CN217178711U - 一种新能源微网冷暖电供应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新能源微网冷暖电供应系统，包括新能源电力发生装置和电力储存及供配电装置、新能源热能收集装置、能量转化装置、冷热量储存装置和用户端；所述的新能源电力发生装置产生的能量通过电力储存及供配电装置储存后，一部分直接供给用户端，另一部分给能量转化装置提供动力。本实用新型可独立运行，对外依存度低，适用于电力供应不稳以及偏远、寒冷的重要应用场所。整个过程为绿色能源，设备利用效率高，系统稳定性强。本实用新型由风、光、储、电热一体化综合配置，配置灵活，稳定性强；输出冷、热、电及生活用热水，配置全面，适用性强。

Description

一种新能源微网冷暖电供应系统

技术领域

本实用新型涉及新能源综合利用领域，特别涉及一种新能源微网冷暖电供应系统。

背景技术

清洁能源供暖是指利用天然气、电、地热、太阳能、风能、工业余热、清洁化燃煤、核能等清洁化能源，通过高效用能系统实现低排放、低能耗的取暖方式，近几年来，因为环境污染日益严重、社会资源日益匮乏，于是新能源受到市场和人们的关注。

当前，常用的清洁能源供暖方式有低温平板太阳能集热方式供暖、以地热能为冷/热源通过地源热泵系统供冷/暖、工业余热综合利用供暖、天然气分布式能源冷/热/电联供系统。

低温平板太阳能集热方式供暖，由于其自身的保温性能和集热方式，低温平板太阳能集热方式瞬时效率截距较低，热损系数较大，尤其在寒冷地区和电力供应不足的地区，容易发生设备故障或供应效率较低，无法有效提高供暖保证率，而且使用率低。

以地热能为冷/热源通过地源热泵系统供冷/暖，应用较常规的是初级浅层地热能，其本质原理是逆卡诺循环。利用地表外热层下部常温层温度基本恒定的特点，通过闭合U型管或者平面浅层循环的方式，从地下取出冷量/热量用于建筑物供冷/暖，在实际运行过程中，不考虑偏远地区施工难度大成本高的因素，在寒冷地区，由于夏季冷负荷低，冬季供暖时间长，在一个供暖/供冷季循环下，热负荷与冷负荷相差较大，无法实现冷热平衡的完美运行模式，长此下去，导致地埋管区域温度失去平衡，影响地源热泵机组的运行效率。另外，由于其本身电能消耗较大，需要稳定的电力供应，确保机组运行，对于缺少电力的偏远地区，满足其稳定运行，需要配套的微网系统比较大，影响项目整体经济性。

天然气分布式能源的冷/热/电联供系统，以及工业余热的利用系统，属于清洁能源供暖，但在气源供应稳定性上，以及天然气分布式能源的冷/热/电联供系统核心设备的选用上有一定的依赖性。而工业余热利用系统，是以工业项目为依托，自身独立性较差。

实用新型内容

为了克服现有系统运行效率低、系统独立性差、对外部依赖性强且系统冷热不平衡的问题。本实用新型提供了一种新能源微网冷暖电供应系统，本实用新型可以更好稳定的解决寒冷、偏远地区的日常生活保障问题，如边防、基站等人员长期居住，但条件比较艰苦的环境。

本实用新型采用的技术方案为：

一种新能源微网冷暖电供应系统，包括新能源电力发生装置和电力储存及供配电装置、新能源热能收集装置、能量转化装置、冷热量储存装置和用户端；所述的新能源电力发生装置产生的能量通过电力储存及供配电装置储存后，一部分直接供给用户端，另一部分给能量转化装置提供动力；

所述的新能源热能收集装置收集的热能一部分通过生活热水加热器加热后输送到生活热水箱，所述的生活热水箱给用户端输送热水；

所述的新能源热能收集装置剩余部分热能通过能量转化装置输送到冷热量储存装置，最后从冷热量储存装置输出，输送至用户端。

所述地新能源电力发生装置包括太阳能光伏发电、风力发电及电储能配合使用。

所述的新能源热能收集装置包括中低温槽式集热系统和导热传输管道组成。

所述的中低温槽式集热系统包括多个并联设置的槽式集热器，所述的槽式集热器两端均设有阀门。

所述的能量转化装置包括能量转化器、吸收式热泵和冷热循环泵，所述的能量转化器与吸收式热泵连接，所述的吸收式热泵与冷热循环泵连接，所述的冷热循环泵与冷热量储存装置的蓄冷热水箱连接；所述的能量转化器和吸收式热泵均与新能源热能收集装置中的导热传输管道连通。

所述的能量转化器与电力储存及供配电装置电连接。

所述的生活热水加热器通过生活热水循环泵与生活热水箱连接，所述的生活热水箱通过生活热水输送泵给用户端输送热水。

所述的冷热量储存装置包括蓄冷热水箱和供冷热循环泵，所述的蓄冷热水箱通过供冷热循环泵和冷热水输送管道给用户端供能。

所述的蓄冷热水箱为具有分层储存功能的蓄冷热水箱。

所述的蓄冷热水箱对跨期的能量进行储存，其跨期的时间为20-30d。

本实用新型的有益效果为 ：

本实用新型中，以新能源热能收集装置及新能源电力发生装置为能量收集手段，并通过合理储存综合利用，避免了目前常规新能源供冷暖系统运行效率低、系统独立性差对外部依赖性强、系统冷热不平衡等问题。本实用新型可以更好稳定的解决寒冷、偏远地区的日常生活保障问题，如边防、基站等人员长期居住，但条件比较艰苦的环境。最终可通过新能源微网冷暖电供应系统实现冷暖电及生活热水的可靠供应。

本实用新型可独立运行，对外依存度低，适用于电力供应不稳以及偏远、寒冷的重要应用场所。

本实用新型整个过程为绿色能源，设备利用效率高，系统稳定性强。

本实用新型同样采用逆卡诺循环工作原理的吸收式热泵，不受地下埋管冷热不平衡问题影响。

本实用新型由风、光、储、电热一体化综合配置，配置灵活，稳定性强；输出冷、热、电及生活用热水，配置全面，适用性强。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型结构示意框图。

图中，附图标记为：1、中低温槽式集热系统；2、导热传输管道；201、导热传输进口管道；202、导热传输出口管道；3、能量转化器；4、吸收式热泵；5、冷热水循环泵；6、生活热水加热器；7、生活热水循环泵；8、新能源电力发生装置；9、电力储存及供配电装置；10、蓄冷热水箱；11、供冷热水循环泵；12、冷热水输送管道；13、用户端；14、生活热水箱；15、生活热水输送泵。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有系统运行效率低、系统独立性差、对外部依赖性强且系统冷热不平衡的问题。本实用新型提供了如图1所示的一种新能源微网冷暖电供应系统，本实用新型可独立运行，对外依存度低，适用于电力供应不稳以及偏远、寒冷的重要应用场所。本实用新型整个过程为绿色能源，设备利用效率高，系统稳定性强。本实用新型同样采用逆卡诺循环工作原理的吸收式热泵，不受地下埋管冷热不平衡问题影响。本实用新型由风、光、储、电热一体化综合配置，配置灵活，稳定性强；输出冷、热、电及生活用热水，配置全面，适用性强。

一种新能源微网冷暖电供应系统，包括新能源电力发生装置8和电力储存及供配电装置9、新能源热能收集装置、能量转化装置、冷热量储存装置和用户端13；所述的新能源电力发生装置8产生的能量通过电力储存及供配电装置9储存后，一部分直接供给用户端13，另一部分给能量转化装置提供动力；

所述的新能源热能收集装置收集的热能一部分通过生活热水加热器6加热后输送到生活热水箱14，所述的生活热水箱14给用户端13输送热水；

所述的新能源热能收集装置剩余部分热能通过能量转化装置输送到冷热量储存装置，最后从冷热量储存装置输出，稳定的输送至用户端13。

本实用新型中，用户端13位于寒冷、偏远地区的日常生活场所，如边防、基站等人员长期居住的地方，条件比较艰苦的环境。给这些场所供冷热水和供电。

本实用新型中用户端13包括供冷暖设备、供冷热水设备和用电设备；供冷、暖设备优选为中央空调、风机盘管或暖气片。用电设备包括日常办公用电和生活用电所需的设备。冷热水设备提供生活用的冷热水。

本实用新型中，以新能源热能收集装置及新能源电力发生装置8能量收集手段，并通过合理储存综合利用，避免了目前常规新能源供冷/暖系统运行效率低、系统独立性差对外部依赖性强、系统冷热不平衡等问题。本实用新型可以更好稳定的解决寒冷、偏远地区的日常生活保障问题，如边防、基站等人员长期居住，但条件比较艰苦的环境。最终可通过新能源微网冷暖电供应系统实现冷暖电及生活热水的可靠供应。

本实用新中，新能源微网可独立运行，对外依存度低，适用于电力供应不稳以及偏远、寒冷的重要应用场所。本实用新型中，新能源微网包括新能源电力发生装置8和电力储存及供配电装置9，电力储存及供配电装置9至少包括储能装置、配电柜和控制装置，储能装置能将新能源电力发生装置8来的能量进行储存，配电柜通过控制装置给需要供电的用户端13供电；当储能装置储存的能量过剩的时候，可以给其他需要供电的设备提供电能。

本实用新型整个过程为绿色能源，设备利用效率高，系统稳定性强。本实用新型同样采用逆卡诺循环工作原理的吸收式热泵，不受地下埋管冷热不平衡问题影响。本实用新型由风、光、储、电热一体化综合配置，配置灵活，稳定性强；输出冷、热、电及生活用热水，配置全面，适用性强。

实施例2：

基于实施例1的基础上，本实施例中，优选的，所述地新能源电力发生装置8包括太阳能光伏发电、风力发电及电储能配合使用。

本实用新型中，不同类型的发电量，根据使用地太阳能及风力资源条件进行配比。根据综合资源条件配置储能的装置，保证使用地用能需求。

本实用新型中，风力发电量需满足使用地夜间基本负荷，优选的，选取使用第夜间基本负荷的1-1.5倍，以保证储能的装置调峰作用稳定可靠。

本实用新型中，储能的装置满足使用地最大使用负荷的输出能力，以及最大负荷条件下的输出时间。

优选的，所述的新能源热能收集装置包括中低温槽式集热系统1和导热传输管道2组成。

本实用新型中，中低温槽式集热系统1的两端通过导热传输管道2连通。

本实用新型中，中低温槽式集热系统1中的中低温的范围为100-300℃。中低温的温度根据实际需求进行确定，本实用新型中优选为120℃、130℃、150℃、180℃、200℃、250℃、280℃。

优选的，所述的中低温槽式集热系统1包括多个并联设置的槽式集热器，所述的槽式集热器两端均设有阀门。阀门的开关确定槽式集热器集热后的走向。

本实用新型中，槽式集热器进行热发电技术是将低密度太阳能聚集起来，通过换热设备将热量传给传热介质产生高温蒸汽，然后驱动传统发电设备产生电能的新技术。太阳能热发电技术与其他发电技术相比经济性好、投资少、电价低，而发电方式与传统发电方式相同，对电网影响小，无需专用技术改造即可入网，原料无高污染、高能耗工序，在环保和节能方面有大优势。本实用新型中，槽式集热器为现有成熟的技术，本实用新型中将不再进行进一步的说明。

本实用新型中，槽式集热器优选为轻型钢结构铆接结构。热量收集采用低凝点低挥发性热媒，稳定传导系统收集热量，避免了常规太阳能集热装置在寒冷地区使用的爆管、冻结等故障。

优选的，所述的能量转化装置包括能量转化器3、吸收式热泵4和冷热循环泵5，所述的能量转化器3与吸收式热泵4连接，所述的吸收式热泵4与冷热循环泵5连接，所述的冷热循环泵5与冷热量储存装置的蓄冷热水箱10连接；所述的能量转化器3和吸收式热泵4均与新能源热能收集装置中的导热传输管道2连通。

优选的，所述的能量转化器3与电力储存及供配电装置9电连接。

本实用新型中，电力储存及供配电装置9输出的电能给能量转化器3提供了运行的动力。

本实用新型中，吸收式热泵4、各个循环泵均为现有技术，本实用新型中将不再进行进一步的说明。电力储存及供配电装置9为现有成熟技术，本实用新型中将不再进行进一步的说明。

本实用新型中，能量转化器3为现有成熟的技术，本实用新型中将不再进行进一步的说明。本实用新型中，能量转化器3优选为加热器。本实用新型将用其将收集到的热量及电能合理利用，转化为用户端13所需的冷量或热量。能量转化器3及吸收式热泵4在供热期间及供冷期间均能够发挥作用，提高了整体设备的利用效率及能量供应稳定性。

本实用新型中，能量转化器3，是以电能为动力，在新能源电力发生装置8输出有富裕时，全力输出回收能量，减少新能源电力发生装置8弃电，提高系统使用效率。

本实用新型中，吸收式热泵4，是新能源电力发生装置8输出电力为引导，以新能源热能收集装置8输出热量为动力，在供冷期通过逆卡诺循环原理提供冷量；在供热期作为换热器，将新能源热能收集装置8输出热量转化为用户端13需要温度参数。

优选的，所述的生活热水加热器6通过生活热水循环泵7与生活热水箱14连接，所述的生活热水箱14通过生活热水输送泵15给用户端13输送热水。

优选的，所述的冷热量储存装置包括蓄冷热水箱10和供冷热循环泵11，所述的蓄冷热水箱10通过供冷热循环泵11和冷热水输送管道12稳定的给用户端13供能。

本实用新型中，冷热量储存装置是将能量转化装置所转化的冷热量进行储存缓冲，确保用户端13稳定输出。

优选的，所述的蓄冷热水箱10为具有分层储存功能的蓄冷热水箱。在系统负荷较大时，逐步使用存储能量，不会无故浪费储存下来的能量。蓄冷热水箱10优选埋地设置，不占用空间，与能量收集装置近距离布置同时减少能量损失。

优选的，所述的蓄冷热水箱10对跨期的能量进行储存，其跨期的时间为20-30d。

本实用新型中，蓄冷热水箱10具有一定的跨期的能量储存能力，以确保能量供应的稳定性。具有分层储存功能的蓄冷热水箱10能有效的利用储存下来的能量，不会造成浪费。

本实用新型具体连接关系为：

本实用新型中，导热传输管道2包括导热传输进口管道201和导热传输出口管道202。中低温槽式集热系统1出口与导热传输进口管道201连接，导热传输出口管道202与中低温槽式集热系统1进口连接。

导热传输进口管道201与导热传输出口管道202之间并联连接了三路管线，第一路管线通过阀门与能量转换器3连接，能量转换器3出口与吸收式热泵4左端进口连接，吸收式热泵4右端出口与蓄冷热水箱10进口连接，蓄冷热水箱10左端出口通过冷热水循环泵5与吸收式热泵4连接；吸收式热泵4的左端出口与导热传输出口管道202连接； 蓄冷热水箱10右端出口通过冷热水输送管道12与用户端13连接，冷热水输送管道12上设有供冷热水循环泵11。其中，通过蓄冷热水箱10给用户端13提供冷热水。

第二路管线通过阀门与生活热水加热器6左端进口连接，生活热水加热器6左端出口与导热传输出口管道202连接；生活热水加热器6右端出口与生活热水箱14进口连接；生活热水箱14右端出口通过生活热水输送泵15与用户端13连接。生活热水箱14左端出口通过生活热水循环泵7与生活热水加热器6连接。其中，通过生活热水箱14稳定的给用户端13供热水。

第三路管线为旁通管线，设在导热传输进口管道201和导热传输出口管道202之间旁通管线上设有一个旁通阀门；导热传输出口管道202上设有循环泵，在不需要对用户端13进行能量供应的时候，打开旁通阀们，中低温槽式集热系统1、导热传输进口管道201和导热传输出口管道202自己形成一个闭环。

中低温槽式集热系统1收集热量，并通过导热传输管道2将热量送分三路输送，需要给哪路输送，打开哪路上对应的阀门。

本实用新型中，新能源电力发生装置8与电力储存及供配电装置9连接，所述的电力储存及供配电装置9分别与用户端13和能量转化器3电连接。新能源电力发生装置8发电并储存在电力储存及供配电装置9内，通过电力储存及供配电装置9内的配电柜给用户端13进行稳定的供电。当电力储存及供配电装置9内储存的电量富足时，给能量转化器3供电，尽量做到不浪费能量。

本实用新型中，涉及的阀门优选为手动阀门，简约成本，且操作方便。也可以为电动阀门，配合控制装置进行电动阀门的控制，来给用户端13进行有效稳定的供应能量。

如图1所示，本实用新型提供的系统主要热量由中低温槽式集热系统1收集，利用其跟踪集热，设备整体热效率高的特点，提高系统整体热效率。其收集的热量通过导热传输管道2将热量送至吸收式热泵4。本实用新型中能量转化器3和用户端13所需电力均来自于新能源电力发生装置8，并通过电力储存及供配电装置9调节系统输出的稳定性。

在供暖期，吸收式热泵4不消耗电力，作为换热设备将中低温槽式集热系统1收集的热量通过冷热水循环泵5与水换热，换热后储存在蓄冷热水箱10内，用户端13所需热量由供冷热水循环泵11供给。

本实施例的供热运行过程中，还会出现新能源电力发生装置8送出的电量富裕，为减少新能源电力发生装置8的弃电，本系统设置能量转化器3，将富裕电量转化为供暖所需热量在蓄冷热水箱10内进行储存以备在资源条件较差时段供暖效果维持。

在供冷期，吸收式热泵4消耗少量电力，通过逆卡诺循环原理将中低温槽式集热系统1收集的热量用作推动力，将冷热水循环泵5送来的水进一步降低温度，换热后储存在蓄冷热水箱10内，用户端13所需冷量由供冷热水循环泵11供给。

本实施例的供冷运行过程中，也会出现新能源电力发生装置8送出的电量富裕，为减少新能源电力发生装置8的弃电，本系统设置能量转化器3，通过吸收式热泵4将富裕电量转化为供冷所需冷量在蓄冷热水箱10内进行储存以备在资源条件较差时段供冷效果维持。

进一步需要注意的是，系统设置集中控制模块，优先确保生活热水供应系统满足日常生活需要。生活热水供应是将中低温槽式集热系统1收集的热量的一部分通过生活热水加热器6进行换热，并通过生活热水箱14和生活热水输送泵15确保用户端13生活热水使用。

进一步的，为保证整个系统运行，新能源电力发生装置8合理配置不同形式发电装置（比如风力发电、煤炭发电、太阳能光伏发电、储能），以互相补充发电量的不足，同时兼顾用户端13用电需求，使新能源微网冷暖电供应系统冷、暖、电均可靠供应。

以上举例仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。本实用新型中未详细描述的装置结构及其方法步骤均为现有技术，本实用新型中将不再进行进一步的说明。

Claims (10)

1.一种新能源微网冷暖电供应系统，其特征在于：包括新能源电力发生装置（8）和电力储存及供配电装置（9）、新能源热能收集装置、能量转化装置、冷热量储存装置和用户端（13）；所述的新能源电力发生装置（8）产生的能量通过电力储存及供配电装置（9）储存后，一部分直接供给用户端（13），另一部分给能量转化装置提供动力；

所述的新能源热能收集装置收集的热能一部分通过生活热水加热器（6）加热后输送到生活热水箱（14），所述的生活热水箱（14）给用户端（13）输送热水；

所述的新能源热能收集装置剩余部分热能通过能量转化装置输送到冷热量储存装置，最后从冷热量储存装置输出，输送至用户端（13）。

2.根据权利要求1所述的一种新能源微网冷暖电供应系统，其特征在于：所述的新能源电力发生装置（8）包括太阳能光伏发电、风力发电及电储能配合使用。

3.根据权利要求1所述的一种新能源微网冷暖电供应系统，其特征在于：所述的新能源热能收集装置包括中低温槽式集热系统（1）和导热传输管道（2）。

4.根据权利要求3所述的一种新能源微网冷暖电供应系统，其特征在于：所述的中低温槽式集热系统（1）包括多个并联设置的槽式集热器，所述的槽式集热器两端均设有阀门。

5.根据权利要求1所述的一种新能源微网冷暖电供应系统，其特征在于：所述的能量转化装置包括能量转化器（3）、吸收式热泵（4）和冷热循环泵（5），所述的能量转化器（3）与吸收式热泵（4）连接，所述的吸收式热泵（4）与冷热循环泵（5）连接，所述的冷热循环泵（5）与冷热量储存装置的蓄冷热水箱（10）连接；所述的能量转化器（3）和吸收式热泵（4）均与新能源热能收集装置中的导热传输管道（2）连通。

6.根据权利要求5所述的一种新能源微网冷暖电供应系统，其特征在于：所述的能量转化器（3）与电力储存及供配电装置（9）电连接。

7.根据权利要求1所述的一种新能源微网冷暖电供应系统，其特征在于：所述的生活热水加热器（6）通过生活热水循环泵（7）与生活热水箱（14）连接，所述的生活热水箱（14）通过生活热水输送泵（15）给用户端（13）输送热水。

8.根据权利要求1所述的一种新能源微网冷暖电供应系统，其特征在于：所述的冷热量储存装置包括蓄冷热水箱（10）和供冷热循环泵（11），所述的蓄冷热水箱（10）通过供冷热循环泵（11）和冷热水输送管道（12）给用户端（13）供能。

9.根据权利要求8所述的一种新能源微网冷暖电供应系统，其特征在于：所述的蓄冷热水箱（10）为具有分层储存功能的蓄冷热水箱。

10.根据权利要求8所述的一种新能源微网冷暖电供应系统，其特征在于：所述的蓄冷热水箱（10）对跨期的能量进行储存，其跨期的时间为20-30d。

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