本實用新型涉及能源領(lǐng)域，具體地涉及能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
常規(guī)化石能源的有限供應(yīng)能力和日益嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境危機(jī)卻嚴(yán)重制約了能源消費的增長。為了保證能源供應(yīng)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，清潔可再生新能源將成為未來能源開發(fā)的重點。太陽能除了用于發(fā)電，也可直接利用供熱，而不需轉(zhuǎn)換成電能，因此在特殊環(huán)境下根據(jù)能源特征和用戶需要改變消費形式也是能源發(fā)展的趨勢，形成更加多元、更加合理的能源消費結(jié)構(gòu)。然而，目前的能源消費結(jié)構(gòu)并不利于節(jié)能減排。比如單位面積能耗巨大的城區(qū)，其內(nèi)部能量消耗除了電力以外，還包括大量的熱、冷、氣等能源，這些傳統(tǒng)的能源子系統(tǒng)之間相對孤立，形成多個能源孤島，不利于提高能效和可再生能源消納。單種能源消費類型內(nèi)也存在新的消費形式，最明顯的莫過于用電負(fù)荷及配電形式，尤其在城區(qū)電網(wǎng)這種變化更加明顯。伴隨著電動汽車、微電網(wǎng)、智能用電等具有新型互動型用電模式的發(fā)展，城市電網(wǎng)負(fù)荷形態(tài)和功能將發(fā)生了顯著變化，而當(dāng)前電網(wǎng)的統(tǒng)籌配置能力尚顯不足。
因此，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)新的、有效管理能量，提高能量使用效率并快速響應(yīng)用戶用電需求的能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的就是提供一種可有效管理能量，提高能量使用效率并快速響應(yīng)用戶用電需求的能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)。
在本實用新型的第一方面，提供了一種能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)，所述集成系統(tǒng)包括：
(a)集成能源模塊；
(b)產(chǎn)能模塊，所述的產(chǎn)能模塊包括：冷熱電三聯(lián)供設(shè)備、分布式光伏設(shè)備、和分布式風(fēng)電設(shè)備；以及
(c)能量轉(zhuǎn)化模塊，所述的能量轉(zhuǎn)化模塊包括冷熱負(fù)荷調(diào)峰設(shè)備和儲能設(shè)備；以及
(d)能量使用模塊，所述的能量使用模塊包括用電設(shè)備、用冷設(shè)備以及用熱設(shè)備；
其中，所述的集成能源模塊與所述的產(chǎn)能模塊、所述能量轉(zhuǎn)化模塊、和所述的能量使用模塊相連接；
并且所述的集成系統(tǒng)還包括能量管理模塊，所述能量管理模塊用于控制和管理所述集成能源模塊的運作。
在另一優(yōu)選例中，所述產(chǎn)能模塊、所述的能量轉(zhuǎn)化模塊以及所述能量使用模塊，與集成能源模塊的連接可以是直接連接或間接連接。
在另一優(yōu)選例中，所述能量管理模塊包括區(qū)域能源管理模塊、建筑能源管理模塊、或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述三聯(lián)供設(shè)備包括：燃?xì)獍l(fā)電內(nèi)燃機(jī)機(jī)組、煙氣熱水型溴化鋰機(jī)組和余熱吸收式熱機(jī)機(jī)組。
在另一優(yōu)選例中，所述分布式光伏設(shè)備包括多晶硅光伏設(shè)備。
在另一優(yōu)選例中，所述分布式風(fēng)電設(shè)備包括垂直軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
在另一優(yōu)選例中，所述能量使用模塊包括分布式充電樁。
在另一優(yōu)選例中，所述儲能設(shè)備包括水蓄儲能設(shè)備、電能儲能設(shè)備或其組合。
在另一優(yōu)選例中，所述的電能儲能設(shè)備包括儲能電池。
在另一優(yōu)選例中，所述儲能電池配置有雙向變流器。
在另一優(yōu)選例中，所述儲能電池配置電池管理模塊接入所在樓宇的建筑能源管理模塊。
在另一優(yōu)選例中，所述水蓄儲能設(shè)備包括水蓄冷設(shè)備和水蓄熱設(shè)備。
在另一優(yōu)選例中，所述冷熱電三聯(lián)供設(shè)備、分布式光伏設(shè)備、分布式風(fēng)電設(shè)備、冷熱負(fù)荷調(diào)峰設(shè)備以及水蓄設(shè)備的二次系統(tǒng)均直接接入?yún)^(qū)域能源管理系統(tǒng)。
在另一優(yōu)選例中，所述二次系統(tǒng)指由設(shè)備保護(hù)開關(guān)、安全自動控制單元、系統(tǒng)通訊單元、DCS自動控制設(shè)備組成的系統(tǒng)。
應(yīng)理解，在本發(fā)明范圍內(nèi)中，本發(fā)明的上述各技術(shù)特征和在下文(如實施 例)中具體描述的各技術(shù)特征之間都可以互相組合，從而構(gòu)成新的或優(yōu)選的技術(shù)方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附圖說明
圖1顯示了本實用新型的一個能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究，首次開發(fā)了一種適用于城區(qū)的能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上完成了本發(fā)明。
能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)
本實用新型提供了一種能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)，所述集成系統(tǒng)包括：
(a)集成能源模塊；
(b)產(chǎn)能模塊，所述的產(chǎn)能模塊包括：冷熱電三聯(lián)供設(shè)備、分布式光伏設(shè)備、和分布式風(fēng)電設(shè)備；以及
(c)能量轉(zhuǎn)化模塊，所述的能量轉(zhuǎn)化模塊包括冷熱負(fù)荷調(diào)峰設(shè)備和儲能設(shè)備；以及
(d)能量使用模塊，所述的能量使用模塊包括(a)用電設(shè)備、以及(b)用冷設(shè)備和/或用熱設(shè)備；
其中，所述的集成能源模塊與所述的產(chǎn)能模塊、所述能量轉(zhuǎn)化模塊、和所述的能量使用模塊相連接；
并且所述的集成系統(tǒng)還包括能量管理模塊，所述能量管理模塊用于控制和管理所述集成能源模塊的運作。
在本實用新型的能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)中，所述產(chǎn)能模塊、所述的能量轉(zhuǎn)化模塊以及所述能量使用模塊，與集成能源模塊的連接可以是直接連接或間接連接。
在一優(yōu)選例中，如果所述能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)用于大中型城市，可能會受到場地有限，因此太陽能電池支路較少。在這種情況下，優(yōu)選逆變器采用組串式逆變方案，從而保證系統(tǒng)組成方式靈活，可靠性高。
在另一優(yōu)選例中，在綜合考慮生產(chǎn)成本和故障率的情況下，光伏設(shè)備可優(yōu)選采用多晶硅光伏設(shè)備。
在另一優(yōu)選例中，所述分布式光伏設(shè)備還包括光伏逆變設(shè)備，所述光伏逆 變設(shè)備將所述分布式光伏設(shè)備產(chǎn)生的直流電逆變?yōu)榻涣麟姟?/p>
在另一優(yōu)選例，所述燃?xì)獍l(fā)電內(nèi)燃機(jī)單臺機(jī)組發(fā)電量為0.8-5MW，較佳地1～2MW，更佳地1.2-1.6MW。
在另一優(yōu)選例，所述煙氣熱水型溴化鋰機(jī)組為1.4MW級。
在另一優(yōu)選例，所述余熱吸收式熱機(jī)為1.4MW級。
在另一優(yōu)選例中，所述的充電樁還設(shè)有需求輸入模塊，所述需求輸入模塊用于輸入用戶的用電需求。
在另一優(yōu)選例中，所述的電能儲能設(shè)備包括儲能電池。
在另一優(yōu)選例中，所述水蓄冷設(shè)備的容量和水蓄熱設(shè)備的容積比為2：1。
在一優(yōu)選例中，如果所述能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)用于沿海大中型城市，根據(jù)城區(qū)的屋頂特點，考慮到城市風(fēng)資源的特性，選用低風(fēng)速下效率更高的小容量風(fēng)機(jī)，擬選用單機(jī)容量為3kW的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
運作方式
典型地，對于本實用新型的能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)而言，當(dāng)白天太陽能資源充沛時，能量管理模塊優(yōu)先保證區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的風(fēng)光發(fā)電由區(qū)域內(nèi)消納，供生產(chǎn)用電需求及電動汽車充電，當(dāng)區(qū)域內(nèi)自發(fā)的電力匱乏時，能量管理模塊從市電配網(wǎng)購電或切斷區(qū)域內(nèi)的可調(diào)電力負(fù)荷。當(dāng)區(qū)域內(nèi)自發(fā)的電力富余時，能量管理模塊通過電池儲電，或者通過冷熱調(diào)峰設(shè)備將電轉(zhuǎn)換為冷熱儲存。
另外，能量管理模塊采用內(nèi)燃機(jī)外加余熱利用裝置作為系統(tǒng)基載，將電冷水機(jī)組和風(fēng)冷熱泵作為冷熱調(diào)峰設(shè)備。當(dāng)區(qū)域內(nèi)能耗過高時，能量管理模塊利用價格杠桿較小區(qū)域內(nèi)的用能量。這樣，有利于通過提高能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)效益。
本實用新型的主要優(yōu)點包括：
(a)在本實用新型中，能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)的三聯(lián)供設(shè)備及分布式風(fēng)電、光伏的使用實現(xiàn)了多種能源的綜合管理和梯級利用，大幅提高了能源的使用效率和減少碳排放，提高了可再生能源的消納能力。
(b)在本實用新型中，能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)的儲能設(shè)備增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和應(yīng)對突發(fā)情況的能力，實現(xiàn)了冷、熱、氣、水、電等多種能源類型的優(yōu)化 互補(bǔ)。
下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。
實施例1
能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)No.1
本能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)用于某大型城市的某一大型社區(qū)，該社區(qū)包括約6000人，面積約20公頃，樓宇若干。
對于該大型社區(qū)，建設(shè)一能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)，該能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)包括：
(a)集成能源模塊；
(b)產(chǎn)能模塊
(b1)冷熱電三聯(lián)供設(shè)備
2×1.4MW級內(nèi)燃機(jī)、以及同期建設(shè)的與之相對應(yīng)的余熱利用裝置，包括2×1.4MW級煙氣熱水型溴化鋰機(jī)組及2×1.4MW級余熱吸收式熱機(jī)，所有設(shè)備的二次系統(tǒng)均直接接入?yún)^(qū)域能源管理系統(tǒng)。
(b2)分布式光伏設(shè)備
分布式光伏及風(fēng)機(jī)：布置3000塊光伏板(300W、1.9×0.9m)。所述的分布式光伏設(shè)備的二次系統(tǒng)均直接接入?yún)^(qū)域能源管理系統(tǒng)。所述二次系統(tǒng)指由設(shè)備保護(hù)開關(guān)、安全自動控制單元、系統(tǒng)通訊單元、DCS自動控制設(shè)備組成的系統(tǒng)。
(b3)分布式風(fēng)電設(shè)備
放置50臺垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量3kW。所述分布式風(fēng)電設(shè)備的二次系統(tǒng)均直接接入?yún)^(qū)域能源管理系統(tǒng)。
(c)能量轉(zhuǎn)化模塊
(c1)冷熱負(fù)荷調(diào)峰設(shè)備
冷熱調(diào)峰設(shè)備均采用原有的冷水機(jī)組、燃?xì)忮仩t、風(fēng)冷熱泵和空調(diào)。包括某賓館的1×400RT和3×800RT的冷水機(jī)組、燃?xì)忮仩t(容量未知)以及某商場的17臺空調(diào)機(jī)1臺風(fēng)冷熱泵，新建這些老設(shè)備的二次系統(tǒng)并接入?yún)^(qū)域能源管 理系統(tǒng)。
(c2)儲能設(shè)備
布置水蓄設(shè)備，建設(shè)3000m3水池，其中2000m3為水蓄冷空間，1000m3為水蓄熱空間，所有的水蓄設(shè)備均安裝能量管理系統(tǒng)直接接入?yún)^(qū)域能源管理系統(tǒng)。
儲能電池，儲能總?cè)萘靠紤]設(shè)為700kW*1h，分成25×28kWh，按分布式布置，同時對每一塊儲能電池配置30kW AC/DC雙向變流器，并配置電池管理系統(tǒng)接入所在樓宇的建筑能源管理系統(tǒng)。
(d)能量使用模塊
用電設(shè)備
區(qū)域內(nèi)配置100個分布式充電樁，單個最大充電功率7kW，并配置充電能量管理系統(tǒng)直接接入?yún)^(qū)域能源管理系統(tǒng)。
產(chǎn)能模塊中的冷水機(jī)組、風(fēng)冷熱泵和空調(diào)也為用電設(shè)備。
用冷設(shè)備
樓宇內(nèi)供冷系統(tǒng)的換熱器若干。
用熱設(shè)備
樓宇內(nèi)供冷系統(tǒng)的換熱器若干、廚房熱灶若干。
該能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)的效果
在本能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)中，由于采用冷熱電三聯(lián)供設(shè)備，因此可以減少內(nèi)燃機(jī)設(shè)備和/或容量(如選用1.4MW級內(nèi)燃機(jī))。由于內(nèi)燃機(jī)臺數(shù)減少，導(dǎo)致占地少，從而降低了造價，提供了經(jīng)濟(jì)效益。
逆變器采用組串式逆變方案，保證系統(tǒng)組成方式靈活，可靠性高。
利用原有供能設(shè)備，適量補(bǔ)充新的供能設(shè)備，對管網(wǎng)的改造較小，主要需要改造配網(wǎng)系統(tǒng)，可操作性高，經(jīng)濟(jì)性好。
從上述實施例可以看出，雖然該能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)是針對約20公頃的社區(qū)，但是其規(guī)?？纱罂尚。瑥亩蓪崿F(xiàn)能量的梯級利用，并可充分利用太陽能資源和風(fēng)能資源。
此外，本實用新型的能源互聯(lián)網(wǎng)集成系統(tǒng)的電力負(fù)荷可調(diào)性強(qiáng)，可實現(xiàn)能量的雙向流動，可實現(xiàn)熱量的高效利用。
在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單獨引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。