CN206023660U - 高原型多种可再生能源联合供电、供能系统 - Google Patents

高原型多种可再生能源联合供电、供能系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及可再生能源供电、供能技术领域，尤其是采用太阳能光伏、风能、太阳能光热、空气源热能及地源热能实现高原农村地区供电、供能等功能。本实用新型高原型多种可再生能源联合供电、供能系统主要包括太阳能发电系统、风力发电系统、蓄电池系统、风光互补控制系统、太阳能集热系统、空气源热泵集热系统、地源热泵集热储热系统、热能交换控制系统、用电系统、用能系统、微机联合控制系统。本实用新型通过消耗太阳能、风能、空气源热能、地源热能多种可再生能源，可以高效率地提供稳定的、可持续的电能、热能；本实用新型具有多中可再生能源互补，太阳能、风能、空气源热能存储，地源热平衡等优点。

Description

高原型多种可再生能源联合供电、供能系统
技术领域
本实用新型涉及可再生能源供电、供能技术领域，尤其是采用太阳能光伏、风能、太阳能光热、空气源热能及地源热能实现高原农村地区供电、供能等功能。
背景技术
随着能源危机和环境污染问题的愈加突出，利用可再生能源的优势愈加显著。目前我国高原农村地区供能仍然主要依靠常规能源，且存在能源利用率不高、污染环境、能源缺乏等问题，也存在利用单一可再生能源，实现供电、供能的系统可用性很差，及其不稳定。因此，急需采用多种可再生能源优势互补、联合实现该地区的供电、供能。国内现有可再生能源供电、供能技术主要有太阳能光伏技术、风力发电技术、太阳能集热技术、空气源热泵技术、地源热泵技术等，但将其应用于高原农村地区都存在相应的缺陷。高原地区太阳能资源很丰富，但是太阳能资源存在间歇性的特点，而且高原农村地区太阳能集热技术供能存在太阳能能流密度低、本身不能储存、供能和用能时间不一致等问题；地源热泵技术供能易引起地温失衡、机组COP降低、系统能耗大等问题。
这些问题都是资源本身特点的引起的，结合高原地区的高海拔、高寒冷、早晚温差大、光照资源和风能资源丰富、国家电网没有接入等地区特点，为了有效解决这些问题，我们需要把多种可再生能源进行整合，开发一种能源优势互补、联合的系统，以适应高原农村地区生活、生产的需求。
发明内容
为了改善上述太阳能光伏技术、风力发电技术、太阳能集热技术、空气源热泵技术、地源热泵技术供电、供能中存在的问题，本实用新型开发了高原型多种可再生能源联合供电、供能系统，通过采用太阳能光伏和风能互补发电，联合蓄电池实现稳定供电；通过太阳能集热、空气源热泵、地源热泵互补联合提热实现稳定供能，从而实现多种可再生能源优势互补，联合供电、供能，为高原地区提供持续稳定的、不受季节、白天晚上的影响供电、供能。
本实用新型高原型多种可再生能源联合供电、供能系统通过下述技术方案予以实现：该系统包括太阳能发电系统、风力发电系统、蓄电池系统、风光互补控制系统、太阳能集热系统、空气源热泵集热系统、地源热泵集热储热系统、热能交换控制系统、用电系统、用能系统、微机联合控制系统。所述太阳能发电系统、风力发电系统、蓄电池系统分别通过线缆和风光互补控制系统连接；所述太阳能集热系统、空气源热泵集热系统、地源热泵集热储热系统分别通过线缆、管道和热能交换控制系统连接；所述用电系统、用能系统分别通过线缆和管道与微机联合控制系统连接；所述微机联合控制系统通过线缆与风光互补控制系统连接，通过管道与热能交换控制系统连接。
本实用新型高原型多种可再生能源联合供电、供能系统与现有技术相比较有如下有益效果：本实用新型在已有的可再生能源利用技术的基础上进行了扩展开发，主要是：
利用太阳能电池组件和风力发电机在各自资源充足时发电，并通过风光互补控制系统控制存入蓄电池，待用户用电时，通过微机联合控制系统、风光互补控制系统控制蓄电池放出电能，这种利用高原地区白天光照资源强，早晚风资源丰富的特点，实现互补发电，再用蓄电池存储，微机联合控制系统、风光互补控制系统控制，到达稳定供电，随用随取的效果。
利用太阳能集热器和空气源热泵在各自资源充足时集热，并通过热能交换控制系统控制地缘热泵存入地下土壤，待用户用热能时，通过微机联合控制系统、热能交换控制系统控制地缘热泵交换出热能，这种利用高原地区海拔高，白天光照资源强，白天空气热资源丰富的特点，实现互补集热，再用地下土壤存储，还可通过地缘热泵提取土壤中的热量，微机联合控制系统、热能交换控制系统控制，到达稳定供能，随用随取的效果；与现有的技术相比，该系统克服了高原地区单独应用太阳能集热技术、空气源热泵技术、地源热泵技术，有效利用现有的太阳能、空气源热、地源热能，减少了常规能源的消耗，更增加了对环境的保护，是一种新型的可再生能源供能系统。
利用风光互补控制系统、热能交换控制系统分别独立控制电能和热能系统，用户使用时不存在相互影响；而微机联合控制系统又集中统一控制电能和热能系统，管理维护方便，可以通过网络或者无线远程管理。
利用热能交换控制系统控制太阳能集热器和空气源热泵，通过地源热泵为土壤存储热量，实现了土壤地热的平衡。
利用热能交换控制系统控制太阳能集热器和空气源热泵，在夏季光照条件好时，通过地源热泵为土壤存储热量，在冬季供暖时，通过地源热泵提取土壤热量，实现了跨季节储热供热。
附图说明
本实用新型高原型多种可再生能源联合供电、供能系统有如下附图：
图1是本实用新型高原型多种可再生能源联合供电、供能系统的系统框图；
其中：10、风光互补控制系统；20、热能交换控制系统；30、微机联合控制系统；11、太阳能发电系统；12、风力发电系统；13、蓄电池系统；21、太阳能集热系统；22、空气源热泵集热系统；23、地源热泵集热储热系统；31、用电系统；32、用能系统。
具体实施方式
下面结合附图和实施案例对本实用新型高原型多种可再生能源联合供电、供能系统技术方案进一步的说明：
如图所示，本实用新型高原型多种可再生能源联合供电、供能系统主要包括太阳能发电系统11、风力发电系统12、蓄电池系统13、风光互补控制系统10、太阳能集热系统21、空气源热泵集热系统22、地源热泵集热储热系统23、热能交换控制系统20、用电系统31、用能系统32、微机联合控制系统30。
所述太阳能发电系统11、风力发电系统12、蓄电池系统13分别通过线缆和风光互补控制系统10连接；
所述太阳能集热系统21、空气源热泵集热系统22、地源热泵集热储热系统23分别通过线缆、管道和热能交换控制系统20连接；
所述用电系统31、用能系统32分别通过线缆和管道与微机联合控制系统30连接；
所述微机联合控制系统30通过线缆与风光互补控制系统10连接，通过管道与热能交换控制系统20连接。
实施例1。
本实用新型高原型多种可再生能源联合供电、供能系统主要包括太阳能发电系统11、风力发电系统12、蓄电池系统13、风光互补控制系统10、太阳能集热系统21、空气源热泵集热系统22、地源热泵集热储热系统23、热能交换控制系统20、用电系统31、用能系统32、微机联合控制系统30。
所述太阳能发电系统11、风力发电系统12、蓄电池系统13分别通过线缆和风光互补控制系统10连接；
所述太阳能集热系统21、空气源热泵集热系统22、地源热泵集热储热系统23分别通过线缆、管道和热能交换控制系统20连接；
所述用电系统31、用能系统32分别通过线缆和管道与微机联合控制系统30连接；
所述微机联合控制系统30通过线缆与风光互补控制系统10连接，通过管道与热能交换控制系统20连接。
利用太阳能发电系统11中的太阳能电池组件在白天有光照时通过风光互补控制系统10给蓄电池系统13充电，利用风力发电系统12中的风力发电机在有风的情况下通过风光互补控制系统10给蓄电池系统13充电，待用户用电时，通过微机联合控制系统30、风光互补控制系统10控制蓄电池系统13放出电能。
利用太阳能集热系统21中的太阳能集热器在白天有光照时通过热能交换控制系统20和地源热泵集热储热系统23中的地源热泵给土地补偿热量，利用空气源热泵集热系统22中的空气源热泵在高温的情况下通过热能交换控制系统20和地源热泵集热储热系统23中的地源热泵给土地补偿热量，待用户用热能时，通过微机联合控制系统30、热能交换控制系统20控制地源热泵集热储热系统23放出热能。
利用风光互补控制系统10、热能交换控制系统20分别独立控制用电系统31和用能系统32，用户使用时不存在相互影响；而微机联合控制系统30又集中统一控制用电系统31和用能系统32，管理维护方便，可以通过网络或者无线远程管理。
利用热能交换控制系统20控制太阳能集热系统21中的太阳能集热器和空气源热泵集热系统22中的空气源热泵，通过地源热泵集热储热系统23中的地源热泵为土壤存储热量，实现了土壤地热的平衡。
利用热能交换控制系统20控制太阳能集热系统21中的太阳能集热器和空气源热泵集热系统22中的空气源热泵，在夏季光照条件好时，通过地源热泵集热储热系统23中的地源热泵为土壤存储热量，在冬季供暖时，通过通过地源热泵集热储热系统23中的地源热泵提取土壤热量，实现了跨季节储热供热。
所述的微机联合控制系统30、用能系统32、热能交换控制系统20、太阳能集热系统21、空气源热泵集热系统22、地源热泵集热储热系统23管道中的热水循环通过IR型热水循环泵实现；太阳能集热系统21、空气源热泵集热系统22、地源热泵集热储热系统23中都设有温度传感器，温度传感器与微机联合控制系统30、热能交换控制系统20连接，控制系统通过各部分的温度值来自动控制IR型热水循环泵、三通球阀YQ42F、直动式电磁阀的启闭，来实现智能自动化的热能循环交换。
以上所述仅为本实用新型最佳的具体实施例，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (5)

1.高原型多种可再生能源联合供电、供能系统，其特征在于，该系统包括：太阳能发电系统(11)、风力发电系统(12)、蓄电池系统(13)、风光互补控制系统(10)、太阳能集热系统(21)、空气源热泵集热系统(22)、地源热泵集热储热系统(23)、热能交换控制系统(20)、用电系统(31)、用能系统(32)、微机联合控制系统(30)。
2.如权利要求1所述的高原型多种可再生能源联合供电、供能系统，其特征在于：所述太阳能发电系统(11)、风力发电系统(12)、蓄电池系统(13)分别通过线缆和风光互补控制系统(10)连接。
3.如权利要求1所述的高原型多种可再生能源联合供电、供能系统，其特征在于：所述太阳能集热系统(21)、空气源热泵集热系统(22)、地源热泵集热储热系统(23)分别通过线缆、管道和热能交换控制系统(20)连接。
4.如权利要求1所述的高原型多种可再生能源联合供电、供能系统，其特征在于：所述用电系统(31)、用能系统(32)分别通过线缆和管道与微机联合控制系统(30)连接。
5.如权利要求1所述的高原型多种可再生能源联合供电、供能系统，其特征在于：所述微机联合控制系统(30)通过线缆与风光互补控制系统(10)连接，通过管道与热能交换控制系统(20)连接。
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