CN205536665U - 基于可再生能源发电的冷热双蓄系统 - Google Patents

基于可再生能源发电的冷热双蓄系统 Download PDF

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CN205536665U CN201620100561.3U CN201620100561U CN205536665U CN 205536665 U CN205536665 U CN 205536665U CN 201620100561 U CN201620100561 U CN 201620100561U CN 205536665 U CN205536665 U CN 205536665U
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Inventor
郭庆沅
蒋金山
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中首能能源投资(北京)有限公司
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Abstract

本申请公开了一种基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,包括:可再生能源供电单元、电网供电单元、中央控制单元和终端蓄能单元,其特征在于,可再生能源供电单元和电网供电单元分别与中央控制单元相连接,用于分别向终端蓄能单元输送电能,其中,可再生能源供电单元,用于将可再生能源转换为第一电能;电网供电单元,用于提供第二电能;中央控制单元,用于控制可再生能源供电单元和/或电网供电单元在预定时段向终端蓄能单元输送第一电能和/或第二电能;和/或用于将第一电能输送至电网供电单元;终端蓄能单元,与中央控制单元相连接,用于接收第一电能和/或第二电能,并使用该电能进行能量储蓄和/或能量释放。

Description

基于可再生能源发电的冷热双蓄系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及可再生能源供电技术领域,具体地说,是涉及一种基于可再生能源发电的冷热双蓄系统。
背景技术
[0002]现有电力能源的来源主要有3种,即火电、水电和核电,其中,火电需要燃烧煤、石油等化石燃料,一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少,正面临着枯竭的危险,另一方面燃烧将排出二氧化碳和硫的氧化物,因此会导致温室效应和酸雨,恶化地球环境;水电要淹没大量土地,有可能导致生态环境破坏,而且大型水库一旦塌崩,后果将不堪设想,另外,水力资源也是有限的,而且还要受季节的影响;核电在正常情况下固然是干净的,但万一发生核泄漏,后果同样是可怕的。
[0003]随着经济的发展、社会的进步,人们对能源提出越来越高的要求,寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题,新能源要同时符合两个条件:一是蕴藏丰富不会枯竭;二是安全、干净,不会威胁人类和破坏环境,其中,太阳能和风能成为清洁可再生能源的重要来源。
[0004]太阳能照射在地球上的能量非常巨大,大约40分钟照射在地球上的太阳能,足以供全球人类一年能量的消费,可以说,太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源,而且太阳能发电绝对干净,不产生公害,所以太阳能发电被誉为是理想的能源。此外,风力发电不需要使用燃料,也不会产生辐射或空气污染,是一种清洁的可再生能源,因此,越来越受到世界各国的重视。目前,地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦,几乎是现在全世界水力发电量的10倍,而全世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内所提供能量的三分之一,因此,风力发电具有巨大的潜力。
[0005]因此,如何研发一种基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,便成为亟待解决的技术问题。
发明内容
[0006]本申请解决的主要问题是提供一种基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,以解决无法实现的利用太阳能发电技术实现冷热双蓄,降低能耗的技术问题。
[0007]为了解决上述技术问题,本实用新型公开了一种基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,包括:可再生能源供电单元、电网供电单元、中央控制单元和终端蓄能单元,其特征在于,所述可再生能源供电单元和电网供电单元分别与所述中央控制单元相连接,用于分别向所述终端蓄能单元输送电能,其中,
[0008]所述可再生能源供电单元,用于将可再生能源转换为第一电能;
[0009]所述电网供电单元,用于提供第二电能;
[0010]所述中央控制单元,用于控制所述可再生能源供电单元和/或电网供电单元在预定时段向所述终端蓄能单元输送第一电能和/或第二电能;和/或用于将所述第一电能输送至所述电网供电单元;
[0011]所述终端蓄能单元,与所述中央控制单元相连接,用于接收所述第一电能和/或第二电能,并使用该电能进行能量储蓄和/或能量释放。
[0012]进一步地,所述可再生能源供电单元,为太阳能发电单元和/或风能发电单元,用于在白天向所述电网供电单元和/或所述终端蓄能单元输送第一电能;
[0013]所述电网供电单元,用于在夜间和/或所述可再生能源供电单元供电停止或供电不足时,向所述终端蓄能单元输送第二电能,和/或用于在所述可再生能源供电单元供电超量时,接收超量的所述第一电能。
[0014]进一步地,所述中央控制单元,包括:控制器和逆变器,其中,
[0015]所述控制器,用于控制所述可再生能源供电单元和/或所述电网供电单元在预定时段向所述终端蓄能单元提供第一电能和/或第二电能,和/或用于控制所述终端蓄能单元进行能量储蓄和/或能量释放;
[0016]所述逆变器,用于将所述第一电能转换为交流电,输送至所述终端蓄能单元进行供电,和/或用于将第二电能输送至所述终端蓄能单元进行供电。
[0017]进一步地,所述终端蓄能单元,为供热装置,其包括依次连接的制热主机、水栗、蓄热水槽和供热管道,其中,
[0018]所述制热主机,用于接收所述第一电能和/或第二电能,并将该电能转化为热能储存于所述蓄热水槽中,进行能量存储;和/或用于将所述蓄热水槽中积蓄的热能通过水栗输送至所述供热管道,进行能量释放。
[0019]进一步地,所述终端蓄能单元,为制冷装置,其包括依次连接的制冷主机、水栗、蓄冰槽和供冷管道,其中,
[0020]所述制冷主机,用于接收所述第一电能和/或第二电能,并将该电能转化为冰能储存于所述蓄冰槽中,进行能量存储;和/或用于将所述蓄冰槽中积蓄的冰能通过水栗融化输送至所述供冷管道,进行能量释放。
[0021 ]进一步地,所述太阳能发电单元为太阳能光伏发电单元。
[0022]进一步地,所述可再生能源供电单元、电网供电单元和/或终端蓄能单元设置有电表装置,用于电量的计量。
[0023]进一步地,所供热装置包括:暖气片、地暖板或壁暖板。
[0024]进一步地,所述制冷装置包括:空调、冷气片或冷气机。
[0025]进一步地,所述可再生能源供电单元设置有蓄电模块,用于存储所述第一电能。
[0026]与现有技术相比,本申请所述的一种基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,达到了如下效果:
[0027] (I)本申请所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,实现了太阳能和/或风能发电在供热和制冷系统中的切换使用,有效利用了可再生能源,减少了常规能源的使用。
[0028] (2)本申请所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,实现了多种工况之间的相互切换,提高了系统的灵活性和高效性,使冬季供暖和夏季制冷模式的能源利用率大大提尚O
[0029] (3)本申请所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,通过白天和夜间用电需求量的不同,有效地利用可再生能源供电单元和电网供电单元之间的配合,缓解了用电高峰期的压力,使得系统的运行费用大大降低,提高了系统的经济性。
[0030] (4)本申请所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,将可再生能源供电单元提供的富余电能输送至电网供电单元,在保证用电量需求的前提下,实现了经济效益的提尚O
附图说明
[0031]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本实用新型的一部分,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0032]图1是本实用新型实施例一所述基于可再生能源发电的冷热双蓄系统的结构示意图;
[0033]图2是本实用新型实施例一所述基于可再生能源发电的冷热双蓄系统的中央控制单元的结构示意图。
具体实施方式
[0034]如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解,硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语,故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题,基本达到所述技术效果。此外,“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此,若文中描述一第一单元耦接于一第二单元,则代表所述第一单元可直接电性耦接于所述第二单元,或通过其他单元或耦接手段间接地电性耦接至所述第二单元。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式,然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的,并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0035]以下结合附图对本申请作进一步详细说明,但不作为对本申请的限定。
[0036] 实施例一
[0037]如图1和2所示,本实施例提供一种基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,包括:可再生能源供电单元100、电网供电单元200、中央控制单元300和终端蓄能单元400,其特征在于,所述可再生能源供电单元100和电网供电单元200分别与所述中央控制单元300相连接,用于分别向所述终端蓄能单元400输送电能,其中,
[0038]所述可再生能源供电单元100,用于将可再生能源转换为第一电能;
[0039]所述电网供电单元200,用于提供第二电能;
[0040] 所述中央控制单元300,用于控制所述可再生能源供电单元100和/或电网供电单元200在预定时段向所述终端蓄能单元400输送第一电能和/或第二电能;和/或用于将所述第一电能输送至所述电网供电单元200;
[0041]所述终端蓄能单元400,与所述中央控制单元300相连接,用于接收所述第一电能和/或第二电能,并使用该电能进行能量储蓄和/或能量释放。
[0042]具体地,所述中央控制单元300,用于控制整个系统的运行,一方面,用于控制所述可再生能源供电单元100的发电及输电操作;另一方面,用于控制所述终端蓄能单元400的运行;具体地,当所述中央控制单元300用于控制所述可再生能源供电单元100时发电时,控制所述可再生能源供电单元100在一天中不同时间段的发电效率等;当所述中央控制单元300用于控制所述终端蓄能单元400时,其用于控制所述终端蓄能单元400的操作进行能量储蓄和/或能量释放。
[0043] 所述可再生能源单元100和电网供电单元200分别通过所述中央控制单元300与所述终端蓄能单元400相连接,并向其提供电能。在实际应用中,可在系统中设置预设控制程序,优选在预设时段优先使用所述可再生能源单元100或电网供电单元200向所述终端蓄能单元400供电,例如:在白天晴朗时,优先由所述可再生能源单元100向所述终端蓄能单元400供电,当所述可再生能源单元100供电不足时,再使用所述电网供电单元200向所述终端蓄能单元400供电;在阴雨天或夜间时,优先由所述电网供电单元200向所述终端蓄能单元400供电;在所述可再生能源单元100供电超量时,将超量的电能通过所述中央控制单元300输送至所述电网供电单元200,实现电量的优化配置。
[0044]优选地,所述可再生能源供电单元100,为太阳能发电单元和/或风能发电单元,用于在白天向所述电网供电单元200和/或所述终端蓄能单元400输送第一电能;所述电网供电单元200,用于在夜间和/或所述可再生能源供电单元100供电停止或供电不足时,向所述终端蓄能单元400输送第二电能,和/或用于在所述可再生能源供电单元100供电超量时,接收超量的所述第一电能。
[0045]具体地,所述太阳能发电单元可以为太阳能光发电,也可以为太阳能热发电,其中,太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式,包括:光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式,在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。太阳能热发电是先将太阳能转化为热能,再将热能转化成电能,它有两种转化方式,一种是将太阳热能直接转化成电能,如半导体或金属材料的温差发电,真空器件中的热电子和热电离子发电,碱金属热电转换,以及磁流体发电等,另一种方式是将太阳热能通过热机(如汽轮机)带动发电机发电,与常规热力发电类似,只不过是其热能不是来自燃料,而是来自太阳能。本实施例中,优选所述可再生能源供电单元100为太阳能光伏发电单元,当然,本申请所述的发电模块不仅限于以上所述,本领域技术人员可根据实际情况进行设置,在此不再累述。
[0046]本实施例中,除了所述太阳能发电单元以外,还可将所述可再生能源供电单元100设置为风能发电单元,风力发电也正在世界上形成一股热潮,因为风力发电不需要使用燃料,也不会产生辐射或空气污染,是一种清洁的可再生能源,因此,越来越受到世界各国的重视。目前,地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦,几乎是现在全世界水力发电量的10倍,而全世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内所提供能量的三分之一,因此,风力发电具有巨大的潜力。
[0047]所述电网供电单元200,用于在夜间和/或所述可再生能源供电单元100供电停止或供电不足时,向所述终端蓄能单元400输送第二电能,和/或用于在所述可再生能源供电单元100供电超量时,接收超量的所述第一电能。
[0048]具体地,在天气晴朗的条件下,优先使用可再生能源供电单元100进行发电、供电;在阴雨天或者夜间,通过所述电网供电单元200进行供电,以上操作通过所述中央控制单元300进行调节控制,在此不再累述。此外,优选所述可再生能源供电单元100、电网供电单元200和/或终端蓄能单元400设置有电表装置,用于电量的计量,在实际使用中,所述可再生能源供电单元100供电超量时,可通过系统中设置的电表进行度量,在满足系统中用电的前提下,将超量的第一电能输送至所述电网供电单元200,即将可再生能源供电单元100所提供的多余电量售卖给国家电网,实现电能的优化配置。
[0049]此外,所述可再生能源供电单元100还可设置有蓄电模块,用于存储所述第一电能,其可以为蓄电池组,用于存储所述可再生能源供电单元100产生的第一电能,在所述电网供电单元200停止输送电能或输送电能不足时,用所储存的第一电能进行供电。
[0050] 优选地,所述中央控制单元300,包括:控制器310和逆变器320,其中,所述控制器310,用于控制所述可再生能源供电单元100和/或所述电网供电单元200在预定时段向所述终端蓄能单元400提供第一电能和/或第二电能,和/或用于控制所述终端蓄能单元400进行能量储蓄和/或能量释放;所述逆变器320,用于将所述第一电能转换为交流电,输送至所述终端蓄能单元400进行供电,和/或用于将第二电能输送至所述终端蓄能单元400进行供电。
[0051]优选地,所述终端蓄能单元400,为供热装置,其包括依次连接的制热主机、水栗、蓄热水槽和供热管道,其中,
[0052]所述制热主机,用于接收所述第一电能和/或第二电能,并将该电能转化为热能储存于所述蓄热水槽中,进行能量存储;和/或用于将所述蓄热水槽中积蓄的热能通过水栗输送至所述供热管道,进行能量释放。
[0053]具体地,在实际应用中,当处于冬季寒冷季节时,供暖用电需求大,此时,将所述终端蓄能单元400设置为供热装置,所述供热装置包括依次连接的制热主机、水栗、蓄热水槽和供热管道;当处于夜间时段,如23:00pm-7:00am,用电需求降低,所述可再生能源供电单元100停止供电,此时,所述电网供电单元200向所述供暖装置输送第二电能,所述供暖装置在此时段将电能转换为热能并储存于所述蓄热水槽中,当需要供暖时,将所述蓄热水槽中的热水通过水栗和供热管道进行热量释放,用以提高室内温度,达到升温效果,在所述热量释放过程中,优先使用所述可再生能源单元100进行供电,当所述可再生能源单元100供电不足时,使用所述电网供电单元200进行供电;当处于白天晴朗天气时,优先使用所述可再生能源单元100产生第一电能,向所述供暖装置供电,和/或补充供暖装置中的耗电,此时,当所述供暖装置中储存有足够的热量时,只需开启水栗将所述蓄热水槽中的热量传输至各供热管道,提高室内温度,无需开启制热主机,节省了电能消耗;当所述供暖装置中储存的热量不够时,由所述制热主机进行电能和热能的转换,并传输到至各供热管道,用以提高室内温度。优选地,所供热装置包括:暖气片、地暖板、壁暖板或其他具有供热功能的装置,在此不再累述。
[0054]优选地,所述终端蓄能单元400,为制冷装置,其包括依次连接的制冷主机、水栗、蓄冰槽和供冷管道,其中,
[0055]所述制冷主机,用于接收所述第一电能和/或第二电能,并将该电能转化为冰能储存于所述蓄冰槽中,进行能量存储;和/或用于将所述蓄冰槽中积蓄的冰能通过水栗融化输送至所述供冷管道,进行能量释放。
[0056]具体地,在实际应用中,当处于夏季炎热季节时,供冷用电需求大,此时,将所述终端蓄能单元设置为制冷装置,所述制冷装置包括依次连接的制冷主机、水栗、蓄冰槽和供冷管道;当处于夜间时段,如23:00pm-7:00am,用电需求降低,所述可再生能源供电单元100停止供电,此时,所述电网供电单元200向所述制冷装置输送第二电能,所述制冷装置在此时段将电能转换为冰能并储存于所述蓄冰槽中,当需要供冷时,将所述蓄冰槽中的冰通过水栗和供冷管道进行冰能释放,用以降低室内温度,达到降温效果,在所述冰能释放过程中,优先使用所述可再生能源单元100进行供电,当所述可再生能源单元100供电不足时,使用所述电网供电单元200进行供电;当处于白天晴朗天气时,优先使用所述可再生能源单元100产生第一电能,向所述制冷装置供电,和/或补充制冷装置中的耗电,此时,当所述制冷装置中储存有足够的冰能时,只需开启水栗将所述蓄冰槽中的冰能融化并传输至各供冷管道,降低室内温度,无需开启制冷主机,节省了电能消耗;当所述制冷装置中储存的冰能不够时,由所述制冷主机进行电能和冰能的转换,并传输到至各供冷管道,用以降低室内温度。优选地,所述制冷装置包括:空调、冷气片、冷气机或其他具有供冷效果的装置,在此不再累述。
[0057] 在实际应用中,所述终端蓄能单元400,用于在所述中央控制单元300的控制下,按照操作指令进行能量储蓄和/或能量释放工作,具体地,包括:在预定季节和/或时间,进行蓄热和蓄冰,进一步地,所述终端蓄能单元400可以为开式蓄能装置也可以是闭式蓄能装置,其中,蓄能介质可以是水、土壤、砂石、相变材料或者是其中几种的组合。本实施例中优选所述终端蓄能单元400为供热装置和制冷装置,所述制冷装置和供热装置可同时设置,也可择一进行设置,当需要进行供暖时,所述中央控制单元300向所述供热装置发送指令,将电能转换为热能,并进行储存和/或释放,所述热能的储存和/或释放通过蓄水槽进行,可通过加热主机、水栗等设备进行蓄水槽的加热操作;当需要进行供冷时,所述中央控制单元300向所述制冷装置发送指令,将电能转换为冰能,并进行储存和/或释放,所述冰能的储存和/或释放通过蓄冰槽进行,可通过制冷主机、水栗、冷却塔等设备进行蓄冰槽的制冷操作。
[0058]与现有技术相比,本申请所述的一种基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,达到了如下效果:
[0059] (I)本申请所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,实现了太阳能和/或风能发电在供热和制冷系统中的切换使用,有效利用了可再生能源,减少了常规能源的使用。
[0060] (2)本申请所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,实现了多种工况之间的相互切换,提高了系统的灵活性和高效性,使冬季供暖和夏季制冷模式的能源利用率大大提尚O
[0061] (3)本申请所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,通过白天和夜间用电需求量的不同,有效地利用可再生能源供电单元和电网供电单元之间的配合,缓解了用电高峰期的压力,使得系统的运行费用大大降低,提高了系统的经济性。
[0062] (4)本申请所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,将可再生能源供电单元提供的富余电能输送至电网供电单元,在保证用电量需求的前提下,实现了经济效益的提尚O
[0063]上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例,但如前所述,应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述申请构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围,则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,包括:可再生能源供电单元、电网供电单元、中央控制单元和终端蓄能单元,其特征在于,所述可再生能源供电单元和电网供电单元分别与所述中央控制单元相连接,用于分别向所述终端蓄能单元输送电能,其中, 所述可再生能源供电单元,用于将可再生能源转换为第一电能; 所述电网供电单元,用于提供第二电能; 所述中央控制单元,用于控制所述可再生能源供电单元和/或电网供电单元在预定时段向所述终端蓄能单元输送第一电能和/或第二电能;和/或用于将所述第一电能输送至所述电网供电单元; 所述终端蓄能单元,与所述中央控制单元相连接,用于接收所述第一电能和/或第二电能,并使用该电能进行能量储蓄和/或能量释放。
2.根据权利要求1所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,其特征在于, 所述可再生能源供电单元,为太阳能发电单元和/或风能发电单元,用于在白天向所述电网供电单元和/或所述终端蓄能单元输送第一电能; 所述电网供电单元,用于在夜间和/或所述可再生能源供电单元供电停止或供电不足时,向所述终端蓄能单元输送第二电能,和/或用于在所述可再生能源供电单元供电超量时,接收超量的所述第一电能。
3.根据权利要求2所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,其特征在于,所述中央控制单元,包括:控制器和逆变器,其中, 所述控制器,用于控制所述可再生能源供电单元和/或所述电网供电单元在预定时段向所述终端蓄能单元提供第一电能和/或第二电能,和/或用于控制所述终端蓄能单元进行能量储蓄和/或能量释放; 所述逆变器,用于将所述第一电能转换为交流电,输送至所述终端蓄能单元进行供电,和/或用于将第二电能输送至所述终端蓄能单元进行供电。
4.根据权利要求1所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,其特征在于,所述终端蓄能单元,为供热装置,其包括依次连接的制热主机、水栗、蓄热水槽和供热管道,其中, 所述制热主机,用于接收所述第一电能和/或第二电能,并将该电能转化为热能储存于所述蓄热水槽中,进行能量存储;和/或用于将所述蓄热水槽中积蓄的热能通过水栗输送至所述供热管道,进行能量释放。
5.根据权利要求1所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,其特征在于,所述终端蓄能单元,为制冷装置,其包括依次连接的制冷主机、水栗、蓄冰槽和供冷管道,其中, 所述制冷主机,用于接收所述第一电能和/或第二电能,并将该电能转化为冰能储存于所述蓄冰槽中,进行能量存储;和/或用于将所述蓄冰槽中积蓄的冰能通过水栗融化输送至所述供冷管道,进行能量释放。
6.根据权利要求2所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,其特征在于,所述太阳能发电单元为太阳能光伏发电单元。
7.根据权利要求1所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,其特征在于,所述可再生能源供电单元、电网供电单元和/或终端蓄能单元设置有电表装置,用于电量的计量。
8.根据权利要求4所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,其特征在于,所供热装置包括:暖气片、地暖板或壁暖板。
9.根据权利要求5所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,其特征在于,所述制冷装置包括:空调、冷气片或冷气机。
10.根据权利要求1所述的基于可再生能源发电的冷热双蓄系统,其特征在于,所述可再生能源供电单元设置有蓄电模块,用于存储所述第一电能。
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