[发明专利]一种基于用户需求的建筑能源供应系统

说明书

技术领域

本发明涉及建筑能源供应系统，尤其是涉及一种基于用户需求的建筑能源供应系统。

背景技术

2014年，中国建筑能源消费总量为8.14亿吨标准煤，占全国能源消费总量的19.12％。中国政府提出到2030年左右碳排放达到峰值，建筑节能被认为是实现这一目标的关键所在。目前，建筑终端能源消耗主要包括制冷、采暖、通风、照明、电器设备、餐饮炊事以及特种设备用能，存在用能总量大、波动性大、地域分布不均衡以及用能种类多样、用能形式多样等特点。由于上述特点，在能源供应端和建筑能源利用端都存在供需不匹配的现象。

从供应端看，传统上能源供应端采用单向的以终端需求确定供应端容量的方式，通过增大冗余度的方式满足建筑终端需求的波动性。为此各地建设了大量的火力热电厂、天然气调峰电厂、抽水蓄能电站以及变配电设施，造成了大量的设备闲置浪费，降低了设备的运行效率，不仅增加能源供应企业的建设和运营负担，也增加了建筑终端用户的用能成本。并且，过于冗余的能源供应体系，增加了包括可再生能源在内的清洁能源接入和利用成本。光伏发电、风力发电、燃料电池等可再生能源与清洁能源技术的效率逐渐提高、成本不断下降，未来的建筑将逐渐由以往单一的能源消费者(consumer)逐渐变为能源的产消者(prosumer)。

从建筑终端能源利用角度看，供应端的能源需要通过转换、输配、使用等多个环节才能真正满足建筑用户的实际需求。以夏季空调为例，市政供电需要经过变压器调压供应到制冷机，制冷机通过逆卡诺循环将高品位电力转化为低品位冷量，再由水泵将冷冻水送到用户位置，再经过末端的盘管将水中的冷量转化为低温空气，通过风机将冷风送到用户周围。在整个建筑能源利用过程中，能源的品质不断降低，在能源的转化和输送环节产生大量的能量损失和浪费，特别是对于大型公共建筑，能量转化和输送环节消耗和损耗的能源约占到能源总供应量的20％。并且，由于末端需求的波动性和多样性，建筑能源供应系统通常需要通过增大设备容量的方式应对变化的需求。当终端需求发生变化时，建筑供应端无法灵活的调整和适应需求的变化，导致建筑服务品质的降低、能源的浪费和设备初投资的增加。

从建筑建造方式看，建筑工业化被公认为建筑行业未来最重要的发展趋势之一，有利于建造环节的资源能源消耗、提高生产效率和工程质量。建筑工业化是以构件预制化生产、装配式施工为生产方式，以设计标准化、构件部品化、施工机械化为特征。建筑能源系统，特别是各类输配系统、管线应该根据建筑工业化发展的要求，发展出各类预制化生产的标准部件。

针对目前建筑能源系统供需匹配难、转化输配环节损失大，难以灵活调节的问题，本发明提出一种基于用户需求的建筑能源系统形式。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种建筑能源输配及管理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于用户需求的建筑能源供应系统，该系统包括建筑供能单元、集中式能源输配管束、分散式用能末端、蓄能单元和通信调度单元，所述的建筑供能单元包括不同来源和种类的能源，所述的建筑供能单元通过集中式能源输配管束连接至分散式用能末端，所述的蓄能单元连接建筑供能单元，所述的通信调度单元连接分布式功能单元和分散式用能末端；

用户在分散式用能末端选择所需种类或品质的能源，通信调度单元根据分散式用能末端的用户能源需求以及建筑供能单元的能源供应情况进行调度控制，进而分时、分质地对用户提供能源。

所述的建筑供能单元包括市政能源供应端和分布式能源供应端，所述的市政能源供应端包括市政电力和市政燃气，所述的分布式能源供应端包括多种发电模块，所述的蓄能单元连接市政电力以及分布式能源供应端的发电模块，所述的蓄能单元用于电力调峰。

所述的发电模块包括光伏发电模块和燃料电池发电模块。

集中式能源输配管束包括多条能源输配管线，每条能源输配管线对应输送某一来源的一类能源。

所述的集中式能源输配管束和蓄能单元设置在建筑墙体中。

所述的分散式用能末端包括与能源输配管线一一匹配对应的能源接口，所述的能源接口用于连接室内用能设备。

所述的蓄能单元包括蓄电池。

所述的通信调度单元包括中央控制器和用户控制器，所述的用户控制器分布在各个分散式用能末端，并与分散式用能末端一一对应连接，所述的中央控制器连接所述的用户控制器和建筑供能单元。