CN214841824U - 一种基于多能互补的区域供冷供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于多能互补的区域供冷供热系统，包括冷热水源、可工作于制冷或制热模式的热泵机组和用户换热器组，所述冷热水源与热泵机组之间通过水源侧循环管路相连接，所述热泵机组和用户换热器组之间通过用户侧循环管路相连接，还包括为所述热泵机组供电的供电系统，所述冷热水源包括地表水源和火电厂热水源，所述供电系统包括市电系统、风力发电系统和光伏发电系统。充分利用火电厂余热资源和地表水资源，降低碳排量，提高系统可靠性，利用可再生能源提高了资源利用率，降低了成本。

Description

一种基于多能互补的区域供冷供热系统

技术领域

本实用新型涉及一种空调系统，具体涉及一种基于多能互补的区域供冷供热系统。

背景技术

因地域原因，我国南方多数城市尚未开展集中供暖，但随着人民对生活品质要求的逐渐提高，并考虑到南方夏季高温时间较长，开展区域集中供冷供热已成为我国诸多高层次城市新建区建设的选择。在“碳中和”目标下，应加快推进电气化水平，充分利用可再生能源和余热资源开展综合能源服务，降低一次能源消耗，提升城市生活品质。

目前的城市供冷供热系统存在以下缺点和问题：

1)天然气分布式多联供项目受限于燃气价格、关键设备依赖进口、上网电价依赖补贴、运行维护要求高等原因，导致多数项目经济性不好；

2)我国现有的电源结构中燃煤装机仍超过50％，但机组利用小时数普遍偏低，多数电厂处于亏损状态，但大容量高效煤电机组一段时间内仍需起到调峰和保证能源安全的作用，亟需通过能源的外送盘活现有煤电存量资产；

3)终端供能站清洁能源利用率较低，设备设施年利用小时数较低，系统可靠性较低，多能互补理念尚未充分实现；

4)能源行业强调以生产为导向，存在“重发轻供不管用”的传统，缺乏用户信息和数据解析能力，导致供需失衡，能源生产、输送和使用损耗较大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种资源利用率高、系统可靠性高的基于多能互补的区域供冷供热系统，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于多能互补的区域供冷供热系统，包括冷热水源、可工作于制冷或制热模式的热泵机组和用户换热器组，所述冷热水源与热泵机组之间通过水源侧循环管路相连接，所述热泵机组和用户换热器组之间通过用户侧循环管路相连接，还包括为所述热泵机组供电的供电系统，所述冷热水源包括地表水源和火电厂热水源，所述供电系统包括市电系统、风力发电系统和光伏发电系统。

优选地，所述水源侧循环管路包括与热泵机组相连的共用管道、与火电厂热水源相连的热水管道，以及与地表水源相连的地表水管道，所述热水管道、地表水管道通过切换阀与所述共用管道相连接。

优选地，还包括仅工作于制冷模式的单冷机组，所述单冷机组通过水源侧循环管路与地表水源相连接，所述单冷机组通过用户侧循环管路与用户换热器组相连接。

更优地，还包括冷却塔，所述热泵机组和单冷机组还通过冷却循环管路与冷却塔相连接。

更优地，所述用户侧循环管路上还设有分水器和集水器，循环水从所述热泵机组和/或单冷机组经过分水器流向用户换热器组，循环水从用户换热器组经过集水器流回所述热泵机组和/或单冷机组。

更优地，还包括蓄冷热罐，所述分水器和集水器还分别通过蓄能循环管路与蓄冷热罐相连接。

更优地，所述热泵机组、单冷机组和蓄冷热罐设于区域能源站内。

更优地，所述区域能源站有多个。

更优地，所述风力发电系统和光伏发电系统设于区域能源站的屋顶及空余位置。

更优地，还包括用于对所述冷热水源、供电系统、区域能源站和用户换热器组进行数据采集和集中管控的智慧能源管控系统。

如上所述，本实用新型是一种基于多能互补的区域供冷供热系统，具有以下有益效果：

本实用新型的一种基于多能互补的区域供冷供热系统，包括冷热水源、可工作于制冷或制热模式的热泵机组和用户换热器组，所述冷热水源与热泵机组之间通过水源侧循环管路相连接，所述热泵机组和用户换热器组之间通过用户侧循环管路相连接，还包括为所述热泵机组供电的供电系统，所述冷热水源包括地表水源和火电厂热水源，能够充分利用火电厂余热资源和地表水资源，降低碳排量，所述供电系统包括市电系统、风力发电系统和光伏发电系统，以市电系统为保障用电，充分利用风力发电和光伏发电，利用可再生能源提高了资源利用率，降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型区域供冷供热系统示意图。

图中：

1、水源侧循环管路 2、用户侧循环管路 3、冷却循环管路 4、蓄能循环管路

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示为本实用新型的一种基于多能互补的区域供冷供热系统，包括冷热水源、可工作于制冷或制热模式的热泵机组和用户换热器组，用户换热器组直接为用户供冷或供热，所述冷热水源与热泵机组之间通过水源侧循环管路1相连接，所述热泵机组和用户换热器组之间通过用户侧循环管路2相连接，还包括为所述热泵机组供电的供电系统，所述冷热水源包括地表水源和火电厂热水源，所述供电系统包括市电系统、风力发电系统和光伏发电系统。

在本实施例中，所述水源侧循环管路1包括与热泵机组相连的共用管道、与火电厂热水源相连的热水管道，以及与地表水源相连的地表水管道，所述热水管道、地表水管道通过切换阀与所述共用管道相连接。

在本实施例中，还包括仅工作于制冷模式的单冷机组，所述单冷机组通过水源侧循环管路1与地表水源相连接，所述单冷机组通过用户侧循环管路2与用户换热器组相连接。

在本实施例中，还包括冷却塔，所述热泵机组和单冷机组还通过冷却循环管路3与冷却塔相连接。

在本实施例中，所述用户侧循环管路2上还设有分水器和集水器，循环水从所述热泵机组和/或单冷机组经过分水器流向用户换热器组，循环水从用户换热器组经过集水器流回所述热泵机组和/或单冷机组。

在本实施例中，还包括蓄冷系统和蓄热系统，所述蓄冷系统和蓄热系统为一蓄冷热罐，所述分水器和集水器还分别通过蓄能循环管路4与蓄冷热罐相连接。

在本实施例中，所述热泵机组、单冷机组和蓄冷热罐设于区域能源站内，优选地，所述区域能源站有多个，能够满足用户换热器组使用。

在本实施例中，所述风力发电系统和光伏发电系统设于区域能源站的屋顶及空余位置，便于风力发电系统和光伏发电系统的架设和空间利用，所产生的电力由区域能源站内设备全部就地消纳，市电系统作为保障和补充，确保能源站用电安全。

在本实施例中，还包括用于对所述冷热水源、供电系统、区域能源站和用户换热器组进行数据采集和集中管控的智慧能源管控系统，所述智慧能源管控系统建立了智能微网监控平台，负责对上述系统进行数据采集和集中管控。

本实用新型区域供冷供热系统有两种工况，供热工况和供冷工况。

供热工况时，打开热水管道切换阀、关闭地表水管道切换阀，火电厂将20-30℃的低温热水通过水源侧循环管路1将其输送至区域能源站，区域能源站内的热泵机组吸收该低温热水的热量，将其降温至10℃左右通过水源侧循环管路1返回火电厂，热泵机组将吸收的热量通过压缩机做功升温后释放给从集水器返回的40℃低温热水，将其加热为50℃热水，并输送至分水器。

当蓄冷热罐不使用时，分水器内的热水将直接通过用户侧循环管路2输送至用户换热器组，到用户换热器组释放热量后，热水温度降低至40℃，并通过集水器回到热泵机组吸收热量，又变成50℃热水，如此循环。

当处于低谷电价时段，且系统判断出热泵机组有富余供热能力，将启动蓄热系统进行蓄热，此时蓄能循环管路4打开，分水器内的热水将通过用户侧循环管路2一部分输送至用户换热器组，一部分通过蓄能循环管路4输送至蓄冷热罐，蓄热罐中被置换出来的低温热水将同样返回集水器，然后回到热泵机组进行加热，如此循环，直至蓄冷热罐蓄满热水为止。

当处于峰值电价时段或热泵机组出力不足时，系统将自动启动蓄热系统进行放热，从蓄冷热罐向分水器中供应50℃热水，并将集水器中的部分低温热水返回蓄冷热罐，直至所蓄50℃热水全部用完为止，整个过程中将实现热泵机组与蓄冷热罐向用户同时供热。

当火电厂停机或减产等原因无法向区域能源站提供足够的低温热水时，地表水资源可作为火电厂余热资源的备用，此时，打开地表水管道与共用管道的切换阀，从地表水处抽取一定量的低温水作为热泵机组的热源，但由于地表水温度受环境影响较大，因此其仅在供热初期和末期作为应急使用。通过采用以火电厂余热资源为主热源，地表水资源为辅助热源的方式，充分考虑火电厂停机及“碳中和”导致的减产和退煤，采用双路热源保障，保证系统的持续稳定供热。

供冷工况时，主要采用地表水作为区域能源站热泵机组和单冷机组的冷却水，可为区域能源站提供冷却水，关闭热水管道与共用管道的切换阀、打开地表水管道与共用管道的切换阀，通过地表水管道和共用管道将30℃以下的冷却水输送至热泵机组和单冷机组，冷却水被加热至35℃左右返回地表水源；热泵机组和单冷机组的冷媒在水源侧释放热量后，回到用户侧再吸收热量，主要用于冷却从集水器返回的12℃冷水，将其降温5℃左右后输送至分水器。

当蓄冷热罐不使用时，分水器内5℃的冷水将通过用户侧循环管路2直接输送至用户换热器组，用户使用后变成12℃冷水，并经集水器返回热泵机组和单冷机组，再被降温至5℃左右，如此循环。

当处于低谷电价时段，且系统判断出热泵机组和单冷机组有富余供冷能力，将启动蓄冷系统进行蓄冷，此时分水器的5℃冷水将通过用户侧循环管路2一部分输送至用户换热器组，一部分通过蓄能循环管路4输送至蓄冷热罐，蓄冷罐中被置换出来的12℃冷水将同样返回集水器，然后回到热泵机组和单冷机组进行降温，如此循环，直至蓄冷热罐蓄满冷水为止。

当处于峰值电价时段或热泵机组和单冷机组出力不足时，系统将自动启动蓄冷系统释放冷能，从蓄冷热罐向分水器中供应5℃冷水，并将集水器中的部分12℃冷水返回蓄冷热罐，直至所蓄5℃冷水全部用完为止，整个过程中将实现热泵机组、单冷机组与蓄冷热罐向用户同时供冷。

区域能源站内的冷却塔作为地表水的备用冷却设施，当地表水温度过高导致热泵机组和单冷机组效率下降或无法启动时，将启动该冷却塔为热泵机组和单冷机组冷却，防止夏季地表水温度过高导致机组无法正常使用，从而保证系统可靠性。当供冷工况使用冷却塔时，可采用地表水为冷却塔补水，减少对城市自来水系统的消耗，降低用水成本，提高地表水输送管道的利用率。

智慧能源管控系统将建立智能微网监控平台，对该电力生产、输送和使用的全过程进行监控，通过智慧能源管控平台，建立用户数据画像，实现智能预测和智慧决策，将火电厂、地表水的资源输送，能源站内设备的优化调度控制，光伏发电、风力发电和市电的协调，输送管网平衡优化，用户的智能互动等多个环节打通，并可实现多个热源的解耦和多个能源站系统的集中管控及优化控制，避免了供需失衡和能源损失。

智慧能源管控系统还可以对设备、管网等进行智能监测和故障诊断充分发挥一体化平台管控优势，实现“源网荷储”的全局寻优、集中管控和供需平衡，提高系统能源利用率，降低供能成本，加快“碳中和”的进程。

上述实施方式仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。本实用新型还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于多能互补的区域供冷供热系统，包括冷热水源、可工作于制冷或制热模式的热泵机组和用户换热器组，所述冷热水源与热泵机组之间通过水源侧循环管路(1)相连接，所述热泵机组和用户换热器组之间通过用户侧循环管路(2)相连接，还包括为所述热泵机组供电的供电系统，其特征在于，所述冷热水源包括地表水源和火电厂热水源，所述供电系统包括市电系统、风力发电系统和光伏发电系统。

2.根据权利要求1所述的区域供冷供热系统，其特征在于，所述水源侧循环管路(1)包括与热泵机组相连的共用管道、与火电厂热水源相连的热水管道，以及与地表水源相连的地表水管道，所述热水管道、地表水管道通过切换阀与所述共用管道相连接。

3.根据权利要求1所述的区域供冷供热系统，其特征在于，还包括仅工作于制冷模式的单冷机组，所述单冷机组通过水源侧循环管路(1)与地表水源相连接，所述单冷机组通过用户侧循环管路(2)与用户换热器组相连接。

4.根据权利要求3所述的区域供冷供热系统，其特征在于，还包括冷却塔，所述热泵机组和单冷机组还通过冷却循环管路(3)与冷却塔相连接。

5.根据权利要求3所述的区域供冷供热系统，其特征在于，所述用户侧循环管路(2)上还设有分水器和集水器，循环水从所述热泵机组和/或单冷机组经过分水器流向用户换热器组，循环水从用户换热器组经过集水器流回所述热泵机组和/或单冷机组。

6.根据权利要求5所述的区域供冷供热系统，其特征在于，还包括蓄冷热罐，所述分水器和集水器还分别通过蓄能循环管路(4)与蓄冷热罐相连接。

7.根据权利要求6所述的区域供冷供热系统，其特征在于，所述热泵机组、单冷机组和蓄冷热罐设于区域能源站内。

8.根据权利要求7所述的区域供冷供热系统，其特征在于，所述区域能源站有多个。

9.根据权利要求7所述的区域供冷供热系统，其特征在于，所述风力发电系统和光伏发电系统设于区域能源站的屋顶及空余位置。

10.根据权利要求7所述的区域供冷供热系统，其特征在于，还包括用于对所述冷热水源、供电系统、区域能源站和用户换热器组进行数据采集和集中管控的智慧能源管控系统。

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