CN212619457U - 一种风电热泵系统 - Google Patents

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Abstract

一种风电热泵系统属于风电资源利用技术领域,尤其涉及一种风电热泵系统。本实用新型提供一种使用效果好的风电热泵系统。本实用新型包括风力发电机1,其特征在于风力发电机1的电能输出端口与电子整流器2的电能输入端口相连,电子整流器2的电能输出端口分别与第二电子开关阀22一端、第一电子开关阀21一端相连,第二电子开关阀22另一端与蓄电池组3相连,第一电子开关阀21另一端与电力逆变器4输入端相连,蓄电池组3通过电力逆变器4接电动机5的电能输入端口,电动机5的动力输出端口与压缩机6的动力输入端口相连,压缩机6的低压气阀一端与四通转向阀7的第一端口相连。

Description

一种风电热泵系统
技术领域
本实用新型属于风电资源利用技术领域,尤其涉及一种风电热泵系统。
背景技术
现在由于风电的快速发展,现在出现两方面的问题:第一,风电利用形式
单一,缺乏有效的风电消纳。第二,风能和地能用于采暖、空调符合现在的“温度对口、梯级利用”的科学用能原则,属于低品位可再生清洁能源,拥有巨大的应用市场和前景,其开发和有效利用越来越受到广泛的重视。
地源热泵利用的能源大都储存于地表,地表包含丰富的地热水源和土壤地
热资源,属于可再生能源利用技术。地源热泵本身具有高效节能、低运行成本和良好的社会环保效益等优点。地源热泵利用的水资源和地热资源储量丰富,能源能够回收,但是单一的利用地能资源会因地域差异带来的冬夏负荷差异造成地热资源的不平衡,对生态环境有一定的影响。对于风能的等可再生能源的加入能更极大的改善这种状况,对于风能热泵系统的研究也越来越受到广泛的重视。
蓄电储能系统能够平滑风电场的功率波动,用储能系统提高风电并网电能质量,储能系统用来优化风电经济性。并且由于电网的高负担性,根据新的电网规则要求,风电系统已经可以脱离电网。
发明内容
本实用新型就是针对上述问题,提供一种使用效果好的风电热泵系统。
为实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案,本实用新型包括风力发电机1,其特征在于风力发电机1的电能输出端口与电子整流器2的电能输入端口相连,电子整流器2的电能输出端口分别与第二电子开关阀22一端、第一电子开关阀21一端相连,第二电子开关阀22另一端与蓄电池组3相连,第一电子开关阀21另一端与电力逆变器4输入端相连,蓄电池组3通过电力逆变器4接电动机5的电能输入端口,电动机5的动力输出端口与压缩机6的动力输入端口相连,压缩机6的低压气阀一端与四通转向阀7的第一端口相连,四通转向阀7的第二端口接第二制冷剂-水换热器10的第一端口相连,第二制冷剂-水换热器10的第二端口接第一制冷剂-水换热器9第一端口,第一制冷剂-水换热器9第二端口通过节流单元8接四通转向阀7的第三端口,四通转向阀7的第四端口接压缩机6的高压气阀一端;
第一制冷剂-水换热器9第三端口通过第一开关阀23接回灌井15,第一制冷剂-水换热器9第四端口依次通过第二开关阀24、第二水泵17接抽水井14内的第一水泵16;
第二制冷剂-水换热器10的第三端口依次通过第三开关阀25、第六水泵接蓄能换热器13的内循环水输入端口,第二制冷剂-水换热器10的第四端口依次通过第四开关阀26、第十开关阀32接蓄能换热器13的内循环水输出端口;
蓄能换热器13的外循环水输出端口通过第三水泵18接水-水换热器12第一端口,蓄能换热器13的外循环水输入端口通过第九开关阀31接水-水换热器12第二端口,水-水换热器12第三端口依次通过第八开关阀30、第四水泵19接蓄热/蓄冷水箱11的进水口,水-水换热器12第四端口接蓄热/蓄冷水箱11的出水口;蓄热/蓄冷水箱11的供水口通过第五开关阀27接供水管,蓄热/蓄冷水箱11的回水口依次通过第六开关阀28、第五水泵20接供水管。
作为一种优选方案,本实用新型所述蓄电池组3上连接有电池电量监测表33。
作为另一种优选方案,本实用新型所述第二水泵17与抽水井14之间的管路上设置有除砂过滤器35。
作为另一种优选方案,本实用新型所述蓄电池组为锂蓄电池组。
另外,本实用新型所述除砂过滤器35与抽水井14之间的管路上设置有水流量计34。
本实用新型有益效果。
本实用新型蓄电池组能够将不稳定的风能转换为驱动电源,能够有效解决风电的消纳利用问题;实现风电的全季节利用,减少消费和环境污染,提高了系统能效比和运行可靠性。
本实用新型以地下水源作为低温热源,通过蓄能换热器进行储存。释放时通过水泵,开关阀通过水-水换热器进入蓄热/蓄冷水箱进行暂时储存。
本实用新型四通转换阀7便于供热供冷工况的转变。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本实用新型结构示意图。
具体实施方式
如图所示,本实用新型包括风力发电机1,风力发电机1的电能输出端口与电子整流器2的电能输入端口相连,电子整流器2的电能输出端口分别与第二电子开关阀22一端、第一电子开关阀21一端相连,第二电子开关阀22另一端与蓄电池组3相连,第一电子开关阀21另一端与电力逆变器4输入端相连,蓄电池组3通过电力逆变器4接电动机5的电能输入端口,电动机5的动力输出端口与压缩机6的动力输入端口相连,压缩机6的低压气阀一端与四通转向阀7的第一端口相连,四通转向阀7的第二端口接第二制冷剂-水换热器10的第一端口相连,第二制冷剂-水换热器10的第二端口接第一制冷剂-水换热器9第一端口,第一制冷剂-水换热器9第二端口通过节流单元(可采用电子膨胀阀)8接四通转向阀7的第三端口,四通转向阀7的第四端口接压缩机6的高压气阀一端;
第一制冷剂-水换热器9第三端口通过第一开关阀23接回灌井15,第一制冷剂-水换热器9第四端口依次通过第二开关阀24、第二水泵17接抽水井14内的第一水泵16;
第二制冷剂-水换热器10的第三端口依次通过第三开关阀25、第六水泵接蓄能换热器13的内循环水输入端口,第二制冷剂-水换热器10的第四端口依次通过第四开关阀26、第十开关阀32接蓄能换热器13的内循环水输出端口;
蓄能换热器13的外循环水输出端口通过第三水泵18接水-水换热器12第一端口,蓄能换热器13的外循环水输出端口通过第九开关阀31接水-水换热器12第二端口,水-水换热器12第三端口依次通过第八开关阀30、第四水泵19接蓄热/蓄冷水箱11的进水口,水-水换热器12第四端口通过阀门29接蓄热/蓄冷水箱11内的出水口;蓄热/蓄冷水箱11的供水口通过第五开关阀27接供水管,蓄热/蓄冷水箱11的回水口依次通过第六开关阀28、第五水泵20接供水管。
所述蓄电池组3上连接有电池电量监测表33。电池电量检测表检测到满电状态,可控制第一电子开关阀21;第二电子开关阀22,使压缩机6直接由风力发电机驱动。
所述第二水泵17与抽水井14之间的管路上设置有除砂过滤器35。
所述除砂过滤器35与抽水井14之间的管路上设置有水流量计34。
所述风力发电机可采用水平轴式风力发电机或垂直轴式风力机。电机形式可采用双馈感应型发电机,传动方式可采用齿轮传动方式或无齿轮箱直驱方式;塔架结构可采用衍架式塔架或是锥筒式塔架。
所述蓄电池组为锂蓄电池组。
所述蓄能换热器可采用上海邦典机电设备有限公司,型号为 UAK 300-51-31储能器。
所述蓄热/蓄冷水箱11蓄热时,热水由水-水换热器12换热,从蓄热/蓄冷水箱底部流入,通过内置管路进入水箱上部。蓄冷时,冷水由水-水换热器12换热,从蓄热/蓄冷水箱水箱下部进入,并从下部流出,对用户进行制冷水循环。
所述蓄热/蓄冷水箱可采用上海柯耐弗电气有限公司的HWT-400SPY-2B型缓冲储能水箱。
当在冬季需要供暖时,风力发电机1运行,风力发电机产生的电能通过电子整流器2输出,并经过电子开关阀22进入锂电池蓄电池组储存;电动机5通过风力发电机1或者蓄电池组的电源驱动压缩机6,在制热工况产生的热水从第二制冷剂-水换热器10输出,并在第六水泵的驱动下进入蓄能换热器13储存。地下水资源作为低温热源,从抽水井14由第一水泵16驱动与第一制冷剂-水换热器9交换热量;在供热工况下,蓄能换热器13内储存的热量经第三水泵18驱动、开关阀31与水-水换热器12交换热量,供暖热水通过水-水换热器12,开关阀30进入蓄热/蓄冷水箱11,并经开关阀27,供水管道进入热用户。
蓄能换热器13储存的热能可以保证了在无风时段或风力变化时段热水的稳定输出。蓄热/蓄冷水箱11满足系统的补水和定压。冬季供水温度为70℃,回水温度为50℃,夏季供水温度为7℃,回水温度为12℃。
当锂蓄电池组3处于满电状态时,此时风力发电机持续运行,风力发电机发电直接经由电子开关阀21、逆变器4驱动电动机5,第一制冷剂-水换热器9在第一水泵16、第二水泵17的驱动下,经抽水井14、除砂过滤器35、第二开关阀24、第一开关阀23进入回灌井15,组成回路将地下水资源的热量进行输送。制取的供暖热水在第六水泵的驱动下经开关阀25、第十开关阀32、第四开关阀26组成的回路进入到蓄能换热器13储存。热水回路经蓄能换热器13、第三水泵18、第九开关阀、水-水换热器、经第四水泵、第八开关阀、与蓄热/蓄冷水箱组成回路进行循环。
当锂蓄电池组3处于未处于满电状态时,此时风力发电机持续运行或者波动间歇运行,驱动电源为锂蓄电池组储存的化学能。风力发电机发电经由整流器2、电子开关阀22、锂蓄电池组3,锂蓄电池组经逆变器4驱动电动机5,第一制冷剂-水换热器9在第一水泵16、第二水泵17的驱动下,经抽水井14、除砂过滤器35、第二开关阀24、第一开关阀23进入回灌井15,将地下水资源的低温热水进行输送,与第一制冷剂-水换热器9进行换热。制取的制冷冷水在第六水泵17的驱动下经开关阀25、第十开关阀32、第四开关阀26组成回路,进入到蓄能换热器13储存。冷水回路经蓄能换热器13、第三水泵18、第九开关阀、水-水换热器,经第四水泵、第八开关阀与蓄热/蓄冷水箱组成回路进行循环。
可以理解的是,以上关于本实用新型的具体描述,仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换,以达到相同的技术效果;只要满足使用需要,都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种风电热泵系统,包括风力发电机(1),其特征在于风力发电机(1)的电能输出端口与电子整流器(2)的电能输入端口相连,电子整流器(2)的电能输出端口分别与第二电子开关阀(22)一端、第一电子开关阀(21)一端相连,第二电子开关阀(22)另一端与蓄电池组(3)相连,第一电子开关阀(21)另一端与电力逆变器(4)输入端相连,蓄电池组(3)通过电力逆变器(4)接电动机(5)的电能输入端口,电动机(5)的动力输出端口与压缩机(6)的动力输入端口相连,压缩机(6)的低压气阀一端与四通转向阀(7)的第一端口相连,四通转向阀(7)的第二端口接第二制冷剂-水换热器(10)的第一端口相连,第二制冷剂-水换热器(10)的第二端口接第一制冷剂-水换热器(9)第一端口,第一制冷剂-水换热器(9)第二端口通过节流单元(8)接四通转向阀(7)的第三端口,四通转向阀(7)的第四端口接压缩机(6)的高压气阀一端;
第一制冷剂-水换热器(9)第三端口通过第一开关阀(23)接回灌井(15),第一制冷剂-水换热器(9)第四端口依次通过第二开关阀(24)、第二水泵(17)接抽水井(14)内的第一水泵(16);
第二制冷剂-水换热器(10)的第三端口依次通过第三开关阀(25)、第六水泵接蓄能换热器(13)的内循环水输入端口,第二制冷剂-水换热器(10)的第四端口依次通过第四开关阀(26)、第十开关阀(32)接蓄能换热器(13)的内循环水输出端口;
蓄能换热器(13)的外循环水输出端口通过第三水泵(18)接水-水换热器(12)第一端口,蓄能换热器(13)的外循环水输入端口通过第九开关阀(31)接水-水换热器(12)第二端口,水-水换热器(12)第三端口依次通过第八开关阀(30)、第四水泵(19)接蓄热/蓄冷水箱(11)的进水口,水-水换热器(12)第四端口接蓄热/蓄冷水箱(11)的出水口;蓄热/蓄冷水箱(11)的供水口通过第五开关阀(27)接供水管,蓄热/蓄冷水箱(11)的回水口依次通过第六开关阀(28)、第五水泵(20)接供水管。
2.根据权利要求1所述一种风电热泵系统,其特征在于所述蓄电池组(3)上连接有电池电量监测表(33)。
3.根据权利要求1所述一种风电热泵系统,其特征在于所述第二水泵(17)与抽水井(14)之间的管路上设置有除砂过滤器(35)。
4.根据权利要求1所述一种风电热泵系统,其特征在于所述蓄电池组为锂蓄电池组。
5.根据权利要求3所述一种风电热泵系统,其特征在于所述除砂过滤器(35)与抽水井(14)之间的管路上设置有水流量计(34)。
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