CN113964902A - 零能耗零碳社区的供能系统 - Google Patents

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Abstract

零能耗零碳社区的供能系统，包括一个配电网络（10）、一个光伏发电系统（20）、一个电能储存系统（30）、一个热能管网（40）、一个热能转化系统（50）、一个冷能管网（60）以及一个冷能转化系统（70）。配电网络用于向社区输送电能。光伏发电系统连接配电网络并能够为配电网络提供电能。电能储存系统连接配电网络并能够存储电能或向配电网络提供电能。热能管网用于向社区输送热能。热能转化系统连接配电网络和热能管网并统能够将电能转化为热能。冷能管网用于向社区输送冷能。冷能转化系统连接配电网络和冷能管网，能够将电能转化为冷能。本发明提供的供能系统能够为社区提供电能、热能以及冷能，并满足零能耗零碳的标准。

Description

零能耗零碳社区的供能系统
技术领域
本发明涉及一种供能系统，尤其是一种用于零能耗零碳社区的供能系统。
背景技术
零能耗零碳建筑是指零碳排放的建筑物，可以独立于电网运作，能够依靠太阳能或风能运作。这种建筑在不消耗煤炭、石油、电力等能源的情况下，全年的能耗全部由场地产生的可再生能源提供。零能耗零碳建筑除了强调建筑围护结构的被动式节能设计外，将建筑能源需求转向太阳能、风能、浅层地热能、生物质能等可再生能源，为人类、建筑与环境和谐共生找到最佳的解决方案。为了满足社区零能耗零碳的标准，社区急需一种能够提供电能、热能以及冷能的综合供能系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种零能耗零碳社区的供能系统，能够为社区提供电能、热能以及冷能，并满足零能耗零碳的标准。
本发明提供了一种零能耗零碳社区的供能系统，包括一个配电网络、一个光伏发电系统、一个电能储存系统、一个热能管网、一个热能转化系统、一个冷能管网以及一个冷能转化系统。配电网络用于向社区输送电能。光伏发电系统连接配电网络并能够通过光伏发电为配电网络提供电能。电能储存系统连接配电网络并能够存储光伏发电系统产生的电能或向配电网络提供电能。热能管网用于向社区输送热能。热能转化系统连接配电网络和热能管网，热能转化系统能够将电能转化为热能。冷能管网用于向社区输送冷能。冷能转化系统连接配电网络和冷能管网，冷能转化系统能够将电能转化为冷能。
本发明提供的零能耗零碳社区的供能系统，光伏发电系统能够光伏发电并通过配电网络为社区提供电能，热能转化系统能够利用光伏发电系统生成的电能转化为热能并通过热能管网提供给社区，冷能转化系统能够利用光伏发电系统生成的电能转化为冷能并通过冷能管网提供给社区。本发明提供的供能系统能够在满足零能耗零碳的标准下为社区提供电能、热能和冷能，使社区符合零能耗零碳的标准。
在零能耗零碳社区的供能系统的一种示意性实施方式中，电能储存系统包括一个锂电池储存单元和/或一个超级电容储能单元。锂电池储存单元包括串联的一个第一DC-DC转换器、一个第一双向DC-DC转换器以及至少一个锂电池。超级电容储能单元包括串联的一个第二DC-DC转换器、一个第二双向DC-DC转换器以及至少一个超级电容。
在零能耗零碳社区的供能系统的一种示意性实施方式中，供能系统还包括一个电能管理系统，其包括一个电压检测单元、一个SOC检测单元以及一个储能控制单元。电压检测单元连接锂电池和/或超级电容，电压检测单元能够检测锂电池和/或超级电容的电压值。SOC检测单元连接锂电池和/或超级电容，SOC检测单元能够检测锂电池和/或超级电容的剩余电能量。储能控制单元连接电压检测单元、SOC检测单元以及第一DC-DC转换器和/或第二DC-DC转换器，储能控制单元能够根据锂电池和/或超级电容的电压值以及锂电池和/或超级电容的剩余电能量控制第一DC-DC转换器和/或第二DC-DC转换器。
在零能耗零碳社区的供能系统的一种示意性实施方式中，热能转化系统包括一个水箱以及至少一个电加热装置。水箱连接热能管网，水箱用于存储热能并提供给热能管网。电加热装置连接配电网络，电加热装置能够从配电网络获取电能并加热水箱中的介质。
在零能耗零碳社区的供能系统的一种示意性实施方式中，电加热装置为压缩式热泵、地源热泵或熔盐蓄热装置。
在零能耗零碳社区的供能系统的一种示意性实施方式中，供能系统还包括一个真空管集热器，其连接水箱并能够加热水箱中的介质。
在零能耗零碳社区的供能系统的一种示意性实施方式中，冷能转化系统包括一个冰槽以及至少一个电制冷装置。冰槽连接冷能管网，冰槽用于存储冷能并提供给冷能管网。电制冷装置连接配电网络，电制冷装置能够从配电网络获取电能并冷却冰槽中的介质。
在零能耗零碳社区的供能系统的一种示意性实施方式中，电制冷装置为压缩式热泵、地源热泵、吸收式热泵或压缩式制冷机组。
在零能耗零碳社区的供能系统的一种示意性实施方式中，供能系统还包括一个风力发电系统，其连接配电网络并能够通过风力发电为配电网络提供电能。
在零能耗零碳社区的供能系统的一种示意性实施方式中，配电网络被构造为能够接入绿色电网以获取电能。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1是零能耗零碳社区的供能系统的一种示意性实施方式的结构框图。
图2是零能耗零碳社区的供能系统的一种示意性实施方式的详细结构框图。
标号说明
10 配电网络
20 光伏发电系统
22 光伏板组件
24 光伏逆变器
30 电能储存系统
31 锂电池储存单元
32 第一DC-DC转换器
33 第一双向DC-DC转换器
34 锂电池
36 超级电容储能单元
37 第二DC-DC转换器
38 第二双向DC-DC转换器
39 超级电容
40 热能管网
50 热能转化系统
52 水箱
54 压缩式热泵
55 地源热泵
56 熔盐蓄热装置
57 真空管集热器
60 冷能管网
70 冷能转化系统
72 冰槽
74 吸收式热泵
75 压缩式制冷机组
80 电能管理系统
82 电压检测单元
84 SOC检测单元
86 储能控制单元
90 风力发电系统
100 社区。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
图1是零能耗零碳社区的供能系统的一种示意性实施方式的结构框图。参照图1，零能耗零碳社区的供能系统，包括一个配电网络10、一个光伏发电系统20、一个电能储存系统30、一个热能管网40、一个热能转化系统50、一个冷能管网60以及一个冷能转化系统70。
配电网络10用于向社区100输送电能。光伏发电系统20包括光伏板组件22和光伏逆变器24，光伏板组件22能够通过光伏发电产生电能，光伏逆变器24连接光伏板组件22和配电网络10，并将光伏板组件22产生的直流电能转化为交流电能提供给配电网络10。电能储存系统30连接配电网络10并能够存储光伏发电系统20产生的电能或向配电网络10提供电能。电能储存系统30能够在社区100用电量较少时存储光伏发电系统20产生的电能，并在社区100用电量增大时将储存的电能提供给社区100，起到了平衡用电的作用。
热能管网40用于向社区100输送热能。热能转化系统50连接配电网络10和热能管网40，热能转化系统50能够将电能转化为热能。冷能管网60用于向社区100输送冷能。冷能转化系统70连接配电网络10和冷能管网60，冷能转化系统70能够将电能转化为冷能。
本发明提供的零能耗零碳社区的供能系统，光伏发电系统20能够光伏发电并通过配电网络为社区100提供电能，热能转化系统50能够利用光伏发电系统20生成的电能转化为热能并通过热能管网40提供给社区100，冷能转化系统70能够利用光伏发电系统20生成的电能转化为冷能并通过冷能管网60提供给社区100。本发明提供的供能系统能够在满足零能耗零碳的标准下为社区100提供电能、热能和冷能，使社区100符合零能耗零碳的标准。
图2是零能耗零碳社区的供能系统的一种示意性实施方式的详细结构框图。参照图2，在示意性实施方式中，电能储存系统30包括一个锂电池储存单元31和一个超级电容储能单元36。锂电池储存单元31包括串联的一个第一DC-DC转换器32、一个第一双向DC-DC转换器33以及至少一个锂电池34。超级电容储能单元36包括串联的一个第二DC-DC转换器37、一个第二双向DC-DC转换器38以及至少一个超级电容39。然而并不限于此，在其他示意性实施方式中，电能储存系统30可以仅包括锂电池储存单元31或仅包括超级电容储能单元36。
在示意性实施方式中，参照图2，供能系统还包括一个电能管理系统80，其包括一个电压检测单元82、一个SOC检测单元84以及一个储能控制单元86。电压检测单元82连接锂电池34和超级电容39，电压检测单元82能够检测锂电池34和超级电容39的电压值。SOC检测单元84连接锂电池34和超级电容39，SOC检测单元84能够检测锂电池34和超级电容39的剩余电能量。储能控制单元86连接电压检测单元82、SOC检测单元84以及第一DC-DC转换器32和第二DC-DC转换器37，储能控制单元86能够根据锂电池34和超级电容39的电压值以及锂电池34和超级电容39的剩余电能量控制第一DC-DC转换器32和第二DC-DC转换器37。电能管理系统80能够智能地管理锂电池34和超级电容39的充放电，对锂电池34和超级电容39起到保护作用。
在示意性实施方式中，参照图2，热能转化系统50包括一个水箱52以及三个电加热装置。水箱52连接热能管网40，水箱52用于存储热能并提供给热能管网40。电加热装置连接配电网络10，电加热装置能够从配电网络10获取电能并加热水箱52中的介质。电加热装置为压缩式热泵54、地源热泵55或熔盐蓄热装置56。多种不同类型的电加热装置能够提高功能系统的稳定性，然而并不限于，在其他示意性实施方案中，电加热装置的数量以及类型可以根据实际情况设置。
在示意性实施方式中，参照图2，供能系统还包括一个真空管集热器57，其连接水箱52并能够加热水箱52中的介质。通过增加真空管集热器57扩展了供能系统产生热能的途径以及产生热能的总量，提高了供能系统运行的稳定性。
在示意性实施方式中，参照图2，冷能转化系统70包括一个冰槽72以及至少一个电制冷装置。冰槽72连接冷能管网60，冰槽72用于存储冷能并提供给冷能管网60。电制冷装置连接配电网络10，电制冷装置能够从配电网络10获取电能并冷却冰槽72中的介质。在零能耗零碳社区的供能系统的一种示意性实施方式中，电制冷装置为压缩式热泵54、地源热泵55、吸收式热泵74或压缩式制冷机组75。多种不同类型的电制冷装置能够提高功能系统的稳定性，然而并不限于，在其他示意性实施方案中，电加热装置的数量以及类型可以根据实际情况设置。
在示意性实施方式中，参照图2，供能系统还包括一个风力发电系统90，其连接配电网络10并能够通过风力发电为配电网络10提供电能。通过增加风力发电系统90扩展了供能系统产生电能的途径以及产生电能的总量，提高了供能系统运行的稳定性。
在示意性实施方式中，配电网络10被构造为能够接入绿色电网以获取电能。借此能够在紧急情况下通过绿色电网补充电能，同时满足零能耗零碳的标准。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.零能耗零碳社区的供能系统，其特征在于，包括：
一个配电网络（10），其用于向社区输送电能；
一个光伏发电系统（20），其连接所述配电网络（10）并能够通过光伏发电为所述配电网络（10）提供电能；
一个电能储存系统（30），其连接所述配电网络（10）并能够存储所述光伏发电系统（20）产生的电能或向所述配电网络（10）提供电能；
一个热能管网（40），其用于向社区输送热能；
一个热能转化系统（50），其连接所述配电网络（10）和所述热能管网（40），所述热能转化系统（50）能够将电能转化为热能；
一个冷能管网（60），其用于向社区输送冷能；以及
一个冷能转化系统（70），其连接所述配电网络（10）和所述冷能管网（60），所述冷能转化系统（70）能够将电能转化为冷能。
2.如权利要求1所述的零能耗零碳社区的供能系统，其特征在于，所述电能储存系统（30）包括一个锂电池储存单元（31）和/或一个超级电容储能单元（36）；所述锂电池储存单元（31）包括串联的一个第一DC-DC转换器（32）、一个第一双向DC-DC转换器（33）以及至少一个锂电池（34）；所述超级电容储能单元（36）包括串联的一个第二DC-DC转换器（37）、一个第二双向DC-DC转换器（38）以及至少一个超级电容（39）。
3.如权利要求2所述的零能耗零碳社区的供能系统，其特征在于，所述供能系统还包括一个电能管理系统（80），其包括：
一个电压检测单元（82），其连接所述锂电池（34）和/或所述超级电容（39），所述电压检测单元（82）能够检测所述锂电池（34）和/或所述超级电容（39）的电压值；
一个SOC检测单元（84），其连接所述锂电池（34）和/或所述超级电容（39），所述SOC检测单元（84）能够检测所述锂电池（34）和/或所述超级电容（39）的剩余电能量；以及
一个储能控制单元（86），其连接所述电压检测单元（82）、所述SOC检测单元（84）以及第一DC-DC转换器（32）和/或第二DC-DC转换器（37），所述储能控制单元（86）能够根据所述锂电池（34）和/或所述超级电容（39）的电压值以及所述锂电池（34）和/或所述超级电容（39）的剩余电能量控制所述第一DC-DC转换器（32）和/或所述第二DC-DC转换器（37）。
4. 如权利要求1所述的零能耗零碳社区的供能系统，其特征在于，所述热能转化系统（50）包括：
一个水箱（52），其连接所述热能管网（40），所述水箱（52）用于存储热能并提供给所述热能管网（40）；以及
至少一个电加热装置，其连接所述配电网络（10），所述电加热装置能够从所述配电网络（10）获取电能并加热所述水箱（52）中的介质。
5.如权利要求4所述的零能耗零碳社区的供能系统，其特征在于，所述电加热装置为压缩式热泵（54）、地源热泵（55）或熔盐蓄热装置（56）。
6.如权利要求4所述的零能耗零碳社区的供能系统，其特征在于，所述供能系统还包括一个真空管集热器（57），其连接所述水箱（52）并能够加热所述水箱（52）中的介质。
7. 如权利要求1所述的零能耗零碳社区的供能系统，其特征在于，所述冷能转化系统（70）包括：
一个冰槽（72），其连接所述冷能管网（60），所述冰槽（72）用于存储冷能并提供给所述冷能管网（60）；以及
至少一个电制冷装置，其连接所述配电网络（10），所述电制冷装置能够从所述配电网络（10）获取电能并冷却所述冰槽（72）中的介质。
8.如权利要求7所述的零能耗零碳社区的供能系统，其特征在于，所述电制冷装置为压缩式热泵（54）、地源热泵（55）、吸收式热泵（74）或压缩式制冷机组（75）。
9.如权利要求1所述的零能耗零碳社区的供能系统，其特征在于，所述供能系统还包括一个风力发电系统（90），其连接所述配电网络（10）并能够通过风力发电为所述配电网络（10）提供电能。
10.如权利要求1所述的零能耗零碳社区的供能系统，其特征在于，所述配电网络（10）被构造为能够接入绿色电网以获取电能。
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CN102931687A (zh) * 2012-10-12 2013-02-13 华北电力大学（保定） 一种混合储能光伏电站的功率调节方法
CN109696891A (zh) * 2018-12-20 2019-04-30 北京华建网源电力设计研究院有限公司 包含空气源热泵和储能的微能源网系统及其运行控制方法
CN113344736A (zh) * 2021-05-21 2021-09-03 温州电力设计有限公司 一种园区级综合能源系统及其控制方法

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