CN113983845A - 一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置及其控制方法，装置包括热泵、输送泵、电锅炉、增压泵、储罐和第一减压阀，所述第一减压阀连通外界需求管网；所述蒸汽蓄能装置连接有控制器；所述方法，包括如下步骤：通过所述控制器获取外界需求管网区域的耗电量信息，以控制所述蒸汽蓄能装置的启动和关闭时间；获取外界需求管网的用热需求信息，通过所述蒸汽蓄能装置向用户提供不同温度的用水；本发明提出的利用低谷电的蒸汽蓄能装置旨在解决低谷电蓄能装置的启动时间缺乏科学管控的问题，以在实际的用电低谷时段将电能进行储存。

Description

一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及节能环保的蒸汽蓄能技术领域，特别涉及一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置以及一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法。
背景技术
随着中国工业现代化的飞速发展，工业用电负荷飞速增长；另一方面，随着人民生活水平的提升，商业和居民用电负荷也日益提升。为了满足工业、商业和居民用电的需求，对电量的供应提出了更高的要求。不管是工业用电，还是商业或居民用电，夜间的用电负荷明显低于日间用电负荷，从而出现了日渐拉大的峰谷用电负荷差；然而，针对未消耗的电量目前缺乏有效的储电方案，为了避免用电高峰电力供应短缺，以及避免用电低谷的发电量浪费，很多地区划定了用电高峰时段和用电低谷时段，对用电低谷时段给出了非常优惠的电价(分时电价)，以鼓励工业、商业和居民，在用电低谷用电。
针对上述低谷电价，出现了一些利用低谷电蓄能的设备，在用电低谷时段开启蓄能装置，可以将低谷电储能的电能在电价高的时段实用，以降低电费支出。
通常而言，将每一天的00:00-8:00确定为低谷电价时段，然而，实际的用电高峰和用电低谷时段，并非一成不变的，会与指定的用电低谷时段产生一些偏差，从而，低谷电蓄能装置开启的时间可能是在用电平缓或高峰时段，虽然节约了电费支出，却没有真正起到避开用电高峰时段，将用电低谷的供电量存储的目的，导致低谷电蓄能装置的启动时间缺乏科学管控，并不能真正起到节能的作用。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置及其控制方法，旨在解决低谷电蓄能装置的启动时间缺乏科学管控，并不能真正起到节能作用的问题。
为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：
一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法，所述蒸汽蓄能装置包括通过管道依次连通的热泵、输送泵、电锅炉、增压泵、储罐和第一减压阀，所述第一减压阀连通外界需求管网；所述蒸汽蓄能装置连接有控制器；所述热泵用于对水进行预热，以输出第一温度区间的热水；所述电锅炉用于加热来自所述热泵的热水，以生成第二温度区间的水蒸气；所述增压泵用于将水蒸气增压以生成第三温度区间的过热水，并将过热水泵入所述储罐中进行储存；所述第一减压阀用于控制压力，以将所述储罐中的过热水汽化成第四温度区间的水蒸气并输送至所述外界需求管网；所述方法，包括如下步骤：
通过所述控制器获取外界需求管网区域的耗电量信息，以控制所述蒸汽蓄能装置的启动和关闭时间；
获取外界需求管网的用热需求信息，通过所述蒸汽蓄能装置向用户提供不同温度的用水。
优选地，所述蒸汽蓄能装置还包括第一管线、第二管线和第三管线；所述热泵的进口端设有第一阀门，所述输送泵与所述电锅炉之间设有第二阀门，所述增压泵与所述储罐之间设有第三阀门；所述第一管线的一端、所述第二管线的一端和所述第三管线的一端分别连通所述外界需求管网，所述第一管线的另一端连通于所述输送泵与所述第二阀门之间，所述第一管线设有第四阀门；所述第二管线的另一端连通于所述电锅炉与所述增压泵之间，所述第二管线设置有第五阀门、流体泵和第二减压阀；所述第三管线的另一端连通于所述增压泵与所述第三阀门之间，所述第三管线设有第六阀门和第三减压阀；所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、第五阀门、所述第六阀门、所述热泵、所述输送泵、所述电锅炉、所述增压泵、所述储罐、所述第一减压阀、所述第二减压阀和第三减压阀分别连接所述控制器；
所述获取外界需求管网的用热需求信息，通过所述蒸汽蓄能装置向用户提供不同温度的用水的步骤，包括：
获取外界需求管网的用热需求信息，通过所述控制器控制不同的阀门开启，以通过不同的管线向用户提供不同温度的用水。
优选地，所述控制器与外界需求管网区域的检测设备信号连接，所述通过所述控制器获取外界需求管网区域的耗电量信息，以控制所述蒸汽蓄能装置的启动和关闭时间的步骤，包括：
通过所述控制器接收所述检测设备检测到的每个用电设备的功率与用电时间，以得到历史耗电量数据和实时耗电量数据；
通过所述控制器根据历史耗电量数据预测用电低谷时段，并在所述用电低谷时段控制所述蒸汽蓄能装置存储电能；
通过所述控制器根据实时耗电量数据判断当前时刻属于用电高峰或用电低谷，以根据判断结果控制所述蒸汽蓄能装置的关闭。
优选地，所述蒸汽蓄能装置还包括第四管线，所述第四管线的一端连通于所述输送泵与所述第二阀门之间，所述第四管线的另一端连通于所述增压泵与所述第三阀门之间，所述第四管线设置有第七阀门；所述通过所述控制器根据实时耗电量数据判断当前时刻属于用电高峰或用电低谷，以根据判断结果控制所述蒸汽蓄能装置的关闭的步骤，包括：
通过所述控制器根据实时耗电量数据判断当前时刻属于用电高峰或用电低谷；
在当前时刻属于用电低谷时，控制所述蒸汽蓄能装置存储电能；
在当前时刻属于用电高峰时，获取所述蒸汽蓄能装完成储能所需总耗电量；
确定所述总耗电量在用电低谷时的第一耗电量，以及在用电高峰时的第二耗电量；
将第二耗电量与预设耗电量比对，并将第二耗电量与所述总耗电量的比值与预设比值比对，获得比对结果；
根据比对结果，确定是在当前时刻关闭所述蒸汽蓄能装置，或是在所述蒸汽蓄能装完成储能后关闭所述蒸汽储能装置；
当在当前时刻关闭所述蒸汽蓄能装置时，控制所述第三阀门和所述第七阀门开启，并控制其余阀门关闭，以将所述蒸汽蓄能装置中的热水储存至所述储罐，并在热水存储后的预设时间后关闭所述蒸汽蓄能装置。
优选地：
所述第二耗电量Q2根据如下公式确定：
Q2＝Q总-Q1；
当Q2>A1，且
Figure BDA0003347225950000041
在当前时刻关闭所述蒸汽蓄能装置；
当Q2<A2，且
Figure BDA0003347225950000042
在所述蒸汽蓄能装完成储能后关闭所述蒸汽储能装置；
其中，Q1为第一耗电量，通过检测蒸汽蓄能装置的开启至当前时刻的耗电量得到；Q总为总耗电量，根据测试蒸汽蓄能装置完成储能所需的历史总耗电量得到；预设耗电量包括A1和A2，A1>A2；预设比值包括B1和B2，B1>B2。A与B均为常数。
优选地，所述外界需求管网包括若干条用户管线，每一条用户管线通过对应的阀门与所述热泵、所述第一管线、所述第二管线、所述第三管线，以及所述第一减压阀出口段管线连通或切断，所述用户管线与所述第一管线、所述第二管线、所述第三管线，以及所述第一减压阀出口段管线之间分别连通有换热器管线；所述获取外界需求管网的用热需求信息，通过所述控制器控制不同的阀门开启，以通过不同的管线向用户提供不同温度的用水的步骤，包括：
获取每一用户管线的用热需求信息，所述用热需求信息包括供热温度区间和供热时间区间，所述供热时间区间通过设定或通过预测模型进行预测；
判断所述供热时间区间是否处于所述蒸汽蓄能装置的开启时间；
若处于所述蒸汽蓄能装置的开启时间，将所述供热温度区间与所述第一管线的出口温度区间、所述第二管线的出口温度区间、所述第三管线的出口温度区间，以及所述第一减压阀出口段管线的出口温度区间进行比较，以确定向用户管线进行供热的供热管线，所述供热管线为所述第一管线、所述第二管线、所述第三管线，以及所述第一减压阀出口段管线中的一者；
控制所述供热管线的阀门开启，以向所述用户管线提供热水；
若不处于所述蒸汽蓄能装置的开启时间，将所述供热管线确定为所述第一减压阀出口段管线，并在所述供热时间区间达到时，将所述第一减压阀出口段管线与所述用户管线之间的阀门开启。
优选地，所述方法，还包括：
根据所述蒸汽蓄能装置的启动和关闭时间，确定所述蒸汽蓄能装置的工作时长；
预测所述外界需求管网区域在所述工作时长内的耗电量预测值，根据设置的耗电量上限值和所述耗电量预测值，确定所述工作时长内的允许耗电量；
获取所述热泵的功率、所述输送泵的功率、所述电锅炉的功率、所述增压泵的功率和所述增压泵的功率；
根据所述工作时长、所述热泵的功率、所述输送泵的功率、所述电锅炉的功率、所述增压泵的功率和所述增压泵的功率，确定所述蒸汽蓄能装置的总耗电量；
判断所述总耗电量是否超过所述允许耗电量；
若是，按照预设的梯度缩短所述工作时长，以降低所述总耗电量，直至所述总耗电量不超过所述允许耗电量。
优选地，所述总耗电量按照如下方式确定：
Q总≤Qmax；
Q总＝(Pa+Pb+Pc+Pd+Pe)·t+Q其他；
即：(Pa+Pb+Pc+Pd+Pe)·t+Q其他≤Qmax；
其中，Qmax为允许耗电量；Q总为总耗电量，t为工作时长，Pa为热泵的功率；Pb为输送泵的功率；Pc为电锅炉的功率；Pd为增压泵的功率；Pe为储罐的功率；Q其他为蒸汽蓄能装置中的其他用电设备的耗电量，根据历史耗电数据数据，建立Q其他与运行时间的映射关系表，根据运行时间查询到Q其他；
若Q总>Qmax，则令t'＝t-D，其中，t’为缩短后的工作时长，D为预设的时间梯度，D为常数；
所述热泵的进水量通过如下公式确定：
获取热泵入口的进水温度、所述热泵的设定出口温度和当前气温的COP值；
根据所述进水温度、所述热泵的设定出口温度、所述热泵的功率和当前气温的COP值，确定所述热泵的进水量；
Figure BDA0003347225950000051
其中，Va为所述热泵的进水量，COP为当前气温下热泵对应的COP值；c为水的比热容；Ta为热泵的设定出口温度，T0为进水温度，Ta>T0；ρ为水的密度。
优选地，所述蒸汽蓄能装置还包括过滤器和循环泵；所述外界需求管网的出口端连通于所述循环泵的进口端，所述循环泵的出口端连通于所述过滤器的进口端；所述过滤器的出口端连通于所述热泵的进口端。
为实现上述目的，本发明还提出一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置，用于执行上述任一项所述的控制方法；所述蒸汽蓄能装置包括通过管道依次连通的热泵、输送泵、电锅炉、增压泵、储罐和第一减压阀，所述第一减压阀连通外界需求管网；所述蒸汽蓄能装置连接有控制器；所述热泵用于对水进行预热，以输出第一温度区间的热水；所述电锅炉用于加热来自所述热泵的热水，以生成第二温度区间的水蒸气；所述增压泵用于将水蒸气增压以生成第三温度区间的过热水，并将过热水泵入所述储罐中进行储存；所述第一减压阀用于控制压力，以将所述储罐中的过热水汽化成第四温度区间的水蒸气并输送至所述外界需求管网。
与现有技术相比，本发明至少具备以下有益效果：
本发明提出的利用低谷电的蒸汽蓄能装置，电锅炉能够利用低价的低谷电，将电能转化为高温水蒸气进行蓄能，实现低价电能的储存，进而实现电力供应的削峰填谷，节约能源。
此外，采用热泵来对水进行预热处理，可充分利用空气能，降低能耗。采用电锅炉制备高温水蒸气，绿色环保污染小。同时，通过加压将高温水蒸气转变成呈液体的过热水，可大大降低储存体积，便于热能的储存，降低储能成本。
进一步的，获取外界需求管网区域的耗电量信息，根据外界需求管网区域的耗电量信息预测用电低谷时段和用电高峰时段，在用电低谷时段到来时，启动所述蒸汽蓄能装置；在用电低谷时段结束时，关闭所述蒸汽蓄能装置，以使蒸汽蓄能装置的实际启动时段更科学，且更贴近于实际的用电低谷时段。因此，本发明的技术方案并不是根据人为划定的用电低谷时段来开启蒸汽蓄能装置，而是根据实际耗电量的波动来开启蒸汽蓄能装置，蒸汽蓄能装置的启动更科学。
进一步的，获取外界需求管网的用热需求信息，用热需求信息包括用水温度，针对不同的用水温度需求，可以控制储罐中的过热水汽化成不同温度区间的水蒸气以输送至外界需求管网，从而，满足不同外界需求管网的用水需求。
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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的结构示意图；
图2为图1所示的的蒸汽蓄能装置中外界需求管网一实施例的结构示意图；
图3为本发明提出的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置和固体蓄能组件的连接结构示意图；
图4为本发明提出的一种利用低谷电的固体蓄能组件一实施例的结构示意图；
图5为本发明提出的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置一实施例的储罐的结构示意图；
图6为图5中A处细节放大示意图；
图7为本发明提出的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置一实施例的储罐的局部结构示意图。
附图标记说明：
1、热泵；2、输送泵；3、电锅炉；4、增压泵；5、储罐；160、密封盖；6、第一减压阀；8、循环泵；9、过滤器；210、保温外壳体；220、固体蓄热堆；230、固体蓄热块；240、第一腔室；250、第二腔室；260、隔板；270、轴流风机；280、通风孔；290、换热器；320、转杆；330、软性刷毛；340、承载座；350、第二轴承；360、固定槽；370、喷头；380、第一容纳槽；390、检修口；410、连接架；420、套管；430、第一轴承；440、第二齿轮；450、第一齿轮；460、减速器；470、电动机；7、外界需求管网；10、固体蓄热组件；510、第一换热管；520、第二换热管。本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
请参考附图1-附图7，本发明提出一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置。
具体请参照附图1至附图2，在本发明提出的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法的第一实施例中，所述蒸汽蓄能装置包括通过管道依次连通的热泵、输送泵、电锅炉、增压泵、储罐和第一减压阀，所述第一减压阀连通外界需求管网；所述蒸汽蓄能装置连接有控制器；所述热泵用于对水进行预热，以输出第一温度区间的热水；所述电锅炉用于加热来自所述热泵的热水，以生成第二温度区间的水蒸气；所述增压泵用于将水蒸气增压以生成第三温度区间的过热水，并将过热水泵入所述储罐中进行储存；所述第一减压阀用于控制压力，以将所述储罐中的过热水汽化成第四温度区间的水蒸气并输送至所述外界需求管网；所述方法，包括如下步骤：
步骤S10，通过所述控制器获取外界需求管网区域的耗电量信息，以控制所述蒸汽蓄能装置的启动和关闭时间；
步骤S20，获取外界需求管网的用热需求信息，通过所述蒸汽蓄能装置向用户提供不同温度的用水。
本发明中，外界需求管网区域的耗电量信息可以通过检测设备获取，该检测设备可以为电能表。
本发明提出的利用低谷电的蒸汽蓄能装置，电锅炉能够利用低价的低谷电，将电能转化为高温水蒸气进行蓄能，实现低价电能的储存，进而实现电力供应的削峰填谷，节约能源。
此外，采用热泵来对水进行预热处理，可充分利用空气能，降低能耗。采用电锅炉制备高温水蒸气，绿色环保污染小。同时，通过加压将高温水蒸气转变成呈液体的过热水，可大大降低储存体积，便于热能的储存，降低储能成本。
进一步的，获取外界需求管网区域的耗电量信息，根据外界需求管网区域的耗电量信息预测用电低谷时段和用电高峰时段，在用电低谷时段到来时，启动所述蒸汽蓄能装置；在用电低谷时段结束时，关闭所述蒸汽蓄能装置，以使蒸汽蓄能装置的实际启动时段更科学，且更贴近于实际的用电低谷时段。因此，本发明的技术方案并不是根据人为划定的用电低谷时段来开启蒸汽蓄能装置，而是根据实际耗电量的波动来开启蒸汽蓄能装置，蒸汽蓄能装置的启动更科学。
进一步的，获取外界需求管网的用热需求信息，用热需求信息包括用水温度，针对不同的用水温度需求，可以控制储罐中的过热水汽化成不同温度区间的水蒸气以输送至外界需求管网，从而，满足不同外界需求管网的用水需求。
具体的，所述储罐设置有进气口和出气口。
热泵的进口端连通外界水源；热泵的出口端连通于输送泵的进口端；输送泵的出口端连通于电锅炉的进口端；电锅炉的出口端连通于增压泵的进口端；增压泵的出口端连通于进气口；出气口通过第一减压阀连通于外界需求管网；
本装置可以将储罐中的蒸汽通过第一减压阀减压后输送至对蒸汽需求较大的生产单位(例如化工、医疗、食品、医药、轻纺、制造、电子元件、芯片加工等需要高温蒸汽的单位)，上述热泵指常见的工业热泵，包括但不限于空气源热泵和地下水热泵，热泵所用冷冻剂为常见工业制冷剂，包括但不限于氟利昂、甲基胺、乙基胺、液氨和液氮；本实施例中的热泵为空气源热泵，热泵用于将外界水源输入的水和空气和循环水换热，在较低能耗下实现水的初步预热(以得到第一温度区间的热水，例如沸水)。电锅炉用于使用在电量低谷加热来自热泵的热水，以生成第二温度区间的水蒸气；增压泵用于将水蒸气增压以生成过热水，并将过热水泵入储罐中进行储存。
上述电锅炉为常见的电热蒸汽锅炉，包括立式电热锅炉和卧式电热锅炉，本实施例中采用立式电热锅炉。通过输送泵将预热后的水输送至电锅炉中，以生成第二温度区间(例如400℃左右)的水蒸气，上述增压泵为蒸汽增压泵，包括单级增压泵和多级增压泵，本实施例中采用单级增压泵；经增压泵，将水蒸气转变成第三温度区间(例如260℃左右)的过热水，并储存在额定压力为10MPa至30MPa的储罐中。
所述步骤S10包括两方面：
第一方面为，通过所述控制器获取外界需求管网区域的耗电量信息，确定用电低谷时段，在用电低谷时段控制所述蒸汽蓄能装置控制热泵、输送泵、电锅炉和增压泵向所述储罐输入过热水，在用电低谷时段结束时，控制所述储罐储存过热水以存储电能；
第二方面为，通过所述控制器获取外界需求管网区域的耗电量信息，确定用电高峰时段，在用电高峰时段控制所述储罐中的过热水通过第一减压阀传输至外界需求管网，以向外界需求管网提供热蒸汽。
当生产单位的用电负荷较大时(例如白天生产时)，打开第一减压阀(本实施例中为弹簧式减压阀)，降低出气口的压力，以将储存于储罐内的过热水逐步汽化成第四温度区间(例如200-300℃)的水蒸气后，并将水蒸气输送至外界需求管网(即生产单位的外界需求管网)，以供生产单位使用。
此外，采用热泵来对水进行预热处理，可充分利用空气能，降低能耗。采用电锅炉制备高温水蒸气，绿色环保污染小。同时，通过加压将高温水蒸气转变成呈液体的过热水，可大大降低储存体积，便于热能的储存，降低储能成本。
此外，本利用低谷电的蒸汽蓄能装置还包括过滤器和循环泵；外界需求管网的出口端连通于循环泵的进口端，循环泵的出口端连通于过滤器的进口端；过滤器的出口端连通于热泵的进口端；在一具体实施例中，所述储罐为高压储罐(压力为10MPa至30MPa)。
通过上述技术方案，能够回收外界需求管网的使用过后的热水，一方面能够对热能进行回收再利用，提升能源利用率，另一方面可循环利用水资源，大大减少废水的排放。
基于本发明的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法的第一实施例，本发明的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法的第二实施例中，所述蒸汽蓄能装置还包括第一管线、第二管线和第三管线；所述热泵的进口端设有第一阀门，所述输送泵与所述电锅炉之间设有第二阀门，所述增压泵与所述储罐之间设有第三阀门；所述第一管线的一端、所述第二管线的一端和所述第三管线的一端分别连通所述外界需求管网，所述第一管线的另一端连通于所述输送泵与所述第二阀门之间，所述第一管线设有第四阀门；所述第二管线的另一端连通于所述电锅炉与所述增压泵之间，所述第二管线设置有第五阀门、流体泵和第二减压阀；所述第三管线的另一端连通于所述增压泵与所述第三阀门之间，所述第三管线设有第六阀门和第三减压阀；所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、第五阀门、所述第六阀门、所述热泵、所述输送泵、所述电锅炉、所述增压泵、所述储罐、所述第一减压阀、所述第二减压阀和第三减压阀分别连接所述控制器；
所述步骤S20，包括：
步骤S21，获取外界需求管网的用热需求信息，通过所述控制器控制不同的阀门开启，以通过不同的管线向用户提供不同温度的用水。
具体的：
所述第一管线用于向外界需求管网提供所述热泵输出的第一温度区间的热水，所述第二管线用于向外界需求管网提供所述电锅炉输出的第二温度区间的水蒸气，所述第三管线用于向外界需求管网提供所述增压泵输出的第三温度区间的水蒸气。
当需要启动第一管线时，开启第四阀门；当需要启动第二管线时，开启第二阀门、第五阀门、流体泵和第二减压阀；当需要启动第三管线时，开启第二阀门、第六阀门和第三减压阀。
外界需求管网中的每条用户管线可以分别与所述第一管线、所述第二管线、所述第三管线，以及所述第一减压阀的出口段管线通过不同的支路导通，每条支路上设置阀门，以控制流入所述用户管线的流体温度。
基于本发明的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法的第二实施例，本发明的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法的第三实施例中，所述控制器与外界需求管网区域的检测设备信号连接，所述检测设备用于检测每个用电设备的功率与用电时间；所述步骤S10，包括：
步骤S11，通过所述控制器接收所述检测设备检测到的每个用电设备的功率与用电时间，以得到历史耗电量数据和实时耗电量数据；
步骤S12，通过所述控制器根据历史耗电量数据预测用电低谷时段，并在所述用电低谷时段控制所述蒸汽蓄能装置存储电能；
步骤S13，通过所述控制器根据实时耗电量数据判断当前时刻属于用电高峰或用电低谷，以根据判断结果控制所述蒸汽蓄能装置的关闭。其中，所述蒸汽蓄能装置的关闭包括：当所述储罐中存储有过热水时，停止热泵、输送泵、电锅炉，以及增加泵，控制所述储罐对过热水进行储存以及过热水向外界需求管网的输出；当所述储罐中未存储有过热水时，停止蒸汽蓄能装置中所有设备的运行。
其中，所述检测设备分别与所述控制器和存储模块信号连接，所述检测设备检测到的每个所述用电设备的功率与用电时间都存储在存储模块中，也可以直接发送至所述控制模块；控制器与存储模块信号连接，能从所述存储模块中获取每个所述用电设备的功率与历史用电时间，以确定历史耗电量数据，也能直接从所述检测设备获取到每个所述用电设备的功率与累计用电时间，确定实时耗电量数据；
在本实施例中，历史耗电量采用如下公式确定：
Figure BDA0003347225950000131
其中，Qj表示历史第j个时段内外界需求管网区域的总耗电量；Pij表示历史第j个时段内第i个用电设备的功率，tij表示历史第j个时段内第i个用电设备的用电时间；1≤i≤N，1≤j≤M；Nj表示历史第j个时段内外界需求管网区域所有用电设备的数量；M表示选取的历史时段数量。
每个时段的时间跨度h可以根据用户需要设置，时间跨度的单位为小时例如，可以设置为0.5小时，1小时，2小时，4小时，8小时。
M根据时间跨度相应调整，M＝24/h。
根据历史耗电量数据预测用电低谷时段，指的是：将当日每个时段的耗电量与每个时段对应的时间区间绘制成耗电量曲线，根据耗电量曲线的波动趋势，以及历史相同日期、相同时段的耗电量曲线，预测用电低谷时段。
实时耗电量采用如下公式确定：
Figure BDA0003347225950000132
其中，Qs表示从指定的起始时刻开始至现在，外界需求管网区域的实时耗电量；Pk表示从指定的起始时刻开始至现在，第k个用电设备的功率；tk表示从指定的起始时刻开始至现在，第k个用电设备的用电时间；G表示从指定的起始时刻开始至现在，外界需求管网区域中所有用电设备的数量，1≤k≤G。
基于本发明的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法的第三实施例，本发明的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法的第四实施例中，所述蒸汽蓄能装置还包括第四管线，所述第四管线的一端连通于所述输送泵与所述第二阀门之间，所述第四管线的另一端连通于所述增压泵与所述第三阀门之间，所述第四管线设置有第七阀门；所述步骤S13，包括：
步骤S131，通过所述控制器根据实时耗电量数据判断当前时刻属于用电高峰或用电低谷；
步骤S132，在当前时刻属于用电低谷时，控制所述蒸汽蓄能装置存储电能；
步骤S133，在当前时刻属于用电高峰时，获取所述蒸汽蓄能装完成储能所需总耗电量；
步骤S134，确定所述总耗电量在用电低谷时的第一耗电量，以及在用电高峰时的第二耗电量；
步骤S135，将第二耗电量与预设耗电量比对，并将第二耗电量与所述总耗电量的比值与预设比值比对，获得比对结果；
步骤S136，根据比对结果，确定是在当前时刻关闭所述蒸汽蓄能装置，或是在所述蒸汽蓄能装完成储能后关闭所述蒸汽储能装置；
步骤S137，当在当前时刻关闭所述蒸汽蓄能装置时，控制所述第三阀门和所述第七阀门开启，并控制其余阀门关闭，以将所述蒸汽蓄能装置中的热流体储存至所述储罐，并在热流体存储后的预设时间后关闭所述蒸汽蓄能装置。
在本实施例中，不仅通过预测的用电低谷时段启动蒸汽蓄能装置启动蓄热，还根据实时采集的耗电量数据，判断当前时刻属于用电高峰或用电低谷，以纠正蒸汽蓄能装置的启动时间，使启动时间保持在实际的用电低谷时段。
其中，根据实时采集的耗电量数据判断当前时刻属于用电高峰或用电低谷也可以通过当前启动的用电设备的功率总和来判断，当功率总和大于第一设定功率(PMAX)，则认为达到用电高峰，当功率总和小于第二设定功率(PMIN)，则认为达到用电低谷，其中，PMAX>PMIN。
用电高峰时，
Figure BDA0003347225950000141
用电低谷时，
Figure BDA0003347225950000142
设置第四管线，在需要在当前时刻关闭所述蒸汽蓄能装置时，控制所述第三阀门和所述第七阀门开启，并控制其余阀门关闭，以跳过电锅炉和增加泵的用电环节，直接将所述热泵输出的热水储存至所述储罐，减少当前的耗电量，即使中断蒸汽蓄能装置在用电高峰时期的耗电量。
所述第一耗电量可以直接通过测量得到。所述蒸汽蓄能装完成储能所需总耗电量在确定所述热泵的进水量后能够计算得到。
所述第二耗电量为总耗电量与所述第一耗电量的差值。
其中，所述第二耗电量Q2根据如下公式确定：
Q2＝Q总-Q1；
第一种情况，当Q2>A1，且
Figure BDA0003347225950000143
表示完成蒸汽蓄能装置的蓄能环节还需要在用电高峰时段消耗较多的电量，反而违背了低谷电力阶段蓄能的目的，因此，在当前时刻关闭所述蒸汽蓄能装置；
第二种情况，当Q2<A2，且
Figure BDA0003347225950000151
表示完成蒸汽蓄能装置的蓄能环节仅在用电高峰时段消耗很少的电量，因此，可以在所述蒸汽蓄能装完成储能后关闭所述蒸汽储能装置；
其中，Q1为第一耗电量，通过检测蒸汽蓄能装置的开启至当前时刻的耗电量得到；Q总为总耗电量，根据测试蒸汽蓄能装置完成储能所需的历史总耗电量得到；预设耗电量包括A1和A2，A1>A2；预设比值包括B1和B2，B1>B2。A与B均为常数。
基于本发明的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法的第二实施例至第四实施例，本发明的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法的第五实施例中，所述外界需求管网包括若干条用户管线，每一条用户管线通过对应的阀门与所述热泵、所述第一管线、所述第二管线、所述第三管线，以及所述第一减压阀出口段管线连通或切断，所述用户管线与所述第一管线、所述第二管线、所述第三管线，以及所述第一减压阀出口段管线之间分别连通有换热器管线，每一所述换热器管线设置有控制阀和换热器；进一步的，每一所述换热器管线并联有旁通管线，每一所述旁通管线设置有控制阀；所述步骤S21，包括：
步骤S211，获取每一用户管线的用热需求信息，所述用热需求信息包括供热温度区间和供热时间区间，所述供热时间区间可以设定，或者通过预测模型进行预测。具体的，供热温度区间和供热时间区间可以通过用户设定的方式输入至控制器，供热温度区间也可以通过侦测用户管线的历史用水温度来预测，供热时间区间也可以通过侦测用户管线的历史供热时间区间来预测，并且，每一供热温度区间与每一供热时间区间形成对应关系，使用户管线在每一供热时间区间的用水需求温度更明确。
步骤S212，判断所述供热时间区间是否处于所述蒸汽蓄能装置的开启时间；
步骤S213，若处于所述蒸汽蓄能装置的开启时间，将所述供热温度区间与所述第一管线的出口温度区间、所述第二管线的出口温度区间、所述第三管线的出口温度区间，以及所述第一减压阀出口段管线的出口温度区间进行比较，以确定向用户管线进行供热的供热管线，所述供热管线为所述第一管线、所述第二管线、所述第三管线，以及所述第一减压阀出口段管线中的一者；
具体的，在本实施例中，判断用户管线的供热温度区间是否落入所述第一管线的出口温度区间、所述第二管线的出口温度区间、所述第三管线的出口温度区间，以及所述第一减压阀出口段管线的出口温度区间。
若落入其中一个出口温度区间，则通过该出口温度区间对应的供热管线连接的旁通管线为用户管线供热，此时，打开供热管线连接的旁通管线的控制阀，关闭供热管线连接的换热器管线的控制阀，以使热水或水蒸气从供热管线的旁通管线输入用户管线。
若未落入其中一个出口温度区间，则将出口温度区间最接近所述供热温度区间的管线作为供热管线，此时，打开供热管线连接的换热器管线的控制阀，关闭供热管线连接的旁通管线的控制阀，以使热水或水蒸气从供热管线的换热器管线输入用户管线。当供热管线的温度高于供热温度区间时，供热管线的换热器管线采用冷却流体对供热管线中的热水或水蒸气降温后输入用户管线；当供热管线的温度高于供热温度区间时，供热管线的换热器管线采用其他管线(其他管线为第一管线、所述第二管线、所述第三管线，以及所述第一减压阀出口段管线中的一者，且出口温度区间高于供热管线)对供热管线中的热水或水蒸气加热后输入用户管线。
从而，其他管线可以为供热管线加热，冷却水可以为供热管线降温，使用户管线输入的水温或者蒸汽温度更匹配用户的需求。
步骤S214，控制所述供热管线的阀门开启，以向所述用户管线提供热水；由于用户管线有多条，每条用户管线的供热温度可能不一致，因此，第一管线、第二管线、第三管线和第一减压阀出口段管线可能同时开启为不同的用户管线供热。在蒸汽蓄能装置通过热泵、输送泵、电锅炉、增压泵工作蓄能时，将实时产生的热水或水蒸气供给至用户管线，还能节约从储罐中直接输出水蒸气的换热环节，并且能节约储罐储热所消耗的能量。
步骤S215，若不处于所述蒸汽蓄能装置的开启时间，将所述供热管线确定为所述第一减压阀出口段管线，并在所述供热时间区间达到时，将所述第一减压阀出口段管线与所述用户管线之间的阀门开启。
基于本发明的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法的第二实施例至第五实施例，本发明的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法的第六实施例中，所述方法，还包括：
步骤S30，根据所述蒸汽蓄能装置的启动和关闭时间，确定所述蒸汽蓄能装置的工作时长；其中，所述蒸汽蓄能装置的启动和关闭时间由根据外界需求管网区域的耗电量信息预测用电低谷时段得到，由于蒸汽蓄能装置启动后，会根据外界需求管网区域实时的耗电量信息是否达到用电高峰来纠正关闭时间，因此，所述工作时长是预测时长。
步骤S40，预测所述外界需求管网区域在所述工作时长内的耗电量预测值，根据设置的耗电量上限值和所述耗电量预测值，确定所述工作时长内的允许耗电量；其中，工作时长内超过耗电量上限值表示工作时长对应的时段已经超出低谷用电时段。因此，需要根据耗电量上限制和耗电量预测值之间的差值，确定工作时长内的允许耗电量。
步骤S50，获取所述热泵的功率、所述输送泵的功率、所述电锅炉的功率、所述增压泵的功率和所述增压泵的功率；
步骤S60，根据所述工作时长、所述热泵的功率、所述输送泵的功率、所述电锅炉的功率、所述增压泵的功率和所述增压泵的功率，确定所述蒸汽蓄能装置的总耗电量；
步骤S70，判断所述总耗电量是否超过所述允许耗电量；
步骤S80，若是，按照预设的梯度缩短所述工作时长，以降低所述总耗电量，直至所述总耗电量不超过所述允许耗电量。
步骤S90，若否，采用所述工作时长。
其中，所述总耗电量按照如下方式确定：
Q总≤Qmax；
Q总＝(Pa+Pb+Pc+Pd+Pe)·t+Q其他；
即：(Pa+Pb+Pc+Pd+Pe)·t+Q其他≤Qmax；
其中，Qmax为允许耗电量；Q总为总耗电量，t为工作时长，Pa为热泵的功率；Pb为输送泵的功率；Pc为电锅炉的功率；Pd为增压泵的功率；Pe为储罐的功率；Q其他为蒸汽蓄能装置中的其他用电设备的耗电量，根据历史耗电数据数据，建立Q其他与运行时间的映射关系表，根据运行时间查询到Q其他；
若Q总>Qmax，则令t'＝t-D，其中，t’为缩短后的工作时长，D为预设的时间梯度，D为常数。
所述热泵的进水量通过如下公式确定：
获取热泵入口的进水温度、所述热泵的设定出口温度和当前气温的COP值；COP根据当前气温变化。
根据所述进水温度、所述热泵的设定出口温度、所述热泵的功率和当前气温的COP值，确定所述热泵的进水量；
Figure BDA0003347225950000181
其中，Va为所述热泵的进水量，COP为当前气温下热泵对应的COP值；c为水的比热容；Ta为热泵的设定出口温度，T0为进水温度，Ta>T0；ρ为水的密度。
热泵、电锅炉、增压泵的温升在本实施例中是确定的，而热泵的进水温度可以测量得到，或者根据需要来控制，在进水温度被控制的情况下，因此，热泵、电锅炉、增压泵的出口温度也是可控的。在本实施例中，控制热泵的进水量，即可确定热泵的耗电量。
同样的，在第一管线、第二管线、第三管线和第四管线分别设置流量计，即可测得第一管线、第二管线、第三管线和第四管线导出的热流体量，从而，在确定了Va后，进入电锅炉的热流体量Vc，进入增压泵的热流体量Vd，以及进入储罐的热流体量Ve也是可测的。从而每个设备的耗电量也可以通过运行时间、输入的热流体量、入口温度、设定出口温度来测算。从而，可以使总耗电量通过如下公式预测得更加精准：
Q总＝Qa+Qb+Qc+Qd+Qe+Q其他；
从而，可以更精准地修正工作时长。
为实现上述目的，本发明还提出一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置，用于执行上述任一项所述的控制方法；所述蒸汽蓄能装置包括通过管道依次连通的热泵、输送泵、电锅炉、增压泵、储罐和第一减压阀，所述第一减压阀连通外界需求管网；所述蒸汽蓄能装置连接有控制器；所述热泵用于对水进行预热，以输出第一温度区间的热水；所述电锅炉用于加热来自所述热泵的热水，以生成第二温度区间的水蒸气；所述增压泵用于将水蒸气增压以生成第三温度区间的过热水，并将过热水泵入所述储罐中进行储存；所述第一减压阀用于控制压力，以将所述储罐中的过热水汽化成第四温度区间的水蒸气并输送至所述外界需求管网。
此外，请参照图5至图7，储罐的顶部开设有检修口390；储罐的顶部铰接有能够密封检修口390的密封盖160，密封盖160可通过螺栓(未示出)密封连接于检修口390，以保证储罐使用时的密封性能；储罐包括用于清洁储罐的内壁的清洁组件，上述清洁组件包括转杆320、承载座340、套管420和驱动部件；转杆320的横截面为正方形；承载座340水平转动设置于储罐的内底部的中心位置；承载座340的上表面开设有与转杆320配合嵌设的第一容纳槽380；第一容纳槽380的水平截面为正方形，即转杆320能够竖直嵌入第一容纳槽380，转杆320的横截面的边长小于第一容纳槽380的水平截面的边长，且转杆320的横截面的边长与第一容纳槽380的水平截面的边长的差值小于1mm，以提升嵌设精准度。
转杆320设置有用于清洁储罐的内侧壁的软性刷毛330；套管420通过第一轴承430转动连接于密封盖160的朝向储罐的一侧；驱动部件设置于密封盖160的朝向储罐的一侧，驱动部件用于驱动套管420转动；当密封盖160盖住检修口390时，套管420竖直设置，且套管420能够水平转动，且套管420和承载座340共竖直的中轴线；套管420的靠近储罐的底部的一端开设有与转杆320配合嵌设的第二容纳槽(未示出)；第二容纳槽的水平截面为正方形，转杆320的横截面的边长小于第二容纳槽的水平截面的边长，且转杆320的横截面的边长与第二容纳槽的水平截面的边长的差值小于5mm，以提升嵌设精准度，以便于当密封盖160盖设于检修口390时，转杆320的顶部嵌入第二容纳槽。
工作原理：现有技术中，对储罐内部清洗通常是人工清洗，非常不方便；通过设置清洁组件，当需要对储罐进行清洁时，先停止储罐的工作，然后开启密封盖160，将携带有软性刷毛330的转杆320放入储罐中，并使转杆320的底端配合嵌入承载座340内的第一容纳槽380中，此时转杆320竖直设置，且转杆320的中轴线和储罐的中轴线共线，然后关闭密封盖160，因当密封盖160盖住检修口390时，套管420和承载座340共竖直的中轴线，故当关闭密封盖160时，套管420会配合套设于转杆320的顶端，然后启动电动机470，即可驱动转杆320水平转动，进而带动软性刷毛330转动，进而清洁储罐的内壁，省事省力，十分方便。
同时，密封盖160的靠近储罐的一侧设置有连接架410；套管420转动设置于连接架410；驱动部件包括电动机470和减速器460；电动机470和减速器460均设置于密封盖160的靠近储罐的一侧；电动机470的输出轴通过联轴器(未标号)连接于减速器460的输入轴；减速器460的输出轴同轴连接有第一齿轮450；套管420的靠近密封盖160的一端同轴连接有第二齿轮440；第一齿轮450和第二齿轮440啮合。通过上述技术方案，完善了驱动部件的结构和功能。
此外，第二容纳槽的内壁贴合设置有橡胶缓冲层(未示出)。通过设置橡胶缓冲层，能够更便于当密封盖160盖住检修口390的过程中，套管420套设于转杆320的顶端。
同时，储罐的内底壁开设有固定槽360；承载座340通过第二轴承350水平转动嵌设于固定槽360内；第一容纳槽380开设于承载座340的中心位置，这里的第二轴承350为圆锥滚子轴承。这样设置，完善了承载座340的结构和功能；此外，上述清洁组件还包括喷头370、输水管(未示出)和清洁泵(未示出)；喷头370设置于储罐的内顶壁，且喷头370的数量为多个，喷头370的喷射方向朝向储罐的内侧壁；输水管密封穿设于储罐；输水管的一端分别连通于各喷头370；输水管的另一端连通于清洁泵的出口端；清洁泵的进口端连通于外界水源。清洁时，启动清洁泵，将水喷射于储罐的内侧壁，冲走污渍，以提升清洁效果。
此外，请参阅图3和图4，所述控制器还连接有固体蓄热组件10；固体蓄热组件10包括保温外壳体210、固体蓄热堆220、换热器290、电阻加热丝(未示出)和轴流风机270；固体蓄热堆220的数量为多个；固体蓄热堆220由多个固体蓄热块230堆叠形成；固体蓄热堆220内穿设有电阻加热丝；电阻加热丝用于使用低谷电以对固体蓄热块230进行加热。
多个固体蓄热堆220呈阵列分布于保温外壳体210内；多个固体蓄热堆220依次等间隔设置；轴流风机270和换热器290均设置于保温外壳体210内；换热器290包括第一换热管510和第二换热管520；第一换热管510和第二换热管520分别连通于外界需求管网。
通过上述技术方案，能够进一步充分利用低价低谷电，即使用低价低谷电加热固体蓄热块230，以使固体蓄热块230的温度上升，进而实现热能的储存；具体工作原理为：利用低谷电力加热：上述电阻加热丝在低谷电阶段通电发热，由电能转化为热能，通过热交换将热能存储于固体蓄热块230中；在此过程中，电阻加热丝产生的热量，不断被氧化镁蓄热砖块吸收，氧化镁蓄热砖块的温度不断升高，温度可从常温直至达到750℃以上，至此蓄热过程完成。这里的保温外壳体210采用绝热保温材料制成，使固体蓄热堆220与外界环境达到热绝缘状态，避免热量散失；当需要使用热能时，根据用户侧热量需求，通过换热器290，启动轴流风机270，吹动保温外壳体210内的空气流动，进而将固体蓄热堆220的热量通过换热器290实现气水换热，以加热水源，并将加热后的水供用户使用，本固体蓄热组件10主要满足于居民生活用水需求，即外界需求管网通过第一换热管510将水输入换热器290，经过换热器290加热后通过第二换热管520输入至外界需求管网，以供用户使用。
同时，上述固体蓄热组件10还包括隔板260；隔板260设置于保温外壳体210中，且隔板260将保温外壳体210分割为第一腔室240和第二腔室250；固体蓄热堆220设置于第一腔室240；轴流风机270穿设于隔板260的一端，轴流风机270用于将空气从第二腔室250吹向第一腔室240；隔板260的远离轴流风机270的一端开设有通风孔280；换热器290靠近通风孔280设置。这样设置，更利于保温外壳体210内的空气流动，以提升换热器290的换热效率。
具体的，上述固体蓄热块230为氧化镁蓄热砖块、镁铬蓄热砖块、镁碳蓄热砖块、镁钙蓄热砖块、镁钙碳蓄热砖块、镁锆蓄热砖块、镁铝蓄热砖块和镁铝尖晶石蓄热砖块中任一种；上述换热器290为翅片式换热器、板式换热器、管壳式换热器、螺旋管式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器和夹套式换热器中任一种
固体蓄热组件10与所述控制器信号连接，具体的，所述换热器290、电阻加热丝(未示出)和轴流风机270分别与所述控制器信号连接；
所述步骤S10之前，还包括：
步骤S90，通过所述控制器获取外界需求管网区域的耗电量信息，根据所述耗电量信息，确定能够用于蓄能的蓄能电量以及用电低谷时段；
步骤S100，获取外界需求管网的用热需求信息，以根据用热需求信息确定外界需求管网的用热温度区间；
步骤S110，获取所述蒸汽蓄能装置的第一供热温度区间和第一功率，以及所述固体蓄热组件的第二供热温度区间和第二功率；
步骤S120，根据所述第一供热温度区间、所述第一功率、所述第二供热温度区间、所述第二功率、所述蓄电量、所述用电低谷时段，以及所述用热温度区间，控制所述蒸汽蓄能装置和/或固体蓄热组件10启动。
具体的，根据蓄能电量和第一功率，可以确定蒸汽蓄能装置蓄能可以开启的第一时间长度，判断第一时间长度是否不超过所述用电低谷时段的时长，若是，控制所述蒸汽蓄能装置启动蓄能；
根据蓄能电量和第二功率，可以确定固体蓄热组件10蓄能可以开启的第二时间长度，判断固体蓄热组件10是否不超过所述用电低谷时段的时长，若是，控制所述固体蓄热组件10启动蓄能。
当第一时间长度和第二时间长度均不超过所述用电低谷时段的时长时，将第一供热温度区间、第二供热温度区间分别与外界需求管网的用热需求信息比对，选择满足外界需求管网的用热需求信息的蓄热装置启动。当两者都满足时，选择任一者启动。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法，其特征在于，所述蒸汽蓄能装置包括通过管道依次连通的热泵、输送泵、电锅炉、增压泵、储罐和第一减压阀，所述第一减压阀连通外界需求管网；所述蒸汽蓄能装置连接有控制器；所述热泵用于对水进行预热，以输出第一温度区间的热水；所述电锅炉用于加热来自所述热泵的热水，以生成第二温度区间的水蒸气；所述增压泵用于将水蒸气增压以生成第三温度区间的过热水，并将过热水泵入所述储罐中进行储存；所述第一减压阀用于控制压力，以将所述储罐中的过热水汽化成第四温度区间的水蒸气并输送至所述外界需求管网；所述方法，包括如下步骤：
通过所述控制器获取外界需求管网区域的耗电量信息，以控制所述蒸汽蓄能装置的启动和关闭时间；
获取外界需求管网的用热需求信息，通过所述蒸汽蓄能装置向用户提供不同温度的用水。
2.根据权利要求1所述的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法，其特征在于，所述蒸汽蓄能装置还包括第一管线、第二管线和第三管线；所述热泵的进口端设有第一阀门，所述输送泵与所述电锅炉之间设有第二阀门，所述增压泵与所述储罐之间设有第三阀门；所述第一管线的一端、所述第二管线的一端和所述第三管线的一端分别连通所述外界需求管网，所述第一管线的另一端连通于所述输送泵与所述第二阀门之间，所述第一管线设有第四阀门；所述第二管线的另一端连通于所述电锅炉与所述增压泵之间，所述第二管线设置有第五阀门、流体泵和第二减压阀；所述第三管线的另一端连通于所述增压泵与所述第三阀门之间，所述第三管线设有第六阀门和第三减压阀；所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、第五阀门、所述第六阀门、所述热泵、所述输送泵、所述电锅炉、所述增压泵、所述储罐、所述第一减压阀、所述第二减压阀和第三减压阀分别连接所述控制器；
所述获取外界需求管网的用热需求信息，通过所述蒸汽蓄能装置向用户提供不同温度的用水的步骤，包括：
获取外界需求管网的用热需求信息，通过所述控制器控制不同的阀门开启，以通过不同的管线向用户提供不同温度的用水。
3.根据权利要求2所述的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法，其特征在于，所述控制器与外界需求管网区域的检测设备信号连接，所述通过所述控制器获取外界需求管网区域的耗电量信息，以控制所述蒸汽蓄能装置的启动和关闭时间的步骤，包括：
通过所述控制器接收所述检测设备检测到的每个用电设备的功率与用电时间，以得到历史耗电量数据和实时耗电量数据；
通过所述控制器根据历史耗电量数据预测用电低谷时段，并在所述用电低谷时段控制所述蒸汽蓄能装置存储电能；
通过所述控制器根据实时耗电量数据判断当前时刻属于用电高峰或用电低谷，以根据判断结果控制所述蒸汽蓄能装置的关闭。
4.根据权利要求3所述的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法，其特征在于，所述蒸汽蓄能装置还包括第四管线，所述第四管线的一端连通于所述输送泵与所述第二阀门之间，所述第四管线的另一端连通于所述增压泵与所述第三阀门之间，所述第四管线设置有第七阀门；所述通过所述控制器根据实时耗电量数据判断当前时刻属于用电高峰或用电低谷，以根据判断结果控制所述蒸汽蓄能装置的关闭的步骤，包括：
通过所述控制器根据实时耗电量数据判断当前时刻属于用电高峰或用电低谷；
在当前时刻属于用电低谷时，控制所述蒸汽蓄能装置存储电能；
在当前时刻属于用电高峰时，获取所述蒸汽蓄能装完成储能所需总耗电量；
确定所述总耗电量在用电低谷时的第一耗电量，以及在用电高峰时的第二耗电量；
将第二耗电量与预设耗电量比对，并将第二耗电量与所述总耗电量的比值与预设比值比对，获得比对结果；
根据比对结果，确定是在当前时刻关闭所述蒸汽蓄能装置，或是在所述蒸汽蓄能装完成储能后关闭所述蒸汽储能装置；
当在当前时刻关闭所述蒸汽蓄能装置时，控制所述第三阀门和所述第七阀门开启，并控制其余阀门关闭，以将所述蒸汽蓄能装置中的热水储存至所述储罐，并在热水存储后的预设时间后关闭所述蒸汽蓄能装置。
5.根据权利要求4所述的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法，其特征在于：
所述第二耗电量Q2根据如下公式确定：
Q2＝Q总-Q1；
当Q2>A1，且
Figure FDA0003347225940000031
在当前时刻关闭所述蒸汽蓄能装置；
当Q2<A2，且
Figure FDA0003347225940000032
在所述蒸汽蓄能装完成储能后关闭所述蒸汽储能装置；
其中，Q1为第一耗电量，通过检测蒸汽蓄能装置的开启至当前时刻的耗电量得到；Q总为总耗电量，根据测试蒸汽蓄能装置完成储能所需的历史总耗电量得到；预设耗电量包括A1和A2，A1>A2；预设比值包括B1和B2，B1>B2。A与B均为常数。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法，其特征在于，所述外界需求管网包括若干条用户管线，每一条用户管线通过对应的阀门与所述热泵、所述第一管线、所述第二管线、所述第三管线，以及所述第一减压阀出口段管线连通或切断，所述用户管线与所述第一管线、所述第二管线、所述第三管线，以及所述第一减压阀出口段管线之间分别连通有换热器管线；所述获取外界需求管网的用热需求信息，通过所述控制器控制不同的阀门开启，以通过不同的管线向用户提供不同温度的用水的步骤，包括：
获取每一用户管线的用热需求信息，所述用热需求信息包括供热温度区间和供热时间区间，所述供热时间区间通过设定或通过预测模型进行预测；
判断所述供热时间区间是否处于所述蒸汽蓄能装置的开启时间；
若处于所述蒸汽蓄能装置的开启时间，将所述供热温度区间与所述第一管线的出口温度区间、所述第二管线的出口温度区间、所述第三管线的出口温度区间，以及所述第一减压阀出口段管线的出口温度区间进行比较，以确定向用户管线进行供热的供热管线，所述供热管线为所述第一管线、所述第二管线、所述第三管线，以及所述第一减压阀出口段管线中的一者；
控制所述供热管线的阀门开启，以向所述用户管线提供热水；
若不处于所述蒸汽蓄能装置的开启时间，将所述供热管线确定为所述第一减压阀出口段管线，并在所述供热时间区间达到时，将所述第一减压阀出口段管线与所述用户管线之间的阀门开启。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法，其特征在于，所述方法，还包括：
根据所述蒸汽蓄能装置的启动和关闭时间，确定所述蒸汽蓄能装置的工作时长；
预测所述外界需求管网区域在所述工作时长内的耗电量预测值，根据设置的耗电量上限值和所述耗电量预测值，确定所述工作时长内的允许耗电量；
获取所述热泵的功率、所述输送泵的功率、所述电锅炉的功率、所述增压泵的功率和所述增压泵的功率；
根据所述工作时长、所述热泵的功率、所述输送泵的功率、所述电锅炉的功率、所述增压泵的功率和所述增压泵的功率，确定所述蒸汽蓄能装置的总耗电量；
判断所述总耗电量是否超过所述允许耗电量；
若是，按照预设的梯度缩短所述工作时长，以降低所述总耗电量，直至所述总耗电量不超过所述允许耗电量。
8.根据权利要求7所述的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法，其特征在于，所述总耗电量按照如下方式确定：
Q总≤Qmax；
Q总＝(Pa+Pb+Pc+Pd+Pe)·t+Q其他；
即：(Pa+Pb+Pc+Pd+Pe)·t+Q其他≤Qmax；
其中，Qmax为允许耗电量；Q总为总耗电量，t为工作时长，Pa为热泵的功率；Pb为输送泵的功率；Pc为电锅炉的功率；Pd为增压泵的功率；Pe为储罐的功率；Q其他为蒸汽蓄能装置中的其他用电设备的耗电量，根据历史耗电数据数据，建立Q其他与运行时间的映射关系表，根据运行时间查询到Q其他；
若Q总>Qmax，则令t'＝t-D，其中，t’为缩短后的工作时长，D为预设的时间梯度，D为常数；
所述热泵的进水量通过如下公式确定：
获取热泵入口的进水温度、所述热泵的设定出口温度和当前气温的COP值；
根据所述进水温度、所述热泵的设定出口温度、所述热泵的功率和当前气温的COP值，确定所述热泵的进水量；
Figure FDA0003347225940000051
其中，Va为所述热泵的进水量，COP为当前气温下热泵对应的COP值；c为水的比热容；Ta为热泵的设定出口温度，T0为进水温度，Ta>T0；ρ为水的密度。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置的控制方法，其特征在于，所述蒸汽蓄能装置还包括过滤器和循环泵；所述外界需求管网的出口端连通于所述循环泵的进口端，所述循环泵的出口端连通于所述过滤器的进口端；所述过滤器的出口端连通于所述热泵的进口端。
10.一种利用低谷电的蒸汽蓄能装置，其特征在于，用于执行权利要求1至9中任一项所述的控制方法；所述蒸汽蓄能装置包括通过管道依次连通的热泵、输送泵、电锅炉、增压泵、储罐和第一减压阀，所述第一减压阀连通外界需求管网；所述蒸汽蓄能装置连接有控制器；所述热泵用于对水进行预热，以输出第一温度区间的热水；所述电锅炉用于加热来自所述热泵的热水，以生成第二温度区间的水蒸气；所述增压泵用于将水蒸气增压以生成第三温度区间的过热水，并将过热水泵入所述储罐中进行储存；所述第一减压阀用于控制压力，以将所述储罐中的过热水汽化成第四温度区间的水蒸气并输送至所述外界需求管网。
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