CN206099355U - 一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，包括电力系统、热力系统，所述电力系统包括太阳能电池板、并网变压器、内燃机发电机组、储能单元、风力发电机组。所述太阳能电池板、内燃机发电机组连接直流母线L1，直流母线L1连接交流母线L2，直流母线L1、交流母线L2均连接储能单元，上级电网通过并网变压器连接交流母线L2，风力发电机组连接交流母线L2，交流母线L2连接用电负荷。本实用新型一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，适合于大型牧场，将太阳能、风能和沼气等资源充分利用，提高能源利用效率，极大改善了牧区的环境。

Description

一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统
技术领域
本实用新型一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，涉及能源利用领域。
背景技术
目前，大型畜牧场由于大多数都在偏远地区，电力供应都是挑战，同时越来越值得注意的是环境问题。许多大型畜牧场由于处理动物垃圾的不合适，造成周围环境恶化，且腥臭味很可能飘到几公里外的高速路上。因此，如何提高能源利用同时加强环保建设，越来越成为行业设置是国家急需解决的问题。
冷热电联产（Combined Cooling Heating and Power，简称CCHP）是以天然气、液化气、汽油或柴油为燃料，在用户附近，直接向用户供应冷热电的分布式能源系统。冷热电联产是能源合理梯级利用，是环保和安全可靠的能源系统，对于我国具有十分重要的意义。
发明内容
本实用新型提供一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，适合于大型牧场，将太阳能、风能和沼气等资源充分利用，提高能源利用效率，极大改善了牧区的环境。
本实用新型采取的技术方案为：
一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，包括电力系统、热力系统，所述电力系统包括太阳能电池板、并网变压器、内燃机发电机组、储能单元、风力发电机组。所述太阳能电池板、内燃机发电机组连接直流母线L1，直流母线L1连接交流母线L2，直流母线L1、交流母线L2均连接储能单元，上级电网通过并网变压器连接交流母线L2，风力发电机组连接交流母线L2，交流母线L2连接用电负荷。
所述热力系统包括热交换器、太阳能热水器、锅炉、制冷机组；太阳能热水器、内燃机发电机组、制冷机组连接沼气管道，沼气管道连接沼气池，锅炉、内燃机发电机组、太阳能热水器、热泵换热器、热交换器连接供热管道，制冷机组连接供冷管道。
所述蓄热水槽与供热管道双向连通。锅炉产生热，通过供热管道传给用户，剩余热量可以存在所述蓄热水槽。
所述内燃机发电机组连接热交换器，热交换器连接供热管道。
所述内燃机发电机组连接热交换器，热交换器连接蓄热水槽。
内燃机发电机组产生的余热经过热交换器，热交换器通过供热管道也可以传给用户。内燃机发电机组产生多余热量可以通过热交换器存放在蓄热水槽。
所述太阳能热水器连接蓄热水槽。
所述供冷管道连接蓄冷水槽。
所述太阳能电池板通过DC/DC变换器连接直流母线L1，
所述内燃机发电机组通过AC/DC变换器连接直流母线L1，
所述直流母线L1通过DC/AC变换器连接交流母线L2，
所述直流母线L1连接储能单元，储能单元连接DC/AC变换器，DC/AC变换器连接交流母线L2；所述风力发电机组通过AC/AC变换器连接交流母线L2，
所述直流母线L1连接热泵换热器，热泵换热器连接热负荷。
本实用新型一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，技术效果如下：
1：利用直流母线和交流母线，并且储能单元在交直流母线之间，可以实现平滑转换。
2：利用牧场在偏远地区的特点，充分利用太阳能和风能，实现能量的自给自足。
3：利用蓄热水槽和蓄冷水槽可以方便地为系统蓄热和蓄冷。
4：利用牧场的动物垃圾建造沼气池产生沼气，为热力系统和电力系统提供一次能源。
5：沼气产生的多少与温度有关，由于整个系统可以供热，直接利用本身产生的热供给沼气池，形成一个正循环。
6：本实用新型适合于大型牧场，利用牧场动物垃圾还有地理偏僻的优势，把太阳能、风能和沼气等资源充分利用，提高能源利用效率和极大改善了牧区的环境。
附图说明
图1为本实用新型系统连接示意图。
图2为本实用新型能量管理系统示意图。
图1中：
1为太阳能电池板，将换热器安装在太阳能电池板的后面组成的既能产生电，又能加热水；
2为DC/DC变换器；
3为DC/AC变换器，连接直流母线L1和交流母线L2使两者之间实现功率流动；
4为并网变压器；
5为上级电网；
6为内燃机发电机组；
7为AC/DC变换器；
8为储能单元；可以将蓄电池中的直流电，通过DC/AC变换器3逆变为交流电输出，也可以在用电低谷时，通过母线对其进行充电进行储能，储能单元8起到维持重要用电设备不断电作用；
9为AC/AC变换器；
10为风力发电机组；
11为热交换器；
12为蓄热水槽；
13为太阳能热水器；
14为锅炉；
15为蓄冷水槽；
16为制冷机组；
17为沼气池；
18为热泵换热器；利用电能转换成电能，在电能富足时启用，既可以节省沼气，有可以调节电能平衡。
具体实施方式
如图1所示，一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，包括电力系统、热力系统。所述电力系统包括太阳能电池板1、并网变压器4、内燃机发电机组6、储能单元8、风力发电机组10；所述太阳能电池板1、内燃机发电机组6连接直流母线L1，直流母线L1连接交流母线L2，直流母线L1、交流母线L2均连接储能单元8，上级电网5通过并网变压器4连接交流母线L2，风力发电机组10连接交流母线L2，交流母线L2连接用电负荷。
所述热力系统包括热交换器11、太阳能热水器13、锅炉14、制冷机组16。太阳能热水器13、内燃机发电机组6、制冷机组16连接沼气管道，沼气管道连接沼气池17，锅炉14、内燃机发电机组6、太阳能热水器13、热泵换热器18、热交换器11连接供热管道，制冷机组16连接供冷管道。
太阳能电池板1、内燃机发电机组6、风力发电机组10和储能单元8作为微电源，通过变换模块与直流母线L1或交流母线L2相连，为整个牧场提供电能，若不能满足牧场负荷则需要与上级电网5并网。
其中锅炉14、内燃机发电机组6、热交换器11和太阳能热水器13是热源，通过热力管道为用户供热，并可以通过蓄热水槽12中转和储存。而冷源主要是制冷机组16，由供冷管道提供给用户，同样可以通过蓄冷水槽15中转和储存。热源和冷源的燃料都是沼气，沼气是有牧场的动物垃圾产生，为了让提高沼气产量，可以让供暖管道通入沼气池17提高温度，微生物活跃度增加，产生沼气量就增加。
所述蓄热水槽12与供热管道双向连通。锅炉14产生热，通过供热管道传给用户，剩余热量可以存在所述蓄热水槽12。
所述内燃机发电机组6连接热交换器11，热交换器11连接供热管道。
所述内燃机发电机组6连接热交换器11，热交换器11连接蓄热水槽12。
内燃机发电机组6产生的余热经过热交换器11，热交换器11通过供热管道也可以传给用户。内燃机发电机组6产生多余热量可以通过热交换器11存放在蓄热水槽12。
所述太阳能热水器13连接蓄热水槽12。
所述供冷管道连接蓄冷水槽15。
所述太阳能电池板1通过DC/DC变换器2连接直流母线L1，
所述内燃机发电机组6通过AC/DC变换器7连接直流母线L1，
所述直流母线L1通过DC/AC变换器3连接交流母线L2，
所述直流母线L1连接储能单元8，储能单元8连接DC/AC变换器，DC/AC变换器连接交流母线L2；所述风力发电机组10通过AC/AC变换器9连接交流母线L2。
本实用新型一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，具有能量管理功能。根据上级电网对本级微电网交换要求，结合用户需求及微电网系统内各微电源发电情况而计算出富余电能功率。在富余功率大于0的情况下，将富余电能按照一定比例存储到蓄电池中，利用电能启动热泵换热器转换成热能，节省沼气，其余的则可以用来传输到上级电网5消纳。当富余的电能功率小于0的情况下，能量管理系统将从蓄电池中调配电能补充用电缺口，若还不能满足用电需求，则必须从上级电网中吸收电功率。另外，若系统内冷源或热源供应不能满足负荷，则可以通过电功率来供热或供冷。在上级电网5发出削峰填谷的情况下，由于微电网本身的特殊性质，既能看做虚拟电厂又能看做可控负荷，所以可以配合上级电网5削峰填谷。在用电低谷期，通过将上级电网5的电能输送到微电网系统内，储存到蓄电池中或供热泵使用；在用电高峰期，在满足用户需求的情况下将部分电能输送到上级电网5中，系统中的供热和供冷依靠的沼气提供给热源和冷源来满足。在整个系统中，实现系统发电与用电的平衡、供冷量和制冷量的平衡、供热量与制热量的平衡，大大提高了能源利用率，且非常符合环保要求。
能量管理系统的功能，主要功能包括：采集监控系统的电网信息、分布式电源信息、电负荷信息、热负荷信息等；实现主网、多种分布式电源、储能单元8和负荷之间的功率匹配；实现几种分布式电源的灵活投切；实现微电网孤岛与并网两种运行模式间的无缝转换等，能量管理系统构成及工作流程如图2所示。

Claims (10)

1.一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，包括电力系统、热力系统，其特征在于：所述电力系统包括太阳能电池板（1）、并网变压器（4）、内燃机发电机组（6）、储能单元（8）、风力发电机组（10）；所述太阳能电池板（1）、内燃机发电机组（6）连接直流母线L1，直流母线L1连接交流母线L2，直流母线L1、交流母线L2均连接储能单元（8），上级电网（5）通过并网变压器（4）连接交流母线L2，风力发电机组（10）连接交流母线L2，交流母线L2连接用电负荷；所述热力系统包括热交换器（11）、太阳能热水器（13）、锅炉（14）、制冷机组（16）；太阳能热水器（13）、内燃机发电机组（6）、制冷机组（16）连接沼气管道，沼气管道连接沼气池（17），锅炉（14）、内燃机发电机组（6）、太阳能热水器（13）、热泵换热器（18）、热交换器（11）连接供热管道，制冷机组（16）连接供冷管道。
2.根据权利要求1所述一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，其特征在于：蓄热水槽（12）与供热管道双向连通。
3.根据权利要求1所述一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，其特征在于：所述内燃机发电机组（6）连接热交换器（11），热交换器（11）连接供热管道。
4.根据权利要求2所述一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，其特征在于：所述内燃机发电机组（6）连接热交换器（11），热交换器（11）连接蓄热水槽（12）。
5.根据权利要求1所述一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，其特征在于：所述太阳能热水器（13）连接蓄热水槽（12）。
6.根据权利要求1所述一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，其特征在于：所述供冷管道连接蓄冷水槽（15）。
7.根据权利要求1所述一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，其特征在于：所述太阳能电池板（1）通过DC/DC变换器（2）连接直流母线L1。
8.根据权利要求1所述一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，其特征在于：所述内燃机发电机组（6）通过AC/DC变换器（7）连接直流母线L1。
9.根据权利要求1所述一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，其特征在于：所述直流母线L1通过DC/AC变换器（3）连接交流母线L2。
10.根据权利要求1所述一种基于大型牧场的微电网冷热电联合供能系统，其特征在于：所述直流母线L1连接储能单元（8），储能单元（8）连接DC/AC变换器，DC/AC变换器连接交流母线L2；所述风力发电机组（10）通过AC/AC变换器（9）连接交流母线L2；当电能富余时，所述直流母线L1连接热泵换热器（18），为热负荷供热。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111082474A (zh) * 2019-12-23 2020-04-28 杭州电子科技大学 一种基于微电网和水网的废弃能量回收利用技术

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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