CN211011621U - 多能源系统协同管控平台架构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多能源系统协同管控平台架构，包括上层管控系统。上层管控系统包括管控平台、OPC服务器、操作员站、工程师站、第一交换机、第二交换机、第三交换机。冷热电三联供系统经由冷热电三联供系统控制柜与第三交换机连接，电制冷机组系统经由电制冷机组控制柜与第三交换机连接，地源热泵系统经由地源热泵控制柜与第三交换机连接，冷热电三联供系统、电制冷机组系统、地源热泵系统分别经由水管与分水器、集水器连接，向用户末端供冷/供热。本实用新型可对多个能源系统进行有效协调控制和管理，为用户末端合理供热/供冷。

Description

多能源系统协同管控平台架构

技术领域

本实用新型涉及一种多能源系统协同管控平台架构，特别是一种以冷热电三联供系统为核心的多能源系统之间实现协同管控的平台架构。

背景技术

目前，能源系统通常涉及冷热电三联供系统、电制冷机组系统、地源热泵系统等，其中，冷热电三联供系统为核心能源系统。多个能源系统之间互相协调起来，根据不同负荷工况为用户末端提供适宜的热量，是未来能源系统运行的发展方向。但是，本领域还未出现将多个能源系统有效协调起来供热/供冷的较佳方案，因此，设计出一种运行稳定、高效、能源系统之间合理组合来为不同负荷工况下的用户末端有效供热/供冷的技术方案，是目前急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多能源系统协同管控平台架构，其可对多个能源系统进行有效协调控制和管理，为用户末端合理供热/供冷。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种多能源系统协同管控平台架构，其特征在于：它包括上层管控系统、冷热电三联供系统、电制冷机组系统、地源热泵系统，其中：上层管控系统包括管控平台、OPC服务器、操作员站、工程师站、第一交换机、第二交换机、第三交换机；管控平台经由第一交换机与OPC服务器连接，操作员站、工程师站经由第二交换机与OPC服务器连接的同时，操作员站、工程师站与第三交换机连接，冷热电三联供系统经由冷热电三联供系统控制柜与第三交换机连接，电制冷机组系统经由电制冷机组控制柜与第三交换机连接，地源热泵系统经由地源热泵控制柜与第三交换机连接，冷热电三联供系统、电制冷机组系统、地源热泵系统分别经由水管与分水器连接，冷热电三联供系统、电制冷机组系统、地源热泵系统分别经由水管与集水器连接，分水器、集水器经由水管与用户末端连接。

本实用新型的优点是：

本实用新型借由上层管控系统可对多个能源系统进行有效协调控制和管理，根据不同负荷工况，在实时采集各能源系统的运行状态数据的同时，对各能源系统的启停进行合理与及时控制，从而为用户末端合理供热/供冷。

附图说明

图1是本实用新型多能源系统协同管控平台架构的组成示意图。

图2是冷热电三联供系统的较佳实施例组成示意图。

具体实施方式

如图1，本实用新型多能源系统协同管控平台架构包括上层管控系统、冷热电三联供系统60、电制冷机组系统40、地源热泵系统50，冷热电三联供系统60、电制冷机组系统40、地源热泵系统50为能源系统，其中：上层管控系统包括管控平台11、OPC服务器12、操作员站21、工程师站22、第一交换机31、第二交换机32、第三交换机33；管控平台11的信号端口经由第一交换机31与OPC服务器12的相应信号端口连接，操作员站21、工程师站22的上层侧信号端口均经由第二交换机32与OPC服务器12的相应信号端口连接的同时，操作员站21、工程师站22的下层侧信号端口均与第三交换机33的上层侧信号端口连接，冷热电三联供系统60的信号端口经由冷热电三联供系统控制柜604与第三交换机33的相应下层侧信号端口连接，电制冷机组系统40的信号端口经由电制冷机组控制柜401与第三交换机33的相应下层侧信号端口连接，地源热泵系统50的信号端口经由地源热泵控制柜501与第三交换机33的相应下层侧信号端口连接，冷热电三联供系统60、电制冷机组系统40、地源热泵系统50的出水口分别经由水管与分水器70的进水口连接，冷热电三联供系统60、电制冷机组系统40、地源热泵系统50的进水口分别经由水管与集水器80的出水口连接，分水器70、集水器80经由水管与用户末端90连接，即分水器70的出水口与用户末端90的进水口连接，用户末端90的回水口与集水器80的进水口连接，用户末端90包括多个用户端。

在本实用新型中，管控平台11、OPC(OLE for Process Control)服务器12、操作员站21、工程师站22、第一交换机31、第二交换机32、第三交换机33均为本领域的已有设备。管控平台11、操作员站21、工程师站22包括服务器，第一交换机31、第二交换机32、第三交换机33均为用于电信号转发的常规网络设备。

本实用新型的设计点在于上层管控系统中的各设备之间经由线缆互相连接的硬件连接结构以及各能源系统经由自身控制柜与上层管控系统之间的硬件连接结构，也就是说，本实用新型保护的是硬件连接结构而不涉及软件程序的设计。在此需要提及的是，本实用新型的设计不在于上层管控系统中的各设备基于软件程序如何运行以及各能源系统基于上层管控系统在软件程序控制下如何运行等。

如图2，冷热电三联供系统60包括燃气发电机61、溴化锂吸收式冷热水机组64和板式换热器66，其中：

燃气发电机61的低温侧进水口、低温侧出水口分别与低温散热水箱62的出水口、进水口连接；低温散热水箱62的出水口连接有低温水箱泵691；燃气发电机61的高温侧进水口经由缸套水泵692与高温散热水箱63的出水口连接；高温散热水箱63的进水口分两路，一路与溴化锂吸收式冷热水机组64的低温发生器642的出水口连接，另一路与板式换热器66的内侧出水口连接；燃气发电机61的高温侧出水口、高温散热水箱63的出水口分别与第一三通阀694的两个阀口连接，第一三通阀694的剩余一阀口与第二三通阀695的一阀口连接，第二三通阀695的另外两个阀口分别与溴化锂吸收式冷热水机组64的低温发生器642的进水口、板式换热器66的内侧进水口连接，板式换热器66的外侧出水口、外侧进水口分别与分水器70的进水口、集水器80的出水口连接；溴化锂吸收式冷热水机组64的供给出水口、供给进水口分别与分水器70的进水口、集水器80的出水口连接；溴化锂吸收式冷热水机组64的冷却出水口、冷却进水口分别与冷却塔65的进水口、出水口连接，冷却塔65的出水口连接有冷却水泵693。

在实际设计中，第一三通阀694、第二三通阀695为阀口开度可调节的电控三通阀。

如图2，冷热电三联供系统60还包括冷凝器67、再热器68，其中：

燃气发电机61的烟气排放口经由烟囱690与烟气三通阀6901的一阀口连通，烟气三通阀6901的另外两个阀口分别经由烟囱690与溴化锂吸收式冷热水机组64的高温发生器641的烟气入口、冷凝器67的烟气入口连通，高温发生器641的烟气出口同时经由烟囱690与冷凝器67的烟气入口连通，冷凝器67的烟气出口经由烟囱690与再热器68的烟气入口连通，再热器68的烟气出口与外部大气相通，再热器68的出水口、进水口分别与分水器70的进水口、集水器80的出水口连接。在实用新型中，再热器6用于消除烟气中的水蒸气，具有烟气消白效果。

在实际设计中，烟气三通阀6901为阀口开度可调节的电控三通阀。

在本实用新型中，燃气发电机61、溴化锂吸收式冷热水机组64、板式换热器66、冷凝器67、再热器68、低温散热水箱62、高温散热水箱63等都为本领域的已有设备，本实用新型的特点在于进一步对它们之间的硬件连接关系进行了特殊的设计。

如图1，冷热电三联供系统控制柜604包括燃气发电机控制柜601、溴化锂吸收式冷热水机组控制柜602和辅助设备控制柜603，燃气发电机控制柜601、溴化锂吸收式冷热水机组控制柜602与辅助设备控制柜603三者之间可互相通讯，其中：

燃气发电机控制柜601内安装有用于控制燃气发电机61启动与停止和传送启停数据的发电机启停控制器、温度采集器、用于控制第一三通阀694等阀门的开关、开度和传送开关、开度数据的阀门控制器、用于控制低温水箱泵691、缸套水泵692等水泵的启停和传送启停数据的泵控制器，其中，温度采集器采集、传送低温散热水箱62的出水口和进水口处、高温散热水箱63的出水口和进水口处、第一三通阀694的各阀口处安装的温度传感器反馈的温度数据。

溴化锂吸收式冷热水机组控制柜602内安装有用于控制溴化锂吸收式冷热水机组64启动与停止和传送启停数据的冷热水机组启停控制器、温度采集器、用于控制第二三通阀695等阀门的开关、开度和传送开关、开度数据的阀门控制器、用于控制冷却水泵693等水泵的启停和传送启停数据的泵控制器，其中，温度采集器采集、传送冷却塔65的出水口和进水口处、溴化锂吸收式冷热水机组64的供给出水口和供给进水口处、第二三通阀695的各阀口处安装的温度传感器反馈的温度数据。

辅助设备控制柜603内安装有用于控制板式换热器66、冷凝器67、再热器68启动与停止和传送启停数据的启停控制器、温度采集器、用于控制烟气三通阀6901等阀门的开关、开度和传送开关、开度数据的阀门控制器，其中，温度采集器采集、传送烟气三通阀6901的各阀口处、高温发生器641的烟气出口处、再热器68的出水口和进水口处安装的温度传感器反馈的温度数据。

在实际实施时，燃气发电机控制柜601、溴化锂吸收式冷热水机组控制柜602和辅助设备控制柜603内可安装有总控制器，各自控制柜内的总控制器用于收集柜内各控制器、采集器的数据并上传，以及向各控制器下发经由第三交换机32接收的各种指令。

在实际实施时，如图1，燃气发电机控制柜601、溴化锂吸收式冷热水机组控制柜602和辅助设备控制柜603内安装有通讯设备，基于通讯设备，燃气发电机控制柜601的通讯端口与溴化锂吸收式冷热水机组控制柜602的通讯端口连接，溴化锂吸收式冷热水机组控制柜602的通讯端口与辅助设备控制柜603的通讯端口连接，从而实现三者之间的互相通讯。当然，燃气发电机控制柜601、溴化锂吸收式冷热水机组控制柜602与辅助设备控制柜603三者之间的互相通讯还可通过其它有线或无线的连接方式来实现，不受局限。

在本实用新型中，除了上述安装的温度传感器之外，还可根据实际需求在其它部位合理安装温度传感器，不受局限。

在本实用新型中，电制冷机组系统40、地源热泵系统50均采用本领域的已有系统。

电制冷机组系统40通常包括电制冷机组和电制冷冷却塔，电制冷机组与电制冷冷却塔之间连接有电制冷冷却水泵，电制冷机组的进水口可连接有电制冷循环泵，电制冷机组的进、出水口处安装有温度传感器。相应地，电制冷机组控制柜401内可设置用于控制电制冷机组启动与停止和传送启停数据的电制冷机组启停控制器、用于采集和传送温度传感器反馈的温度数据的温度采集器、用于控制电制冷冷却水泵、电制冷循环泵等水泵的启停和传送启停数据的泵控制器等。

地源热泵系统50通常包括至少一地源热泵，地源热泵的进水口依次连接进水总阀门、用户侧循环泵，地源热泵的进、出水口处安装有温度传感器。相应地，地源热泵控制柜501内可设置用于控制地源热泵启动与停止和传送启停数据的地源热泵启停控制器、用于采集和传送温度传感器反馈的温度数据的温度采集器、用于控制进水总阀门等阀门开闭和传送开闭数据的阀门控制器、用于控制用户侧循环泵等水泵的启停和传送启停数据的泵控制器等。

同样，电制冷机组控制柜401、地源热泵控制柜501内可安装有总控制器，各自控制柜内的总控制器用于收集柜内各控制器、采集器的数据并上传，以及向各控制器下发经由第三交换机32接收的各种指令。

在本实用新型中，分水器70、集水器80采用的是本领域的已有设备，故不在这里详述。

在本实用新型中，燃气发电机控制柜601、溴化锂吸收式冷热水机组控制柜602、辅助设备控制柜603、电制冷机组控制柜401和地源热泵控制柜501内设置的各种控制器、采集器都是本领域的熟知设备，故其具体构成不在这里详述。

在运行中，燃气发电机控制柜601借由其内控制器、采集器将燃气发电机61的运行状态数据传送至第三交换机33，溴化锂吸收式冷热水机组控制柜602借由其内控制器、采集器将溴化锂吸收式冷热水机组64的运行状态数据传送至第三交换机33，辅助设备控制柜603借由其内控制器、采集器将板式换热器66、冷凝器67、再热器68等的运行状态数据传送至第三交换机33，以及电制冷机组控制柜401将电制冷机组系统40的运行状态数据传送至第三交换机33，地源热泵控制柜501将地源热泵系统50的运行状态数据传送至第三交换机33，从而第三交换机33将上述涉及启停数据、温度数据、阀口开度数据等的运行状态数据分别传送给操作员站21、工程师站22，由操作员站21、工程师站22的人员查看或略加修正后通过第二交换机32、OPC服务器12、第一交换机31传送到管控平台11。

另一方面，管控平台11可将控制指令通过第一交换机31、OPC服务器12、第二交换机32传送给操作员站21、工程师站22，由操作员站21、工程师站22的人员查看或略加修正后通过第三交换机33发送到燃气发电机控制柜601、溴化锂吸收式冷热水机组控制柜602、辅助设备控制柜603、电制冷机组控制柜401、地源热泵控制柜501中相应的控制柜，然后通过控制柜对自己对应控制的相关设备进行控制。

冷热电三联供系统60、电制冷机组系统40、地源热泵系统50可根据实际负荷工况按照先开启冷热电三联供系统60、再开启电制冷机组系统40、最后开启地源热泵系统50的顺序依次开启，以及反向顺序关闭，其中的冷热电三联供系统60为核心运行设备，为常开设备。

冷热电三联供系统60的主要工作过程为：

燃气发电机61接收燃气发电机控制柜601发出的启机信号开始运行。

在运行过程中，烟气三通阀6901上与燃气发电机61相连的阀口内安装的温度传感器将其检测到的烟气温度数据借由辅助设备控制柜603反馈给溴化锂吸收式冷热水机组控制柜602。

当判断燃气发电机61排出的烟气温度超过400℃，处于正常运行时，溴化锂吸收式冷热水机组控制柜602向溴化锂吸收式冷热水机组64发出启机信号，于是溴化锂吸收式冷热水机组64开始运行，并且溴化锂吸收式冷热水机组64会根据高温发生器641的烟气出口处安装的温度传感器反馈的温度数据来控制烟气三通阀6901与冷凝器67、高温发生器641相连通的两个阀口的开度，从而根据实际需求将高温烟气全部引入高温发生器641，或者一部分引入高温发生器641而其余部分引入冷凝器67，以实现向用户末端90供冷/供热。

当判断燃气发电机61排出的烟气温度没有超过400℃，处于非正常运行时，溴化锂吸收式冷热水机组64不启动，借由对烟气三通阀6901阀口开度的控制，直接将高温烟气全部引入冷凝器67，经由再热器68向用户末端90供冷/供热。

对于冷凝器67，其对高温烟气降温处理后的相对湿度大，直接排放会与外部冷空气相遇产生大量水蒸气(白烟)，因此通过再热器68加热烟气至适当温度，降低烟气的相对湿度，消除烟气中的水蒸气(白烟)后排出以及借由分水器70、集水器80向用户末端90供给。

对于溴化锂吸收式冷热水机组64，其内的高温发生器641利用高温烟气大大节省了自身的能源消耗，通过溴化锂吸收式冷热水机组64的供给出水口、供给进水口，并经由分水器70、集水器80向用户末端90供冷/供热。

燃气发电机61运行时会产生90℃以上的缸套水。

当溴化锂吸收式冷热水机组64工作时：

若向用户末端90供热，则从燃气发电机61的高温侧出水口送出的高温水(90℃以上)，一部分水经由第一三通阀694、第二三通阀695进入低温发生器642，继而从溴化锂吸收式冷热水机组64的供给出水口、供给进水口经由分水器70、集水器80向用户末端90供热，而从低温发生器642送出的降温水(约80℃)被送入高温散热水箱63进行散热，然后最终返回燃气发电机61，另一部分水经由第一三通阀694、第二三通阀695进入板式换热器66，通过板式换热器66的热交换后经由分水器70、集水器80向用户末端90供热。

若向用户末端90供冷，则从燃气发电机61的高温侧出水口送出的高温水(90℃以上)全部经由第一三通阀694、第二三通阀695进入低温发生器642，继而从溴化锂吸收式冷热水机组64的供给出水口、供给进水口经由分水器70、集水器80向用户末端90供冷，而从低温发生器642送出的降温水(约80℃)被送入高温散热水箱63进行散热，然后最终返回燃气发电机61。

当溴化锂吸收式冷热水机组64不工作时：

供热/供冷时，从燃气发电机61的高温侧出水口送出的高温水(90℃以上)全部经由第一三通阀694、第二三通阀695进入板式换热器66，通过板式换热器66的热交换后经由分水器70、集水器80向用户末端90供热/供冷。

在上述运行中，借由高温散热水箱63的出水口和进水口处安装的温度传感器反馈的温度数据，以及第一三通阀694与燃气发电机61、高温散热水箱63之间连通的阀口处安装的温度传感器反馈的温度数据，适当开启并调节第一三通阀694与高温散热水箱63之间连通的阀口开度，将高温散热水箱63送出的低温水与经由第一三通阀694接收的燃气发电机61送出的高温水互相混合，从而使返回燃气发电机61的水温接近燃气发电机61内的水温，保障燃气发电机61的正常运行。

在本实用新型中，对于燃气发电机61与低温散热水箱62之间的工作过程、溴化锂吸收式冷热水机组64与冷却塔65之间的工作过程，属于冷热电三联供系统60的常规操作，故不在这里赘述。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型借由上层管控系统可对多个能源系统进行有效协调控制和管理，根据不同负荷工况，在实时采集各能源系统的运行状态数据的同时，对各能源系统的启停等进行合理与及时控制，从而为用户末端按需合理供热/供冷。

2、本实用新型可扩展性好，易维护，可根据用户需求合理布置能源系统。

3、在本实用新型中，冷热电三联供系统的能源利用率高，一方面，溴化锂吸收式冷热水机组充分利用了燃气发电机排出的高温烟气的余热，另一方面，溴化锂吸收式冷热水机组利用余热后的烟气仍具有的余热被冷凝器、再热器再次充分利用，实现了为用户末端高效的供热/供冷。

以上所述是本实用新型较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多能源系统协同管控平台架构，其特征在于：它包括上层管控系统、冷热电三联供系统、电制冷机组系统、地源热泵系统，其中：上层管控系统包括管控平台、OPC服务器、操作员站、工程师站、第一交换机、第二交换机、第三交换机；管控平台经由第一交换机与OPC服务器连接，操作员站、工程师站经由第二交换机与OPC服务器连接的同时，操作员站、工程师站与第三交换机连接，冷热电三联供系统经由冷热电三联供系统控制柜与第三交换机连接，电制冷机组系统经由电制冷机组控制柜与第三交换机连接，地源热泵系统经由地源热泵控制柜与第三交换机连接，冷热电三联供系统、电制冷机组系统、地源热泵系统分别经由水管与分水器连接，冷热电三联供系统、电制冷机组系统、地源热泵系统分别经由水管与集水器连接，分水器、集水器经由水管与用户末端连接。

2.如权利要求1所述的多能源系统协同管控平台架构，其特征在于：

所述冷热电三联供系统包括燃气发电机、溴化锂吸收式冷热水机组和板式换热器，其中：

燃气发电机的低温侧进水口、低温侧出水口分别与低温散热水箱的出水口、进水口连接；低温散热水箱的出水口连接有低温水箱泵；燃气发电机的高温侧进水口经由缸套水泵与高温散热水箱的出水口连接；高温散热水箱的进水口分两路，一路与溴化锂吸收式冷热水机组的低温发生器的出水口连接，另一路与板式换热器的内侧出水口连接；燃气发电机的高温侧出水口、高温散热水箱的出水口分别与第一三通阀的两个阀口连接，第一三通阀的剩余一阀口与第二三通阀的一阀口连接，第二三通阀的另外两个阀口分别与溴化锂吸收式冷热水机组的低温发生器的进水口、板式换热器的内侧进水口连接，板式换热器的外侧出水口、外侧进水口分别与所述分水器的进水口、所述集水器的出水口连接；溴化锂吸收式冷热水机组的供给出水口、供给进水口分别与所述分水器的进水口、所述集水器的出水口连接；溴化锂吸收式冷热水机组的冷却出水口、冷却进水口分别与冷却塔的进水口、出水口连接，冷却塔的出水口连接有冷却水泵。

3.如权利要求2所述的多能源系统协同管控平台架构，其特征在于：

所述第一三通阀、所述第二三通阀为阀口开度可调节的电控三通阀。

4.如权利要求2所述的多能源系统协同管控平台架构，其特征在于：

所述冷热电三联供系统包括冷凝器、再热器，其中：

所述燃气发电机的烟气排放口经由烟囱与烟气三通阀的一阀口连通，烟气三通阀的另外两个阀口分别经由烟囱与所述溴化锂吸收式冷热水机组的高温发生器的烟气入口、冷凝器的烟气入口连通，高温发生器的烟气出口经由烟囱与冷凝器的烟气入口连通，冷凝器的烟气出口经由烟囱与再热器的烟气入口连通，再热器的烟气出口与外部相通，再热器的出水口、进水口分别与所述分水器的进水口、所述集水器的出水口连接。

5.如权利要求4所述的多能源系统协同管控平台架构，其特征在于：

所述烟气三通阀为阀口开度可调节的电控三通阀。

6.如权利要求4所述的多能源系统协同管控平台架构，其特征在于：

所述冷热电三联供系统控制柜包括燃气发电机控制柜、溴化锂吸收式冷热水机组控制柜和辅助设备控制柜，燃气发电机控制柜、溴化锂吸收式冷热水机组控制柜与辅助设备控制柜三者之间互相通讯，其中：

燃气发电机控制柜内安装有用于控制所述燃气发电机启动与停止和传送启停数据的发电机启停控制器、温度采集器、用于控制所述第一三通阀的开关、开度和传送开关、开度数据的阀门控制器、用于控制所述低温水箱泵、所述缸套水泵的启停和传送启停数据的泵控制器，其中，温度采集器采集、传送所述低温散热水箱的出水口和进水口处、所述高温散热水箱的出水口和进水口处、所述第一三通阀的各阀口处安装的温度传感器反馈的温度数据；

溴化锂吸收式冷热水机组控制柜内安装有用于控制所述溴化锂吸收式冷热水机组启动与停止和传送启停数据的冷热水机组启停控制器、温度采集器、用于控制所述第二三通阀的开关、开度和传送开关、开度数据的阀门控制器、用于控制所述冷却水泵的启停和传送启停数据的泵控制器，其中，温度采集器采集、传送所述冷却塔的出水口和进水口处、所述溴化锂吸收式冷热水机组的供给出水口和供给进水口处、所述第二三通阀的各阀口处安装的温度传感器反馈的温度数据；

辅助设备控制柜内安装有用于控制所述板式换热器、所述冷凝器、所述再热器启动与停止和传送启停数据的启停控制器、温度采集器、用于控制所述烟气三通阀的开关、开度和传送开关、开度数据的阀门控制器，其中，温度采集器采集、传送所述烟气三通阀的各阀口处、所述高温发生器的烟气出口处、所述再热器的出水口和进水口处安装的温度传感器反馈的温度数据。

Images