[发明专利]一种光伏驱动的中深层热泵蓄热供热系统的设计方法

说明书

本发明公开了一种光伏驱动的中深层热泵蓄热供热系统的设计方法，在中深层地热地埋管热泵供热技术的基础上，搭配光伏发电技术将太阳能转化为零碳电力，驱动中深层地热地埋管热泵供热系统实现为建筑零碳供热，同时利用蓄热水箱将末端连续的用热需求与热源侧解耦，根据太阳能光伏的发电情况以及市政电网清洁电力的生产输送情况，灵活选择开机运行时间，将热量充分制取并储存于蓄热水箱中，即可通过间歇运行满足建筑用户连续的供热需求，从而实现对零碳清洁电力的充分消纳，进一步实现零碳供热。

技术领域

本发明涉及一种蓄热供热系统的设计方法，尤其涉及一种光伏驱动的中深层热泵蓄热供热系统的设计方法。

背景技术

在我国建筑供热领域供热热源形式中，传统化石能源占比仍然高达88％，其所带来的碳排放是我国总碳排放结构中的重要组成部分。为了推动我国“碳达峰、碳中和”目标的早日实现，就必须大力发展以零碳能源为主的低碳能源结构，从而摆脱对传统化石能源的大量使用，在满足社会高质量发展的同时，实现持续的节能减排目标。

而对于建筑供热领域，推动供热热源电气化，特别是以电驱动热泵供热技术为主的可再生能源的高效利用成为实现零碳供热的关键所在。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种光伏驱动的中深层热泵蓄热供热系统的设计方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种光伏驱动的中深层热泵蓄热供热系统的设计方法为：

根据项目所在地气象条件及建筑功能，开展供热季逐时供热负荷详细分析与测算，明确项目实际供热需求；根据项目建设条件确定可铺设光伏面积及其发电装机功率；

根据项目全年逐时太阳辐射强度，确定光伏逐时发电功率；以日累计光伏发电量作为输入条件，结合建筑供热需求，判断光伏驱动中深层地热热泵蓄热供热系统的运行能耗及运行成本，并且同时明确最大蓄热量需求、热泵机组供热装机容量需求，以及中深层地热能取热需求；结合最大蓄热量需求确定蓄热水箱容量，结合热泵机组供热装机容量确定相应水系统配置；

根据项目所在地地质地热条件确定单口中深层地热地埋管可提供的取热量，以确定中深层地热地埋管开采数量。

进一步地、光伏驱动的中深层地热热泵蓄热供热系统的设计方法的具体设计步骤包括：

步骤一、根据项目所在地气象条件及建筑功能，结合全年太阳辐射强度、项目峰谷平电价时段，以及光伏可发电时段，得到日累积供热需求以及日累积光伏发电量作为输入条件，开展逐日蓄热量、供热系统耗电量、光伏发电余量、以及需要从市政电力补充清洁电力量的计算；

步骤二、日累积光伏发电量全部驱动中深层地热热泵供热系统，得到日累积制热量；

步骤三、若日累积光伏发电量全部用于驱动中深层地热热泵系统制热实现的日累积制热量Q_s大于建筑当日累积供热需求Q_h，d，则说明有光伏发电量结余，而每日有光伏发电时段累积供热需求Q₁由光伏发电直接驱动，每日无光伏发电时段累积供热需求Q₂则需要在有光伏发电阶段利用蓄热水箱蓄存；

若日累积光伏发电量全部用于驱动中深层地热热泵系统制热实现的日累积制热量Q_s小于每日有光伏发电时段累积供热需求Q₁，则需在市政电力谷价阶段开启蓄热，以满足全天剩余累积供热需求，电力谷价阶段供热需求Q₃由市政电力驱动热泵供热系统直接供应；