[发明专利]集成能源匹配系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及实现能源优化利用的集成能源匹配系统及方法。

背景技术

随着人们对清洁能源的增长的需求，分布式能源在供能方式中有着越来越重要的地位。现有的分布式能源通常是以单一技术生产能源的系统，例如，独立的光热系统、独立的热泵系统、独立的光伏电站或风电站、独立的冷热电多联供系统等。

大多数分布式能源技术提供单一形式的能源输出，即电能、热物质(如水、蒸汽、气体)、冷物质(如水、蒸汽和气体)中的一种。冷热电多联供系统则是可以提供三种类型的能源的新型系统，即向用户提供电能、热物质和冷物质至少之一。

在上述现有的能源技术中，光伏、风电、光电等技术容易受环境的气象条件限制，只能在白天太阳辐射较好和风速理想的情况下工作，极大地制约了用户的用能需求。

地源/水源热泵的机组效率会随用户侧负荷的波动而大幅变化，造成了能源的浪费。

冷热电多联供系统的三种形式的能源输出量之间存在一定的函数关系，不能完全根据用户对多种形式的能源的分别的实时需求来调节，从而也制约了用户的用能需求。

而且，为了向一个用户提供多种形式的能源，需要分别针对不同的能源技术建设不同的固定设施，如水泵、阀门等，产生重复建设的问题，增加了系统投资。并且，由于管道、阀门等的重复建设，在能量传输、管损等方面存在诸多问题。而且，各种供能系统在城市中占用了大量的用地，没有形成紧凑的能源供应中心。

发明内容

本发明的目的是提供一种为用户提供多种类型的能源、并且可以高效地满足用户对各种能源的实时需求的集成能源系统。

根据本发明的一方面，提供一种集成能源匹配系统，包括：冷热电多联供装置，用于提供电能和冷/热介质；多工况可变介质热泵，用于提供冷/热介质；风光互补光热一体化装置，用于提供电能和热介质；集冷装置，用于提供冷介质；储电装置，用于储存冷热电多联供装置和/或风光互补光热一体化装置提供的电能并提供给内部和/或外部的供电线路；储热装置，用于储存风光互补光热一体化装置提供的热介质的能量，并且为多工况可变介质热泵提供工作介质；储冷装置，用于储存导冷热管和辐射制冷装置提供的冷介质的能量，并且多工况可变介质热泵提供工作介质；以及增益系统控制器，用于优化控制冷热电多联供装置、多工况可变介质热泵、风光互补光热一体化装置、集冷装置、储电装置、储热装置、储冷装置的运行参数和输入/输出参数的至少之一，以满足用户对电能、冷/热介质的实时需求，其中，冷热电多联供装置的输入/输出参数包括燃气流量、电力输出线路的选择，储热装置的输入/输出参数包括热介质流量，储冷装置的输入/输出参数包括冷介质流量。

根据本发明的另一方面，提供一种集成能源匹配系统的控制方法，包括以下步骤：

在夏季断开储热装置的热介质管路，而保持其他设备和管路处于工作状态；以及

在冬季断开储冷装置的冷介质管路以及制冷设备，而保持其他设备和管路处于工作状态。

该能源匹配系统将现有的供能技术(如冷热电多联供装置、地源热泵/水源热泵、储冷、储热、储电、风光互补光热一体化系统)进行集成，使之组成一个紧凑的能源匹配系统。

本发明能够完全满足用户的电、冷、热的分别的用能需求。与现有供能方式相比，本发明的集成能源匹配系统克服环境条件对能源生产的限制，实时地完全满足用户在冷、热、电方面的用能需求。而且，与传统的供冷、供热、供电系统相比，具有一次能源利用效率高、可再生能源(如地热、风电、光伏)所占能源输入比例高、集中控制等诸多优点。而且，还可以节约城市用地。

在本发明中，多工况可变介质热泵和储冷装置、储热装置相结合，大幅降低了热泵机组的电耗。一方面，在夏季把储存的冷量作为热泵冷凝器的冷源，在冬季把储存的热量作为热泵蒸发器的热源，相应地降低了热泵压缩机的功耗，提高了热泵的制冷/制热效率。另一方面，能够在用户侧负荷波动时，热泵仍然可以维持较高的制冷/制热效率。

附图说明

图1是根据本发明的集成能源匹配系统的示意图。

图2是根据本发明的集成能源匹配系统的一个实例的夏季工作状态示意图。

图3是根据本发明的集成能源匹配系统的一个实例的冬季工作状态示意图。

具体实施方式

以下将结合附图描述本发明的优选实施例。