CN217403232U - 多源联合储能供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多源联合储能供热系统，所述多源联合储能供热系统包括：多源发电装置、电能转换装置、蓄热储能装置和热交换装置，电能转换装置与多源发电装置相连，以用于将多源发电装置输出的电能转换为热能，热能用于加热通过电能转换装置的换热介质，电能转换装置具有高温介质输出端和低温介质输入端，蓄热储能装置与高温介质输出端和低温介质输入端相连，蓄热储能装置用于向电能转换装置输入换热介质，以及储存电能转换装置加热的换热介质，热交换装置与高温介质输出端和低温介质输入端相连，热交换装置还与蓄热储能装置相连。因此，通过增设电能转换装置、蓄热储能装置和热交换装置，从而避免冗余电能的浪费，进而提高能源的利用率。

Description

多源联合储能供热系统

技术领域

本实用新型涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种多源联合储能供热系统。

背景技术

为解决和应对能源短缺和环境污染等问题，近些年来，我国可再生能源发电装机达到10.63亿千瓦。但是，伴随着新能源的飞速增长，我国部分地区“弃风弃光”的现象却愈发严重。在这样的背景下，提高能源利用率，消纳新能源发电机组的冗余电量，减少弃风、弃光率，同时进一步提高火电机组调峰能力，成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的实施例提出一种多源联合储能供热系统，该系统具有使用范围广、运行可靠性高的特点，能够消纳新能源发电机组的冗余电量以及进一步提高火电机组的调峰能力。

本实用新型实施例的多源联合储能供热系统包括：多源发电装置、电能转换装置、蓄热储能装置和热交换装置，所述电能转换装置与所述多源发电装置相连，以用于将所述多源发电装置输出的电能转换为热能，所述热能用于加热通过所述电能转换装置的换热介质，所述电能转换装置具有高温介质输出端和低温介质输入端，所述蓄热储能装置与所述高温介质输出端和所述低温介质输入端相连，所述蓄热储能装置用于向所述电能转换装置输入换热介质，以及储存所述电能转换装置加热的换热介质，所述热交换装置与所述高温介质输出端和所述低温介质输入端相连，所述热交换装置还与所述蓄热储能装置相连。

本实用新型实施例的多源联合储能供热系统，多源发电装置产生的冗余电能通过电能转换装置将其转换为热能。一方面，可将热能直接输送至热交换装置以满足用户的需求。另一方面，可将热能储存在蓄热储能装置内，待用户高负荷时，将蓄热储能装置储存的热能输送至热交换装置以满足用户的高负荷需求。因此，通过增设电能转换装置、蓄热储能装置和热交换装置，从而避免冗余电能的浪费，减少弃风率和弃光率，进而提高能源的利用率。

由此，本实用新型实施例的多源联合储能供热系统解决了弃风弃光造成的能源利用率低的问题。

在一些实施例中，所述热交换装置包括热网加热器和水-水热交换器，所述热网加热器与所述高温介质输出端和所述低温介质输入端相连，所述水-水热交换器与所述高温介质输出端和所述低温介质输入端相连，所述蓄热储能装置与所述热网加热器和所述水-水热交换器相连。

在一些实施例中，还包括供暖装置和供热水装置，所述供暖装置与所述热网加热器相连以将所述换热介质中的热量用于供暖，所述供热水装置与所述水-水热交换器相连以将所述供热水装置中的水加热。

在一些实施例中，所述高温介质输出端和所述低温介质输入端分别经管路与所述热交换装置相连以组成第一换热介质循环通道，所述蓄热储能装置具有第一换热介质输入端、第二换热介质输入端、第一换热介质输出端和第二换热介质输出端，所述高温介质输出端经管路与所述第一换热介质输入端相连以及所述第一换热介质输出端经管路与所述低温介质输入端相连以组成第二换热介质循环通道，所述第二换热介质输入端和所述第二换热介质输出端分别经管路与所述热交换装置相连以组成第三换热介质循环通道。

在一些实施例中，所述第一换热介质循环通道、所述第二换热介质循环通道和所述第三换热介质循环通道上均设有闸阀，所述高温介质输出端与所述热交换装置之间的管路上、所述第一换热介质输出端与所述低温介质输入端之间的管路上以及所述第二换热介质输出端与所述热交换装置之间的管路上均设有升压泵。

在一些实施例中，所述供暖装置与所述热网加热器之间设有第一循环管组以将两者相连，所述供热水装置与所述水-水热交换器之间设有第二循环管组以将两者相连。

在一些实施例中，所述第一循环管组包括第一输出管和第一输入管，所述第二循环管组包括第二输出管和第二输入管，所述第一输出管、所述第一输入管、所述第二输出管和所述第二输入管上均设有闸阀，所述第一输出管和所述第二输出管上均设有升压泵。

在一些实施例中，所述多源发电装置包括火力发电机组、风力发电机组和光伏发电机组，所述电能转换装置与所述火力发电机组之间设有第一电路通道以将两者相连，所述电能转换装置与所述风力发电机组之间设有第二电路通道以将两者相连，所述电能转换装置与所述光伏发电机组之间设有第三电路通道以将两者相连。

在一些实施例中，所述第一电路通道、所述第二电路通道和所述第三电路通道上均设有电闸。

在一些实施例中，所述电能转换装置为电锅炉，所述蓄热储能装置为蓄热水罐。

附图说明

图1是本实用新型实施例的多源联合储能供热系统的示意图。

附图标记：

多源发电装置1、火力发电机组101、风力发电机组102、光伏发电机组103、

电能转换装置2、高温介质输出端201、低温介质输入端202

蓄热储能装置3、第一换热介质输入端301、第二换热介质输入端302、第一换热介质输出端303、第二换热介质输出端304、

热交换装置4、热网加热器401、水-水热交换器402

供暖装置5、供热水装置6、闸阀7、升压泵8、电闸9。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图描述本实用新型实施例的多源联合储能供热系统。

如图1所示，本实用新型实施例的多源联合储能供热系统包括：多源发电装置1、电能转换装置2、蓄热储能装置3和热交换装置4。

电能转换装置2与多源发电装置1相连，以用于将多源发电装置1输出的电能转换为热能，热能用于加热通过电能转换装置2的换热介质。电能转换装置2具有高温介质输出端201和低温介质输入端202，蓄热储能装置3与高温介质输出端201和低温介质输入端202相连。蓄热储能装置3用于向电能转换装置2输入换热介质，以及储存电能转换装置2加热的换热介质。热交换装置4与高温介质输出端201和低温介质输入端202相连，热交换装置4还与蓄热储能装置3相连。

其中，多源发电装置1利用多源发电装置1的发电动力装置将水能、化石燃料(煤炭、石油、天然气等)的热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电能。相关技术中，火力发电、风力发电和光伏发电最为常见，可再生能源发电装机可达到10.63亿千瓦，伴随着新能源的飞速增长，新能源发电机组的冗余电量不能及时有效的利用，弃风弃光的现象愈发严重。

因此，本实用新型实施例提出的多源联合储能供热系统，在火电机组参与电网调峰时，能够进一步提高火电机组的调峰能力。同时，能够消纳风能、光伏发电机组103的冗余电量，减少弃风率和弃光率。

可选地，如图1所示，电能转换装置2与多源发电装置1相连。多源发电装置1将电能输送至电网，当电网需求电量处于低水平时，多源发电装置1进行调峰，电能转换装置2用于将多源发电装置1冗余的发电量进行消纳。

电能转换装置2与蓄热储能装置3和热交换装置4相连，电能转换装置2将电能转换为热能。当用户高负荷时，蓄热储能装置3被旁路，电能转换装置2将热能全部用于热交换装置4，以满足用户的供暖需求和供热水需求。当用户低负荷时，蓄热储能装置3将冗余的热能进行储存。当电网需求电量处于高水平时，多源发电装置1没有富裕的电量供电能转换装置2使用，此时可利用蓄热储能装置3储存的热能以满足用户的供暖需求和供热水需求。

具体地，多源发电装置1与电能转换装置2相连，两者之间传输的通道为电路通道。换热介质为水，电能转换装置2与热交换装置4相连，电能转换装置2与蓄热储能装置3相连，三者之间传输的通道均为水路通道，低温水输送至电能转换装置2并转换为高温水流出。蓄热储能装置3与热交换装置4相连，两者之间传输的通道也为水路通道，高温水输送至热交换装置4进行换热并转换为低温水，低温水重新流回蓄热储能装置3。

下面具体描述两种使用场景：

电网的需求电量处于低水平时，电能转换装置2将冗余电量转换为热能。当用户需求高负荷时，电能转换装置2与热交换装置4之间的低温水进入电能转换装置2内进行加热并转换为高温水。此时高温水仅输送至热交换装置4以进行换热，从而满足用户的供暖需求和供热水需求。当用户需求低负荷时，蓄热储能装置3内的低温水通过低温介质输入端202输送至电能转换装置2内进行加热并转换为高温水，高温水通过高温介质输出端201输送至蓄热储能装置3内进行储存，以待用户使用。

电网的需求电量处于高水平时，没有冗余电量供电能转换装置2转换或者冗余电量转换的热能的供热能力不足时。蓄热储能装置3内储存的高温水输送至热交换装置4，热交换装置4与高温水进行换热，换热后的高温水转变为低温水，低温水重新流回蓄热储能装置3内。

本实用新型实施例的多源联合储能供热系统，多源发电装置1产生的冗余电能通过电能转换装置2将其转换为热能。一方面，可将热能直接输送至热交换装置4以满足用户的需求。另一方面，可将热能储存在蓄热储能装置3内，待用户高负荷时，将蓄热储能装置3储存的热能输送至热交换装置4以满足用户的高负荷需求。因此，通过增设电能转换装置2、蓄热储能装置3和热交换装置4，从而避免冗余电能的浪费，减少弃风率和弃光率，进而提高能源的利用率。

由此，本实用新型实施例的多源联合储能供热系统解决了弃风弃光造成的能源利用率低的问题。

在一些实施例中，如图1所示，热交换装置4包括热网加热器401和水-水热交换器402，热网加热器401与高温介质输出端201和低温介质输入端202相连，水-水热交换器402与高温介质输出端201和低温介质输入端202相连，蓄热储能装置3与热网加热器401和水-水热交换器402相连。

可以理解的是，热网加热器401利用电能转换装置2转换的热能进行换热或者利用蓄热储能装置3存储的热能进行换热以满足用户的供暖需求。同理，水-水热交换器402也利用电能转换装置2转换的热能进行换热或者利用蓄热储能装置3存储的热能进行换热以满足用户的供热水需求。

在一些实施例中，如图1所示，还包括供暖装置5和供热水装置6，供暖装置5与热网加热器401相连以将换热介质中的热量用于供暖，供热水装置6与水-水热交换器402相连以将供热水装置6中的水加热。

例如，用户冬季使用的暖气，供暖装置5安设在用户室内。热网加热器401中的热网循环水与电能转换装置2加热后的换热介质中的热量进行换热，并将热网循环水输送至供暖装置5，供暖装置5将热网循环水中的热量与外界环境进行换热，从而达到居民供暖的效果。同理，用户的生活用热水，供热水装置6安设在用户室内。水-水热交换器402中的水与电能转换装置2加热后的换热介质中的热量进行换热并转换为热水，以提供给用户使用。

在一些实施例中，如图1所示，高温介质输出端201和低温介质输入端202分别经管路与热交换装置4相连以组成第一换热介质循环通道。

蓄热储能装置3具有第一换热介质输入端301、第二换热介质输入端302、第一换热介质输出端303和第二换热介质输出端304。高温介质输出端201经管路与第一换热介质输入端301相连以及第一换热介质输出端303经管路与低温介质输入端202相连以组成第二换热介质循环通道，第二换热介质输入端302和第二换热介质输出端304分别经管路与热交换装置4相连以组成第三换热介质循环通道。

其中，电网的需求电量处于低水平时，电能转换装置2将冗余电量转换为热能。

当用户需求高负荷时，第一换热介质循环通道处于通路状态，第二、第三换热介质循环通道均处于断路状态，即是热能全部用于满足用户供暖和供热水的需求。

当用户需求低负荷时，第一、第二换热介质循环通道均处于通路状态，第三换热介质循环通道处于断路状态，即是一部分热能用于满足用户供暖和供热水的需求，另一部分多余的热能存储至蓄热储能装置3内。或者，第二换热介质循环通道处于通路状态，第一、第三换热介质循环通道均处于断路状态，即是热能全部存储至蓄热储能装置3内。

电网的需求电量处于高水平时，第三换热介质循环通道处于通路状态，第一、第二换热介质循环通道均处于断路状态，即是利用蓄热储能装置3内存储的热能以满足用户供暖和供热水的需求。

需要理解的是，如图1所示，第一换热介质循环通道，经电能转换装置2加热后的高温水通过高温介质输出端201输送至热交换装置4，在热交换装置4内进行换热后的低温水通过低温介质输入端202重新流回电能转换装置2进行再次加热。

第二换热介质循环通道，蓄热储能装置3内的低温水通过第一换热介质输出端303流出，并通过管路经低温介质输入端202流入电能转换装置2内进行加热，加热后的高温水通过高温介质输出端201流出，并通过管路经第一换热介质输入端301流入蓄热储能装置3内。

第三换热介质循环通道，蓄热储能装置3内存储的高温水通过第二换热介质输出端304输送至热交换装置4，在热交换装置4内进行换热后的低温水通过第二换热介质输入端302重新流回蓄热储能装置3内。

在一些实施例中，如图1所示，第一换热介质循环通道、第二换热介质循环通道和第三换热介质循环通道上均设有闸阀7，高温介质输出端201与热交换装置4之间的管路上、第一换热介质输出端303与低温介质输入端202之间的管路上以及第二换热介质输出端304与热交换装置4之间的管路上均设有升压泵8。

可以理解的是，闸阀7用于控制管路的通断，从而控制换热介质循环通道的通断。高温介质输出端201与热交换装置4之间的管路上的升压泵8用于提升流向热交换装置4的高温水的压力。第一换热介质输出端303与低温介质输入端202之间的管路上的升压泵8用于提升流向电能转换装置2的低温水的压力。第二换热介质输出端304与热交换装置4之间的管路上的升压泵8用于提升流向热交换装置4的高温水的压力。

在一些实施例中，如图1所示，供暖装置5与热网加热器401之间设有第一循环管组以将两者相连，供热水装置6与水-水热交换器402之间设有第二循环管组以将两者相连。

可以理解的是，第一循环管组内的水在流经热网加热器401的过程中进行加热，经加热后的第一循环管组内的水在流经供暖装置5的过程中进行散热以满足用户的供暖需求。向第二循环管组内的供入冷水，冷水在流经水-水热交换器402的过程中进行加热并转换为热水，热水再通过供热水装置6放出以满足用户的热水需求。

在一些实施例中，如图1所示，第一循环管组包括第一输出管和第一输入管，第二循环管组包括第二输出管和第二输入管，第一输出管、第一输入管、第二输出管和第二输入管上均设有闸阀7，第一输出管和第二输出管上均设有升压泵8。

具体地，如图1所示，第一输出管的两端分别与热网加热器401和供暖装置5相连，第一输入管的两端分别与热网加热器401和供暖装置5相连。第二输出管的两端分别与水-水热交换器402和供热水装置6相连，第二输入管的两端分别与水-水热交换器402和供热水装置6相连。

为满足用户的供暖需求，通过热网加热器401加热后的热网循环水经第一输出管流至供暖装置5，热网循环水在供暖装置5内散热后，经第一输入管重新流回热网加热器401内进行再次加热。

为满足用户的热水需求，向第二输入管内供入冷水，冷水流至水-水热交换器402进行加热，通过水-水热交换器402加热后的热水经第二输出管流至供热水装置6。

在一些实施例中，如图1所示，多源发电装置1包括火力发电机组101、风力发电机组102和光伏发电机组103。电能转换装置2与火力发电机组101之间设有第一电路通道以将两者相连，电能转换装置2与风力发电机组102之间设有第二电路通道以将两者相连，电能转换装置2与光伏发电机组103之间设有第三电路通道以将两者相连。进一步地，第一电路通道、第二电路通道和第三电路通道上均设有电闸9，电闸9用于控制电路通道的通断。

其中，当风力发电和光伏发电为主，火力发电机组101需要参与调峰时，闭合第一电路通道上的电闸9，以使火力发电机组101的部分电量接入电能转换装置2。此时火力发电机组101供电负荷更低，从而提升火力发电机组101深度调峰能力。当电网需求电量处于低水平时，为避免弃风弃光的情况发生，闭合第二电路通道和第三电路通道上的电闸9，以使冗余电量通接入电能转换装置2，从而提高能源利用率。

在一些实施例中，电能转换装置2为电锅炉，蓄热储能装置3为蓄热水罐。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种多源联合储能供热系统，其特征在于，包括：

多源发电装置；

电能转换装置，所述电能转换装置与所述多源发电装置相连，以用于将所述多源发电装置输出的电能转换为热能，所述热能用于加热通过所述电能转换装置的换热介质，所述电能转换装置具有高温介质输出端和低温介质输入端；

蓄热储能装置，所述蓄热储能装置与所述高温介质输出端和所述低温介质输入端相连，所述电能转换装置用于向所述蓄热储能装置输入换热介质，以及储存所述电能转换装置加热的换热介质；

热交换装置，所述热交换装置与所述高温介质输出端和所述低温介质输入端相连，所述热交换装置还与所述蓄热储能装置相连。

2.根据权利要求1所述的多源联合储能供热系统，其特征在于，所述热交换装置包括热网加热器和水-水热交换器，所述热网加热器与所述高温介质输出端和所述低温介质输入端相连，所述水-水热交换器与所述高温介质输出端和所述低温介质输入端相连，所述蓄热储能装置与所述热网加热器和所述水-水热交换器相连。

3.根据权利要求2所述的多源联合储能供热系统，其特征在于，还包括供暖装置和供热水装置，所述供暖装置与所述热网加热器相连以将所述换热介质中的热量用于供暖，所述供热水装置与所述水-水热交换器相连以将所述供热水装置中的水加热。

4.根据权利要求1所述的多源联合储能供热系统，其特征在于，所述高温介质输出端和所述低温介质输入端分别经管路与所述热交换装置相连以组成第一换热介质循环通道；

所述蓄热储能装置具有第一换热介质输入端、第二换热介质输入端、第一换热介质输出端和第二换热介质输出端，所述高温介质输出端经管路与所述第一换热介质输入端相连以及所述第一换热介质输出端经管路与所述低温介质输入端相连以组成第二换热介质循环通道，所述第二换热介质输入端和所述第二换热介质输出端分别经管路与所述热交换装置相连以组成第三换热介质循环通道。

5.根据权利要求4所述的多源联合储能供热系统，其特征在于，所述第一换热介质循环通道、所述第二换热介质循环通道和所述第三换热介质循环通道上均设有闸阀；

所述高温介质输出端与所述热交换装置之间的管路上、所述第一换热介质输出端与所述低温介质输入端之间的管路上以及所述第二换热介质输出端与所述热交换装置之间的管路上均设有升压泵。

6.根据权利要求3所述的多源联合储能供热系统，其特征在于，所述供暖装置与所述热网加热器之间设有第一循环管组以将两者相连，所述供热水装置与所述水-水热交换器之间设有第二循环管组以将两者相连。

7.根据权利要求6所述的多源联合储能供热系统，其特征在于，所述第一循环管组包括第一输出管和第一输入管，所述第二循环管组包括第二输出管和第二输入管，所述第一输出管、所述第一输入管、所述第二输出管和所述第二输入管上均设有闸阀，所述第一输出管和所述第二输出管上均设有升压泵。

8.根据权利要求1所述的多源联合储能供热系统，其特征在于，所述多源发电装置包括火力发电机组、风力发电机组和光伏发电机组，所述电能转换装置与所述火力发电机组之间设有第一电路通道以将两者相连，所述电能转换装置与所述风力发电机组之间设有第二电路通道以将两者相连，所述电能转换装置与所述光伏发电机组之间设有第三电路通道以将两者相连。

9.根据权利要求8所述的多源联合储能供热系统，其特征在于，所述第一电路通道、所述第二电路通道和所述第三电路通道上均设有电闸。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的多源联合储能供热系统，其特征在于，所述电能转换装置为电锅炉，所述蓄热储能装置为蓄热水罐。

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