风力发电机8产生的交流电频率不稳定，需先进入整流器6变成直流电，然后经过逆变器7转换成频率稳定的交流电对外输出；所述风光互补发电单元发电出力不是恒定的，随日照强度、风力大小等变化而变化，所述蓄电池5在系统中同时起到能量调节和平衡负载的作用，当用电负载小于发电出力时，闭合第一电气开关1和第三电气开关3,将风力发电和太阳能发电产生的部分电能转化为化学能储存起来，蓄电池5处于充电模式，当用电负载大于发电出力时，闭合第二电气开关2，蓄电池5进入放电模式；所述逆变器7与变电设备9连接，根据不同设备用电需求调节电压等级；
压缩机15在外接电源的驱动下，将其内部的低压工质气体压缩成高温、高压气体送入冷凝器14，在冷凝器14中，工质释放热量被冷却成高压液体进入膨胀阀17，降压成低压液体进入蒸发器16，工质在蒸发器16中吸收地热进水的热量后蒸发而成为压力较低的蒸汽，低压蒸汽进入压缩机15被压缩，开始下一个循环，地热进水释放热量后变成地热回水，返回地下；
电锅炉10接通电源后，产生热水，通过板式换热器12与热网水进行换热，电锅炉10侧水循环动力由锅炉循环泵11提供；热网循环水的循环动力由热网循环泵13提供，热网回水先进入热泵系统的冷凝器13中吸热，然后再加入板式换热器12进行补充加热，变成热网供水，对外供出。
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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统，其特征在于，包括风光互补发电单元、电热泵单元和电锅炉供热单元，其中，风光互补发电单元分别与电热泵单元和电锅炉供热单元电连接；电锅炉供热单元的水侧出口连接热网供水管道；
电热泵单元的热源流体出口和热源流体入口分别连接地热回水管道和地热进水管道；
所述电热泵单元的高温水侧入口连接热网回水管道，所述电热泵单元的高温水侧出口连接电锅炉供热单元的水侧入口；
所述风光互补发电单元包括太阳能电池组组件(4)、整流器(6)、逆变器(7)和风力发电机(8)，其中，太阳能电池组组件(4)的电源输出端连接逆变器(7)的电源输入端；所述风力发电机(8)的电源输出端经过整流器(6)连接逆变器(7)的电源输入端，所述逆变器(7)的电源输出端分别与电锅炉供热单元和电热泵单元连接；
所述电热泵单元包括压缩机(15)、冷凝器(14)和蒸发器(16)，其中，所述压缩机(15)的高温高压工质出口连接冷凝器(14)的工质入口，所述冷凝器(14)的低压液体工质出口连接蒸发器(16)的工质入口，所述蒸发器(16)的低压蒸汽出口连接压缩机(15)的入口；
所述热网回水管道的出口连接冷凝器(14)的高温水侧入口，所述冷凝器(14)的高温水侧出口连接电锅炉供热单元的水侧入口；
所述地热进水管道的出口连接蒸发器(16)的热源流体入口；所述地热回水管道的进口连接蒸发器(16)的热源流体出口；
所述压缩机(15)的电源输入端连接风光互补发电单元的电源输出端；
所述电锅炉供热单元包括电锅炉(10)和板式换热器(11)，其中，所述电锅炉(10)的电源输入端连接风光互补发电单元的电源输出端；所述电锅炉(10)的出水口连接板式换热器(11)的高温侧进水口；所述板式换热器(11)的低温侧出水口连接热网供水管道；
所述板式换热器(11)的低温侧进水口连接电热泵单元的高温水侧出口；所述板式换热器(11)的高温侧出水口连接电锅炉(10)的进水口。
2.根据权利要求1所述的基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统，其特征在于，所述逆变器(7)的电源输出端连接有变电设备(9)，所述变电设备(9)的电源输出端分别与电锅炉供热单元和电热泵单元连接。
3.根据权利要求1所述的基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统，其特征在于，所述太阳能电池组组件(4)和整流器(6)的电源输出端均还连接至蓄电池(5)，所述蓄电池(5)的电源输出端连接逆变器(7)的电源输入端。
4.根据权利要求1所述的基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统，其特征在于，所述冷凝器(14)和蒸发器(16)之间设置有膨胀阀(17)。
5.基于多种清洁能源综合利用的分布式供热方法，其特征在于，基于权利要求1-4中任一项所述的基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统，包括以下步骤：
通过风光互补发电单元向电锅炉供热单元和电热泵单元提供电源，热网回水进入电热泵单元中利用地热进水对其进行初步加热提温，之后进入电锅炉供热单元进行二次加热提温，最终通过热网供水管道对外供出；
电热泵单元中的地热回水温度下降之后沿地热回水管道回到地下。
CN202110640481.2A 2021-06-08 2021-06-08 基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统 Active CN113175699B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110640481.2A CN113175699B (zh) 2021-06-08 2021-06-08 基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110640481.2A CN113175699B (zh) 2021-06-08 2021-06-08 基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113175699A CN113175699A (zh) 2021-07-27
CN113175699B true CN113175699B (zh) 2022-09-13

Family

ID=76927656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110640481.2A Active CN113175699B (zh) 2021-06-08 2021-06-08 基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113175699B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114777184B (zh) * 2022-03-30 2024-04-09 西安热工研究院有限公司 一种热网循环水的多级加热系统及方法
CN114963274A (zh) * 2022-06-21 2022-08-30 西安西热节能技术有限公司 一种风光电地热耦合的分布式供热系统及方法
CN115046237A (zh) * 2022-06-21 2022-09-13 西安西热节能技术有限公司 一种风光气地热多能互补分布式清洁供能系统及方法
CN115046236A (zh) * 2022-06-21 2022-09-13 西安西热节能技术有限公司 一种风光互补的换热站大温差清洁供热系统及方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202002397U (zh) * 2011-03-25 2011-10-05 山东宏力空调设备有限公司 一种独立发电式多能互补风源热泵系统
US9901013B2 (en) * 2011-06-27 2018-02-20 Ebullient, Inc. Method of cooling series-connected heat sink modules
CN204254930U (zh) * 2014-11-03 2015-04-08 余思敏 耦合多种可再生能源的城市污水冷热电联供系统
CN204555418U (zh) * 2015-01-04 2015-08-12 华北电力大学（保定） 一种风光储热式冷热电联供系统
CN204987553U (zh) * 2015-09-24 2016-01-20 戴传孝 一种不用市电的热泵综合系统
CN206131520U (zh) * 2016-08-30 2017-04-26 华北电力大学（保定） 一种多能源互补的供暖空调系统
CN108375228A (zh) * 2016-11-22 2018-08-07 辽宁东鹰新能源科技股份有限公司 地下能源开发耦合系统
CN206861677U (zh) * 2017-05-02 2018-01-09 华北电力大学（保定） 基于含储热的综合能源小型热泵供热系统
CN112696723A (zh) * 2020-12-17 2021-04-23 吉林大学 一种电能代替的分布式清洁供暖系统及其评价方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113175699A (zh) 2021-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113175699B (zh) 基于多种清洁能源综合利用的分布式供热系统
CN107630726B (zh) 一种基于超临界二氧化碳循环的多能混合发电系统及方法
WO2016127698A1 (zh) 适于主动配电网的蓄能型热电冷联供装置及其运行方法
CN108625988B (zh) 一种含压缩空气储能的cchp微网结构及其运行方法
CN204704909U (zh) 光伏发电与市电互补的空气源热泵供热系统
CN108167076B (zh) 一种蒸汽优化利用的综合分布式能源系统
CN211372826U (zh) 一种新型pvt综合能源供给系统
CN110645098B (zh) 一种含二氧化碳储能的区域综合能源系统的运行方法
CN203809224U (zh) 太阳能光热发电综合利用系统
CN115727384B (zh) 实现热电机组调峰和跨季节蓄热的供热系统及运行方法
CN201246193Y (zh) 利用太阳能及空气热能提取技术蓄热发电的装置
Huang et al. Overview of research situation and progress on compressed air energy storage technology
CN114071963A (zh) 燃料电池供电制冷的一体化机柜及数据中心
Liu et al. Research on operation of electrothermal integrated energy system including heat pump and thermal storage units based on capacity planning
CN111932028B (zh) 基于碳自然循环消纳的清洁能源系统容量优化方法及系统
CN215412609U (zh) 一种适配弱网或无网区域的多源自洽系统
CN218237628U (zh) 一种消纳火电厂厂区绿电的二氧化碳热泵供热系统
CN218542513U (zh) 一种地热能风能复合冷电联产系统
CN216278267U (zh) 一种基于压差发电的天然气门站供电系统
CN220527025U (zh) 基于液冷的储能自发电装置
CN115031322B (zh) 一种太阳能光谱分频梯级利用的多功能储能系统和空调器
CN220705897U (zh) 一种基于压缩co2储能的风光热联合消纳系统
CN220190476U (zh) 风光储可再生空气、蒸汽联合循环热电联供系统
CN112491084B (zh) 氢氧燃料电池发电与超临界co2发电机组的组合系统
CN218241904U (zh) 一种基于太阳能发电制氢的燃料电池冷热电联供系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant