CN115507405A - 一种区域能源系统及运行方式 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种区域能源系统，包括：第一发电装置，包括燃料入口、余热出口和回水口；吸收式制冰供热机组，包括第一入口、第一出口、第二入口、第二出口、第三入口和第三出口；蓄热罐，包括第一接口和第二接口；第一电热泵，包括第一入口、第一出口、第二入口和第二出口；第一换热器，包括第一入口、第一出口、第二入口和第二出口；第二电热泵，包括第一入口、第一出口、第二入口和第二出口。本发明的系统功能丰富、灵活性强、供热功率和供冷功率大幅增加。
Description
技术领域
本发明涉及城市能源技术领域，具体地，本发明涉及一种区域能源系统及运行方式。
背景技术
采用集中供暖、供冷、供电来解决区域能源需求的综合集成系统统称为区域能源系统。区域供冷供暖系统实现了对区域内一定的建筑物群，由一个或多个中心能源站集中制取热水、冷水或蒸汽等冷媒和热媒，通过区域管网提供给最终用户的冷热末端，满足用户制冷或制热的需求。
由于区域能源系统能够在中央能源中心生产蒸汽、热水或冷冻水，其中的蒸汽或水分布在预绝缘的管道系统中，分配给各个建筑物，用于空间供暖、生活热水和空调等。因此，由区域能源系统服务的各个建筑物不需要自己的锅炉或冷区器等。
虽然区域能源系统显示出了加强环境保护、为消费者提供舒适和便利以及增加现场功能空间等优势，但是，现有的区域能源系统仍存在着灵活性不足、不易操作与维护、成本较高等问题。
发明内容
为了解决上述全部或部分问题，本发明的目的在于提供一种区域能源系统及运行方式。
一方面，本发明提供了一种区域能源系统，包括：
第一发电装置20，包括燃料入口21、余热出口22和回水口23；
吸收式制冰供热机组30，包括第一入口31、第一出口32、第二入口33、第二出口34、第三入口35和第三出口36；
蓄热罐40，包括第一接口41和第二接口42；
第一电热泵50，包括第一入口51、第一出口52、第二入口53和第二出口54；
第一换热器60，包括第一入口61、第一出口62、第二入口63和第二出口64；
第二电热泵70，包括第一入口71、第一出口72、第二入口73和第二出口74；
所述余热出口22与所述第三入口35连接；所述第三出口36与所述第二入口63连接；所述第二出口64分别与所述第二入口73和所述回水口23连接；所述第二出口74与所述第二入口33连接；所述第二出口34与所述第一接口41连接，或者，所述第二出口34与外界连通；所述第二接口42连接所述余热出口22与所述第三入口35之间的管路，连接点为第一连接点；
所述第一出口32分别与所述第一入口51和所述第二入口53连接；管网回水管路的第一端分别与所述第二出口54、所述第一入口31、所述第一入口61和所述第一入口71连接；管网供水管路的第一端分别与所述第一出口52、所述第一出口62和所述第一出口72连接。
可选地，所述区域能源系统还包括一个分散换热站或者串联或并联的至少两个分散换热站；
所述分散换热站包括：
第二换热器80，包括第一入口81、第一出口82、第二入口83、第二出口84；
第三电热泵90，包括第一入口91、第一出口92、第二入口93、第二出口94；
所述管网供水管路的第二端与所述第二入口83连接，所述第二出口84与所述第二入口93连接，所述管网回水管路的第二端与所述第二出口94连接；
所述第一入口81和所述第一入口91分别与末级网的回水管路连接，所述第一出口82和所述第一出口92分别与末级网的供水管路连接。
可选地，所述第一连接点与所述第二接口42之间的管路上设置第一切换阀门1，所述第一接口41处设置第二切换阀门2，所述第一连接点与所述第三入口35之间的管路上设置第三切换阀门3。
可选地，所述区域能源系统还包括：
释冷换热器100，包括第一入口101、第一出口102、第二入口103、第二出口104；
所述第一入口101与所述管网回水管路连接，连接点为第二连接点；所述第一出口102与所述管网供水管路连接，连接点为第三连接点；
所述第二入口103处设置第六切换阀门6；所述第二入口103与所述第一出口102之间的连接管路上设置第九切换阀门9；所述第二入口103还与所述管网供水管路连接，连接点为第四连接点，所述第四连接点位于所述管网供水管路的第一端与所述第三连接点之间；所述第二入口103和所述管网供水管路之间的连接管路与所述第一连接点和所述第二接口42之间的管路交叉连通，连接点为第五连接点；所述第四连接点与所述第五连接点之间的管路上设置第十切换阀门10；
所述第二出口104处设置第七切换阀门7；所述第二出口104与所述第一入口101之间的连接管路上设置第八切换阀门8；所述第二出口104还与所述第一接口41连接。
可选地，所述蓄热罐40还包括第三接口43，所述第三接口43与所述管网回水管路连接，连接点为第六连接点，所述第六连接点位于所述管网回水管路的第一端与所述二连接点之间；所述第三接口43与所述第六连接点之间的管路上设置第十一切换阀门11；
所述第一出口32与所述管网供水管路的第一端连接，连接管路上设置第十八切换阀门18。
可选地，所述第二入口33与所述第二连接点连接，所述第二出口34与所述第三连接点连接。
可选地，所述第二出口74与所述回水口23连接，连接管路上设置第十七切换阀门17。
可选地，所述第三连接点与所述第四连接点之间的管路上设置第四切换阀门4；所述第二连接点与所述第六连接点之间的管路上设置第五切换阀门5；所述第二出口74与所述第二入口33之间的管路上设置第十二切换阀门12；所述第二出口34与所述第一接口41之间的管路上设置第十三切换阀门13；所述第二出口64与所述第二入口73之间的管路上设置第十四切换阀门14；所述第一入口61和所述第一入口71之间的管路上设置第十五切换阀门15；所述第一出口62和所述第一出口72之间的管路上设置第十六切换阀门16；
可选地，所述第一切换阀门1设置在所述第一连接点与所述第五连接点之间的管路上。
可选地，所述蓄热罐40包括多个罐体，每个罐体各自独立地进行蓄热、放热或存冰；
或者，所述蓄热罐40分为多个空间，每个空间各自独立地进行蓄热、放热或存冰；
可选地，所述区域能源系统还包括至少一个蓄热罐。
可选地，所述蓄热罐40还具有至少一个接口。
可选地，所述第一换热器60是普通换热器、大温差换热器或者二类热泵换热器。
可选地，所述余热出口22输出的余热是蒸汽或热水；
所述吸收式制冰供热机组30是燃料补燃型，或者采用烟气、热水、蒸汽中的任意一种或多种的混合物来驱动。
可选地，管网回水通过并联或串联的方式输入所述第一入口31、所述第一入口61和所述第一入口71。
可选地，所述吸收式制冰供热机组30用于制冰或者用于输出冷水。
可选地，所述区域能源系统的工况包括供热工况和供冷工况；当所述区域能源系统的工况是供热工况时，回水温度低至5℃；当所述区域能源系统的工况是供冷工况时，回水温度高至35℃。
可选地，所述第三电热泵90的管路中的循环水包括冷冻水和冷却水，根据需要进行切换。
另一方面，本发明提供了一种存热与放热的方法，采用上述的区域能源系统实施，所述方法包括：
步骤S101：打开第一切换阀门1，第一发电装置20中的余热从余热出口22输出，由第二接口42输入蓄热罐40，存储为热水；
步骤S102：打开第二切换阀门2和第三切换阀门3，所述热水从所述蓄热罐40输出，依次经过吸收式制冰供热机组30、第一换热器60和第二电热泵70，进行放热、制冰，并将管网回水加热为管网供水。
可选地，所述步骤S102进一步包括：
步骤S1021：打开第二切换阀门2和第三切换阀门3，热水从40的第二接口42流出，从第三入口35进入吸收式制冰供热机组30中，做为驱动热源，降温后从吸收式制冰供热机组30的第三出口36流出，依次经过第一换热器60、第二电热泵70，返回到吸收式制冰供热机组30的第二入口33，进行制冰，得到的冰从吸收式制冰供热机组30的第二出口34流出，从第一接口41进入蓄热罐40进行储存；
步骤S1022：管网回水以并联的方式分别从第一入口61进入第一换热器60、从第一入口71进入第二电热泵70，被加热之后分别从第一换热器60的第一出口62和第二电热泵70的第一出口72流出，进入管网供水管路；
步骤S1023：管网回水从第一入口31进入吸收式制冰供热机组30，升温得到的中温水从第一出口32流出，分为两股，第一股中温水和第二股中温水分别从第一入口51和第二入口53进入第一电热泵50，经过热量交换得到的高温水从第一出口52流出，进入管网供水管路，得到的低温水从第二出口54流出，进入管网回水管路。
另一方面，本发明提供了一种余热放热的方法，采用上述的区域能源系统实施，所述方法包括：
步骤S201：关闭第一切换阀门1和第二切换阀门2，打开第三切换阀门3，余热从第一发电装置20的余热出口22流出，从第三入口35进入吸收式制冰供热机组30，做为驱动热源，降温后从吸收式制冰供热机组30的第三出口36流出，从第二入口63进入第一换热器60，换热降温得到的低温水从第二出口64流出，然后从回水口23返回第一发电装置20；
步骤S202：管网回水以并联的方式分别从第一入口61进入第一换热器60、从第一入口71进入第二电热泵70，被加热之后分别从第一换热器60的第一出口62和第二电热泵70的第一出口72流出，进入管网供水管路；
步骤S203：管网回水从第一入口31进入吸收式制冰供热机组30，升温得到的中温水从第一出口32流出，分为两股，第一股中温水和第二股中温水分别从第一入口51和第二入口53进入第一电热泵50，经过热量交换得到的高温水从第一出口52流出，进入管网供水管路，得到的低温水从第二出口54流出，进入管网回水管路。
另一方面，本发明提供了一种供冷方法，采用上述的区域能源系统实施，所述方法包括直接供冷步骤或换热器释冷步骤；
所述直接供冷步骤包括：关闭第六切换阀门6和第七切换阀门7，打开第八切换阀门8和第九切换阀门9，冷由第二接口42从蓄热罐40输出，进入上述的区域能源系统，经过循环之后的回水从第一接口41输入蓄热罐40；
所述换热器释冷步骤包括：打开第六切换阀门6和第七切换阀门7，关闭第八切换阀门8和第九切换阀门9；冷从蓄热罐40的第二接口42输出，然后从第二进口103输入释冷换热器100，降温后从释冷换热器100的第二出口104输出，返回蓄热罐40的第一接口41；管网回水从第一入口101输入释冷换热器100，降温之后从第一出口102输出，送入管网供水管路。
另一方面，本发明提供了一种在供冷的同时向蓄热罐补热的方法，采用上述的区域能源系统实施，所述方法包括：
步骤S301：关闭第一切换阀门1、第二切换阀门2、第四切换阀门4、第五切换阀门5、第十二切换阀门12和第十三切换阀门13，打开第十切换阀门10、第十一切换阀门11和第十八切换阀门18；
步骤S302：管网回水从第二入口33进入吸收式制冰供热机组30，经过降温之后从第二出口34流出，送入管网供水管路，用于供冷；
步骤S303：余热从第一发电装置20的余热出口22流出，从第三入口35进入吸收式制冰供热机组30，做为驱动热源，降温后从吸收式制冰供热机组30的第三出口36流出，从第二入口63进入第一换热器60，换热降温之后从第二出口64流出，然后可选地从第二入口73进入第二电热泵70进一步降温之后从第二出口74流出，然后从回水口23返回第一发电装置20；
步骤S304：水从第三接口43流出蓄热罐40，分别从第一入口31、第一入口61和第一入口71进入吸收式制冰供热机组30、第一换热器60和第二电热泵70，经过升温之后，分别由第一出口32、第一出口62和第一出口72从吸收式制冰供热机组30、第一换热器60和第二电热泵70输出，经第二接口42输入蓄热罐40。
可选地，步骤S304中，输入蓄热罐40的水的温度是85～95℃。
由上述技术方案可知，本发明的区域能源系统及其运行方式，具有以下优点：
本发明的区域能源系统，冬季可发电的同时储热，还可同时冬季发电、供热、产冰、储冷；夏季可发电、产冰、供冷、储热，系统通过电、冷、热、冰的灵活产出满足区域能源系统的需求。因此，本发明的区域能源系统功能更加丰富多样，灵活性更强。这样丰富的功能和灵活性是现有的区域能源系统所不具备的。
与现有的区域能源系统相比，本发明的区域能源系统的供热、供冷、制冰能力均大幅增加，也就是在相同的发电装机下，系统的供热功率和供冷功率都大幅增加。
本发明的区域能源系统的运行节能量大，可以节能、节碳70％以上。
本发明的区域能源系统能够实现大温差的热量和冷量的输送，系统供热时供水与回水温度可达90℃/5℃左右；供冷时，供冷温度可达3℃/35℃左右，输送能耗大幅降低，因此本发明的区域能源系统供能的半径更大、可以输送到更远的用户处去，经济性好。
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，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例1的区域能源系统的结构示意图；
图2是本发明实施例2的区域能源系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1
如图1所示，为本发明实施例1的一种区域能源系统，包括：第一发电装置20，包括燃料入口21、余热出口22和回水口23；吸收式制冰供热机组30，包括第一入口31、第一出口32、第二入口33、第二出口34、第三入口35和第三出口36；蓄热罐40，包括第一接口41和第二接口42；第一电热泵50，包括第一入口51、第一出口52、第二入口53和第二出口54；第一换热器60，包括第一入口61、第一出口62、第二入口63和第二出口64；第二电热泵70，包括第一入口71、第一出口72、第二入口73和第二出口74；余热出口22与第三入口35连接；第三出口36与第二入口63连接；第二出口64分别与第二入口73和回水口23连接；第二出口74与第二入口33连接；第二出口34与第一接口41连接，或者，第二出口34与外界连通；第二接口42连接余热出口22与第三入口35之间的管路，连接点为第一连接点；第一出口32分别与第一入口51和第二入口53连接；管网回水管路的第一端分别与第二出口54、第一入口31、第一入口61和第一入口71连接；管网供水管路的第一端分别与第一出口52、第一出口62和第一出口72连接。
第一发电装置20可以是燃烧各种燃料的电厂，机组形式不限。燃料从燃料入口21进入第一发电装置20中，余热从第一发电装置20的余热出口22输出，余热可以是蒸汽形式的余热，也可以是热水形式的余热。
管网回水可以采用并联的方式输入第一入口31、第一入口61和第一入口71；也可以采用串联的方式输入第一入口31、第一入口61和第一入口71，即，根据温度匹配串联先进入其中一个设备，升温后，再进入另一个设备。
如图1所示，本实施例的区域能源系统还包括分散换热站，分散换热站可以设置一个，也可以设置多个，当设置多个分散换热站时，这些分散换热站可以串联连接，也可以并联连接。在冬季时，分散换热站能够将本实施例的区域能源系统产生的热量输送至建筑中。
如图1所示，每个分散换热站包括：第二换热器80，包括第一入口81、第一出口82、第二入口83、第二出口84；第三电热泵90，包括第一入口91、第一出口92、第二入口93、第二出口94；管网供水管路的第二端与第二入口83，第二出口84与第二入口93连接，管网回水管路的第二端与第二出口94连接；第一入口81和第一入口91分别与末级网的回水管路连接，第一出口82和第一出口92分别与末级网的供水管路连接。
在本实施例中，吸收式制冰供热机组30可以是燃料补燃型，也可以采用烟气、热水、蒸汽中的任意一种或多种的混合物来驱动。吸收式制冰供热机组30可以用于制冰，也可以用于输出冷水。
在本实施例中，蓄热罐40可以包括多个罐体，每个罐体各自独立地进行蓄热、放热或存冰，即一个罐体放热完毕，就可以存冰，同时其它罐体可以放热。蓄热罐40还可以分为多个空间，每个空间各自独立地进行蓄热、放热或存冰，即一个空间放热完毕，就可以存冰，同时其它空间可以放热。
本实施例的区域能源系统设置了一个蓄热罐40，但这只是示例性的，在实践中，也可以设置多个蓄热罐40，由本领域技术人员根据实际需要来进行合理选择，此处不做赘述。
在本实施例中，第一换热器60是普通换热器、大温差换热器或者二类热泵换热器。
如图1所示，第一连接点与第二接口42之间的管路上设置第一切换阀门1，第一接口41处设置第二切换阀门2，第一连接点与第三入口35之间的管路上设置第三切换阀门3。
本实施例的区域能源系统可在冬季以存热、蓄热罐放热、余热放热等模式运行，具体地，通过第一切换阀门1、第二切换阀门2和第三切换阀门3的打开或关闭，可以使本实施例的区域能源系统在这些运行模式之间切换。在采用这些运行模式时，本实施例的区域能源系统的管网供水管路与热网供水管路的功能相同，管网回水管路与热网回水管路的功能相同。
下面对本实施例的区域能源系统在冬季的各种运行模式进行详细说明。
冬季模式1，冬季先存热的运行模式：
在采暖季之前，或者刚开始采暖的时候，电厂的能力富裕，将这部分热存储起来。只打开第一切换阀门1，电厂的余热从第一发电装置20的余热出口22流出，进入蓄热罐40的第二接口42中，存好一罐热水。
冬季模式2，冬季蓄热罐放热的运行模式：
打开第一切换阀门1、第二切换阀门2和第三切换阀门3。
高温热水从蓄热罐40的第二接口42流出，进入吸收式制冰供热机组30的第三入口35中，做为驱动热源，降温后从吸收式制冰供热机组30的第三出口36流出，依次进入第一换热器60、第二电热泵70，在返回到吸收式制冰供热机组30的第二入口33，制成冰后，从吸收式制冰供热机组30的第二出口34流出，最后进入蓄热罐40的第一接口41中，系统实现放热到存冰的过程。可选地，制成冰后，冰从吸收式制冰供热机组30的第二出口34流出，不进入蓄热罐40存储，而是直接被外界取走。
热网回水(即管网回水)并联进入第一换热器60的第一入口61、第二电热泵70的第一入口71中，被加热后分别从第一换热器60的第一出口62、第二电热泵70的第一出口72中流出，送入热网供水(即管网供水)。
热网回水进入吸收式制冰供热机组30的第一入口31，升温后，得到的中温水从吸收式制冰供热机组30的第一出口32流出，然后分为两股：第一股中温水进入第一电热泵50的第一入口51，升温后从第一电热泵50的第一出口52流出，送入热网供水；第二股中温水进入第一电热泵50的第二入口53，降温后从第一电热泵50的第二出口54流出，送入到热网回水。
冬季模式3，冬季电厂余热放热的运行模式：
关闭第一切换阀门1和第二切换阀门2，打开第三切换阀门3。
余热从第一发电装置20的余热出口22流出，进入吸收式制冰供热机组30的第三入口35中，做为驱动热源，降温后从吸收式制冰供热机组30的第三出口36流出，进入第一换热器60的第二入口63，从第一换热器60的第二出口64流出后，低温水输送回电厂，回到第一发电装置20的回水口23。
热网回水并联进入第一换热器60的第一入口61、第二电热泵70的第一入口71中，被加热后分别从第一换热器60的第一出口62、第二电热泵70的第一出口72中流出，送入热网供水。
热网回水进入吸收式制冰供热机组30的第一入口31，升温后，从吸收式制冰供热机组30的第一出口32流出，然后分为两股：一股进入第一电热泵50的第一入口51，升温后从第一电热泵50的第一出口52流出，送入热网供水；另一股进入第一电热泵50的第二入口53，降温后从第一电热泵50的第二出口54流出，送入到热网回水。
在冬季模式2和冬季模式3中，中温水分为两股，其中，第一股中温水从第一入口51输入，进入到第一电热泵50的冷凝器，第二股中温水从第二入口53输入，进入到第一电热泵50的蒸发器，用作第一电热泵50的低品位热源。经过热量交换之后，得到的高温水从第一出口52输出至热网供水管路，用于供暖，得到的低温水从第二出口54输出，进行再次循环。通过这样的设计，能够克服缺少低品位热源的问题、实现大温差供热以及对热能的充分回收。
本实施例的区域能源系统能够实现大温差的热量输送，供热时，供水温度可达90℃左右(例如85～95℃)，回水温度可低至5℃左右。
实施例2
如图2所示，为本发明实施例2的一种区域能源系统，与实施例1所不同的是：
本实施例的区域能源系统还包括：
释冷换热器100，包括第一入口101、第一出口102、第二入口103、第二出口104；第一入口101与管网回水管路连接，连接点为第二连接点；第一出口102与管网供水管路连接，连接点为第三连接点；第二入口103处设置第六切换阀门6；第二入口103与第一出口102之间的连接管路上设置第九切换阀门9；第二入口103还与管网供水管路连接，连接点为第四连接点，第四连接点位于管网供水管路的第一端与第三连接点之间；第二入口103和管网供水管路之间的连接管路与第一连接点和第二接口42之间的管路交叉连通，连接点为第五连接点；第四连接点与第五连接点之间的管路上设置第十切换阀门10；第二出口104处设置第七切换阀门7；第二出口104与第一入口101之间的连接管路上设置第八切换阀门8；第二出口104还与第一接口41连接。
如图2所示，蓄热罐40还包括第三接口43，第三接口43与管网回水管路连接，连接点为第六连接点，第六连接点位于管网回水管路的第一端与二连接点之间；第三接口43与第六连接点之间的管路上设置第十一切换阀门11；第一出口32与管网供水管路的第一端连接，连接管路上设置第十八切换阀门18。
如图2所示，第二入口33与第二连接点连接，用于连通吸收式制冰供热机组30与管网回水管路，使管网回水能够从第二入口33进入吸收式制冰供热机组30；第二出口34与第三连接点连接，用于连通吸收式制冰供热机组30与管网供水管路，使吸收式制冰供热机组30中的冷水能够从第二出口34输出，并流向管网供水管路。
本实施例的区域能源系统还可以包括一系列切换阀门，用于控制区域能源系统在不同模式之间切换。例如，第二出口74与回水口23连接，连接管路上设置第十七切换阀门17；第三连接点与第四连接点之间的管路上设置第四切换阀门4；第二连接点与第六连接点之间的管路上设置第五切换阀门5；第二出口74与第二入口33之间的管路上设置第十二切换阀门12；第二出口34与第一接口41之间的管路上设置第十三切换阀门13；第二出口64与第二入口73之间的管路上设置第十四切换阀门14；第一入口61和第一入口71之间的管路上设置第十五切换阀门15；第一出口62和第一出口72之间的管路上设置第十六切换阀门16。并且，在本实施例中，第一切换阀门1设置在第一连接点与第五连接点之间的管路上。
在本实施例中，蓄热罐40具有三个接口，但这只是实例性的，在实践中，蓄热罐40还可以再具有至少一个接口，由本领域技术人员根据实际需要来进行合理选择，此处不做赘述。
电热泵以制冷模式运行时在蒸发器水管路中循环的水为冷冻水，在冷凝器水管路中循环的水为冷却水，在本实施例中，末端分散换热站的第三电热泵90的冷冻水侧与冷却水侧可以切换。
除了实施例1中的各种冬季运行模式之外，本实施例的区域能源系统还可以在夏季以直接供冷、换热器释放冷、供冷同时向蓄热罐补热等模式运行。通过打开或关闭各切换阀门，可以使本实施例的区域能源系统在这些运行模式之间切换。
下面对本实施例的区域能源系统在夏季的各种运行模式进行详细说明。
夏季模式1，夏季直接供冷的运行模式：
关闭第六切换阀门6和第七切换阀门7，打开第八切换阀门8和第九切换阀门9。
冷由第二接口42从蓄热罐40输出，本实施例的区域能源系统，经过循环之后的回水从第一接口41输入蓄热罐40。
夏季模式2，夏季换热器释放冷的运行模式：
打开第六切换阀门6和第七切换阀门7，关闭第八切换阀门8和第九切换阀门9。
冷从蓄热罐40的第二接口42输出，然后从第二进口103输入释冷换热器100，降温后从释冷换热器100的第二出口104输出，返回蓄热罐40的第一接口41；管网回水从第一入口101输入释冷换热器100，降温之后从第一出口102输出，送入管网供水管路。
夏季模式3，夏季供冷的同时给蓄热罐补热的运行模式：
关闭第一切换阀门1、第二切换阀门2、第四切换阀门4、第五切换阀门5、第十二切换阀门12和第十三切换阀门13，打开第十切换阀门10、第十一切换阀门11和第十八切换阀门18。
管网回水进入吸收式制冰供热机组30的第二入口33，水温降低后从第二出口34流出送入供水管网去供冷。
余热从第一发电装置20的余热出口22流出，进入吸收式制冰供热机组30的第三入口35中，作为驱动热源，降温后从吸收式制冰供热机组30的第三出口36流出，进入第一换热器60的第二入口63，从第一换热器60的第二出口64流出后，低温水输送回电厂，回到第一发电装置20的回水口23。也可以水从第一换热器60的第二出口64流出后进入第二电热泵70的第二入口73，进一步降温后，在从第二电热泵70的第二出口74流出，回到第一发电装置20的回水口23。
与此同时，水从蓄热罐40的第三接口43流出，分别进入制冰供热机组30的第一入口31、第一换热器60的第一入口61和第二电热泵70的第一入口71，经升温后(温度升到约90摄氏度左右)，分别从制冰供热机组30的第一出口32、和二电热泵70的第一出口72流出，送入蓄热罐40的第二接口42中。
蓄热罐40经此循环一直存满变成90摄氏度左右的热水，存储后供冬季使用。
采用本实施例的区域能源系统，通过切换阀门的开启或关闭，能够实现多种冬季或夏季模式，从而实现供热供冷可以共用一个输配管网，实现冷热同网。
本实施例的区域能源系统能够实现大温差的热量输送，供热时，供水温度可达90℃左右(例如，85～95℃)，回水温度可低至5℃左右。供冷时，供冷温度可低至3℃左右，回水温度可达35℃左右。本实施例的区域能源系统能够在冬季模式与夏季模式之间切换，满足冬季供热、夏季制冷的需求。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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。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。
在本申请中，对各步骤进行的编号并非意在限定步骤的先后顺序，本领域技术人员可以根据实际情况来确定各步骤是同步进行或是按照一定顺序进行。
在本申请中，“热网供水”、“热网回水”、“管网供水”和“管网回水”均具有本领域技术人员通常理解的含义。
在本申请中，“冷水”、“热水”、“低温水”、“中温水”、“高温水”等均为相对的概念，只是为了说明在某一具体的运行模式中水的升温或降温过程或者热量的传递过程，而非意在限定水的具体温度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种区域能源系统，其特征在于，包括：
第一发电装置(20)，包括燃料入口(21)、余热出口(22)和回水口(23)；
吸收式制冰供热机组(30)，包括第一入口(31)、第一出口(32)、第二入口(33)、第二出口(34)、第三入口(35)和第三出口(36)；
蓄热罐(40)，包括第一接口(41)和第二接口(42)；
第一电热泵(50)，包括第一入口(51)、第一出口(52)、第二入口(53)和第二出口(54)；
第一换热器(60)，包括第一入口(61)、第一出口(62)、第二入口(63)和第二出口(64)；
第二电热泵(70)，包括第一入口(71)、第一出口(72)、第二入口(73)和第二出口(74)；
所述余热出口(22)与所述第三入口(35)连接；所述第三出口(36)与所述第二入口(63)连接；所述第二出口(64)分别与所述第二入口(73)和所述回水口(23)连接；所述第二出口(74)与所述第二入口(33)连接；所述第二出口(34)与所述第一接口(41)连接，或者，所述第二出口(34)与外界连通；所述第二接口(42)连接所述余热出口(22)与所述第三入口(35)之间的管路，连接点为第一连接点；
所述第一出口(32)分别与所述第一入口(51)和所述第二入口(53)连接；管网回水管路的第一端分别与所述第二出口(54)、所述第一入口(31)、所述第一入口(61)和所述第一入口(71)连接；管网供水管路的第一端分别与所述第一出口(52)、所述第一出口(62)和所述第一出口(72)连接。
2.根据权利要求1所述的区域能源系统，其特征在于，所述区域能源系统还包括一个分散换热站或者串联或并联的至少两个分散换热站；
所述分散换热站包括：
第二换热器(80)，包括第一入口(81)、第一出口(82)、第二入口(83)、第二出口(84)；
第三电热泵(90)，包括第一入口(91)、第一出口(92)、第二入口(93)、第二出口(94)；
所述管网供水管路的第二端与所述第二入口(83)连接，所述第二出口(84)与所述第二入口(93)连接，所述管网回水管路的第二端与所述第二出口(94)连接；
所述第一入口(81)和所述第一入口(91)分别与末级网的回水管路连接，所述第一出口(82)和所述第一出口(92)分别与末级网的供水管路连接。
3.根据权利要求1所述的区域能源系统，其特征在于，所述第一连接点与所述第二接口(42)之间的管路上设置第一切换阀门(1)，所述第一接口(41)处设置第二切换阀门(2)，所述第一连接点与所述第三入口(35)之间的管路上设置第三切换阀门(3)。
4.根据权利要求1～3任一项所述的区域能源系统，其特征在于，所述区域能源系统还包括：
释冷换热器(100)，包括第一入口(101)、第一出口(102)、第二入口(103)、第二出口(104)；
所述第一入口(101)与所述管网回水管路连接，连接点为第二连接点；所述第一出口(102)与所述管网供水管路连接，连接点为第三连接点；
所述第二入口(103)处设置第六切换阀门(6)；所述第二入口(103)与所述第一出口(102)之间的连接管路上设置第九切换阀门(9)；所述第二入口(103)还与所述管网供水管路连接，连接点为第四连接点，所述第四连接点位于所述管网供水管路的第一端与所述第三连接点之间；所述第二入口(103)和所述管网供水管路之间的连接管路与所述第一连接点和所述第二接口(42)之间的管路交叉连通，连接点为第五连接点；所述第四连接点与所述第五连接点之间的管路上设置第十切换阀门(10)；
所述第二出口(104)处设置第七切换阀门(7)；所述第二出口(104)与所述第一入口(101)之间的连接管路上设置第八切换阀门(8)；所述第二出口(104)还与所述第一接口(41)连接。
5.根据权利要求4所述的区域能源系统，其特征在于，所述蓄热罐(40)还包括第三接口(43)，所述第三接口(43)与所述管网回水管路连接，连接点为第六连接点，所述第六连接点位于所述管网回水管路的第一端与所述二连接点之间；所述第三接口(43)与所述第六连接点之间的管路上设置第十一切换阀门(11)；
所述第一出口(32)与所述管网供水管路的第一端连接，连接管路上设置第十八切换阀门(18)；
可选地，所述第二入口(33)与所述第二连接点连接，所述第二出口(34)与所述第三连接点连接；
可选地，所述第二出口(74)与所述回水口(23)连接，连接管路上设置第十七切换阀门(17)。
6.根据权利要求5所述的区域能源系统，其特征在于，所述第三连接点与所述第四连接点之间的管路上设置第四切换阀门(4)；所述第二连接点与所述第六连接点之间的管路上设置第五切换阀门(5)；所述第二出口(74)与所述第二入口(33)之间的管路上设置第十二切换阀门(12)；所述第二出口(34)与所述第一接口(41)之间的管路上设置第十三切换阀门(13)；所述第二出口(64)与所述第二入口(73)之间的管路上设置第十四切换阀门(14)；所述第一入口(61)和所述第一入口(71)之间的管路上设置第十五切换阀门(15)；所述第一出口(62)和所述第一出口(72)之间的管路上设置第十六切换阀门(16)；
可选地，所述第一切换阀门(1)设置在所述第一连接点与所述第五连接点之间的管路上。
7.一种存热与放热的方法，其特征在于，采用权利要求1～6任一项所述的区域能源系统实施，所述方法包括：
步骤S101：打开第一切换阀门(1)，第一发电装置(20)中的余热从余热出口(22)输出，由第二接口(42)输入蓄热罐(40)，存储为热水；
步骤S102：打开第二切换阀门(2)和第三切换阀门(3)，所述热水从所述蓄热罐(40)输出，依次经过吸收式制冰供热机组(30)、第一换热器(60)和第二电热泵(70)，进行放热、制冰，并将管网回水加热为管网供水；
优选地，所述步骤S102进一步包括：
步骤S1021：打开第二切换阀门(2)和第三切换阀门(3)，热水从(40)的第二接口(42)流出，从第三入口(35)进入吸收式制冰供热机组(30)中，做为驱动热源，降温后从吸收式制冰供热机组(30)的第三出口(36)流出，依次经过第一换热器(60)、第二电热泵(70)，返回到吸收式制冰供热机组(30)的第二入口(33)，进行制冰，得到的冰从吸收式制冰供热机组(30)的第二出口(34)流出，从第一接口(41)进入蓄热罐(40)进行储存；
步骤S1022：管网回水以并联的方式分别从第一入口(61)进入第一换热器(60)、从第一入口(71)进入第二电热泵(70)，被加热之后分别从第一换热器(60)的第一出口(62)和第二电热泵(70)的第一出口(72)流出，进入管网供水管路；
步骤S1023：管网回水从第一入口(31)进入吸收式制冰供热机组(30)，升温得到的中温水从第一出口(32)流出，分为两股，第一股中温水和第二股中温水分别从第一入口(51)和第二入口(53)进入第一电热泵(50)，经过热量交换得到的高温水从第一出口(52)流出，进入管网供水管路，得到的低温水从第二出口(54)流出，进入管网回水管路。
8.一种余热放热的方法，其特征在于，采用权利要求1～6任一项所述的区域能源系统实施，所述方法包括：
步骤S201：关闭第一切换阀门(1)和第二切换阀门(2)，打开第三切换阀门(3)，余热从第一发电装置(20)的余热出口(22)流出，从第三入口(35)进入吸收式制冰供热机组(30)，做为驱动热源，降温后从吸收式制冰供热机组(30)的第三出口(36)流出，从第二入口(63)进入第一换热器(60)，换热降温得到的低温水从第二出口(64)流出，然后从回水口(23)返回第一发电装置(20)；
步骤S202：管网回水以并联的方式分别从第一入口(61)进入第一换热器(60)、从第一入口(71)进入第二电热泵(70)，被加热之后分别从第一换热器(60)的第一出口(62)和第二电热泵(70)的第一出口(72)流出，进入管网供水管路；
步骤S203：管网回水从第一入口(31)进入吸收式制冰供热机组(30)，升温得到的中温水从第一出口(32)流出，分为两股，第一股中温水和第二股中温水分别从第一入口(51)和第二入口(53)进入第一电热泵(50)，经过热量交换得到的高温水从第一出口(52)流出，进入管网供水管路，得到的低温水从第二出口(54)流出，进入管网回水管路。
9.一种供冷方法，其特征在于，采用权利要求1～6任一项所述的区域能源系统实施，所述方法包括直接供冷步骤或换热器释冷步骤；
所述直接供冷步骤包括：关闭第六切换阀门(6)和第七切换阀门(7)，打开第八切换阀门(8)和第九切换阀门(9)，冷由第二接口(42)从蓄热罐(40)输出，进入权利要求1～16任一项所述的区域能源系统，经过循环之后的回水从第一接口(41)输入蓄热罐(40)；
所述换热器释冷步骤包括：打开第六切换阀门(6)和第七切换阀门(7)，关闭第八切换阀门(8)和第九切换阀门(9)；冷从蓄热罐(40)的第二接口(42)输出，然后从第二进口(103)输入释冷换热器(100)，降温后从释冷换热器(100)的第二出口(104)输出，返回蓄热罐(40)的第一接口(41)；管网回水从第一入口(101)输入释冷换热器(100)，降温之后从第一出口(102)输出，送入管网供水管路。
10.一种在供冷的同时向蓄热罐补热的方法，其特征在于，采用权利要求1～16任一项所述的区域能源系统实施，所述方法包括：
步骤S301：关闭第一切换阀门(1)、第二切换阀门(2)、第四切换阀门(4)、第五切换阀门(5)、第十二切换阀门(12)和第十三切换阀门(13)，打开第十切换阀门(10)、第十一切换阀门(11)和第十八切换阀门(18)；
步骤S302：管网回水从第二入口(33)进入吸收式制冰供热机组(30)，经过降温之后从第二出口(34)流出，送入管网供水管路，用于供冷；
步骤S303：余热从第一发电装置(20)的余热出口(22)流出，从第三入口(35)进入吸收式制冰供热机组(30)，做为驱动热源，降温后从吸收式制冰供热机组(30)的第三出口(36)流出，从第二入口(63)进入第一换热器(60)，换热降温之后从第二出口(64)流出，然后可选地从第二入口(73)进入第二电热泵(70)进一步降温之后从第二出口(74)流出，然后从回水口(23)返回第一发电装置(20)；
步骤S304：水从第三接口(43)流出蓄热罐(40)，分别从第一入口(31)、第一入口(61)和第一入口(71)进入吸收式制冰供热机组(30)、第一换热器(60)和第二电热泵(70)，经过升温之后，分别由第一出口(32)、第一出口(62)和第一出口(72)从吸收式制冰供热机组(30)、第一换热器(60)和第二电热泵(70)输出，经第二接口(42)输入蓄热罐(40)。
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| CN117006500A (zh) * | 2023-10-07 | 2023-11-07 | 国网辽宁省电力有限公司 | 一种区域能源供热系统 |
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