[发明专利]一种离网光储一体的清洁热电联供系统及其运行方法

说明书

本发明公开了一种离网光储一体的清洁热电联供系统及其运行方法，系统包括光伏发电系统、光热板、蓄热水箱、热泵机组、深埋管系统、内燃机发电机组、储能和释能机组以及换热器和节流阀等，各组件通过管道连接，热泵机组与光伏发电系统、光热板、蓄热水箱、深埋管系统、内燃机组和释能机组连接，另一端与用户侧连接；本发明耦合太阳能板和热泵机组，并配套深埋管系统和内燃机发电机组以及储能、释能机组，合理利用太阳能和地热能，从而在运行过程中长期稳定地对为用户侧供热，在不需要供暖的时候，还可以利用太阳能板进行光伏发电，配套的储能机组可以解决光伏发电间歇性问题，适用于高原严寒地区离网区域供暖供电，无污染排放。

技术领域

本发明涉及可再生能源、储能和离网供电供热技术领域，具体涉及一种离网光储一体的清洁热电联供系统及其运行方法。

背景技术

空气源热泵系统随着环境温度降低其供热能力快速降低，特别在较低温度时其启动温度低会导致系统报错甚至不能启动。现在的太阳能热泵系统多采用太阳能光伏板为热泵供电的方式，对热泵性能的提升没有任何帮助。同时这些太阳能热泵系统成本高，运行不稳定，且冬季室外温度低，运维困难。

在高原高寒地区和偏远山区，这些地区所需能源供应较小，远离电网，同时生态环境脆弱，存在极端天气。如何解决这些地区的能源需求又不破坏当地的生态环境是一个亟待解决的难题。

太阳能具有普遍性、不确定性的特点，利用太阳能供电供热可以有效降低对化石燃料的依赖。但是难以摆脱对电网的依赖，同时西部地区冬季夜晚温度极低且没有阳光，利用太阳能也难以有效供热，如何解决太阳能的不确定性成为一个关键性问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种离网光储一体的清洁热电联供系统，利用太阳能供电供热系统，耦合深埋管空气源热泵机组，并加入抽水压缩空气储能系统和内燃机发电机组，为高原高寒和偏远地区进行低成本零排放的离网区域供暖供电，降低能源供应成本，解决上述地区能源供应难题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种离网光储一体的清洁热电联供系统，包括光伏发电系统、储能机组、释能机组、蓄热水箱、冷水箱、深埋管系统、热泵机组、内燃机发电机组、光热板以及太阳能人造温室，

储能机组、释能机组、蓄热水箱、冷水箱、热泵机组、内燃机发电机组设置在太阳能人造温室内，深埋管系统埋置在地面以下的干热岩层，光热板设置在太阳能人造温室顶端，光热板的介质出口连通蓄热水箱的热介质入口，蓄热水箱的出口分别连通释能机组、深埋管系统和热泵机组，冷水箱的进水口分别连通释能机组、深埋管系统和热泵机组的出水口，冷水箱的出水口连通光热板的介质入口，热泵机组连接深埋管系统出入口；

光伏发电系统、储能机组、释能机组、热泵机组通过电缆依次连接，内燃机发电机组电能输出端与热泵机组的电能输入端连接；

储能机组采用抽水压缩空气储能机组，热泵机组采用空气源热泵，内燃机发电机组和热泵机组通过供热给水管道和供热回水管道连接供热用户。

所述深埋管系统至冷水箱的管道上依次设置节流阀和水泵，热泵机组至冷水箱的管道上依次设置水泵和节流阀，蓄热水箱至热泵机组的管道上依次设置水泵和节流阀，冷水箱的出水口至光热板介质入口的管道上依次设置节流阀和水泵。

热泵机组包括风冷蒸发器、第一水冷蒸发器、第二水冷蒸发器、冷凝器以及压缩机，第一水冷蒸发器和第二水冷蒸发器均通过管道与风冷蒸发器并联，风冷蒸发器的出口连通压缩机入口，压缩机的出口冷凝器的工质入口，冷凝器的工质出口连通风冷蒸发器、第一水冷蒸发器以及第二水冷蒸发器的入口，冷凝器的冷侧通过供热给水管道和供热回水管道连接供热用户，第二水冷蒸发器连通深埋管系统的出入口。

太阳能人造温室的外墙包括电致变色玻璃外壁以及钢化玻璃内壁，电致变色玻璃外壁以及钢化玻璃内壁之间设真空保温层。