自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化系統(tǒng)及控制方法，屬于建筑能源供應(yīng)領(lǐng)域；主要是為了解決現(xiàn)有節(jié)能技術(shù)效果不理想，適應(yīng)性不強(qiáng)等問題；本系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、電熱蓄水儲(chǔ)能裝置、太陽能集熱器、空氣源熱泵機(jī)組、控制系統(tǒng)、能源受體系統(tǒng)和建筑供電系統(tǒng)，其控制方法針對(duì)室溫、發(fā)電和蓄熱三個(gè)方面進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)室溫的調(diào)節(jié)通過采集室內(nèi)外溫度，判斷啟動(dòng)供暖或者制冷系統(tǒng)；對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)節(jié)通過采集建筑所處地理位置的天氣情況，判斷建筑的用戶類型，判斷時(shí)間點(diǎn)是否為峰時(shí)段，進(jìn)行蓄電或供電；對(duì)蓄熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)通過采集蓄熱系統(tǒng)的壓力值和溫度值，將其與設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制啟動(dòng)蓄熱系統(tǒng)、空氣源熱泵機(jī)組或熱水系統(tǒng)。
【專利說明】
自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及建筑能源供應(yīng)領(lǐng)域，具體涉及一種將多種可再生能源進(jìn)行優(yōu)化組合的智能化能源供應(yīng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國(guó)建筑能耗的總量逐年上升，在能源總消費(fèi)量中所占的比例已從上世紀(jì)七十年代末的10 %，上升到27.45%,逐漸接近三成，國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑能耗一般占全國(guó)總能耗的33%左右。國(guó)家建設(shè)部科技司研究表明，隨著城市化進(jìn)程的加快和人民生活質(zhì)量的改善，我國(guó)建筑耗能比例最終還將上升至35%左右。如此大的比重，建筑耗能已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的軟肋。
[0003]直到2002年末，我國(guó)節(jié)能建筑面積只有2.3億平方米。我國(guó)已建房屋有400億平方米以上屬于高耗能建筑，總量龐大，潛伏巨大能源危機(jī)。正如住建部有關(guān)負(fù)責(zé)人指出，僅到2000年末，我國(guó)建筑年消耗商品能源共計(jì)3.76億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全社會(huì)終端能耗總量的27.6%，而建筑用能的增加對(duì)全國(guó)的溫室氣體排放“貢獻(xiàn)率”已經(jīng)達(dá)到了 25%。因高耗能建筑比例大，單北方采暖地區(qū)每年就多耗標(biāo)準(zhǔn)煤1800萬噸，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)70億元，多排二氧化碳52萬噸。如此狀況繼續(xù)發(fā)展，到2020年，我國(guó)建筑耗能將達(dá)到1089億噸標(biāo)準(zhǔn);到2020年，空調(diào)夏季高峰負(fù)荷將相當(dāng)于10個(gè)三峽電站滿負(fù)荷能力，這將會(huì)是一個(gè)十分驚人的數(shù)量。
[0004]目前消耗的能源主要是煤炭、石油和天然氣等化石能源，但這些能源資源有限，不可再生，終究要枯竭。由此可見，提高可再生能源在建筑中的應(yīng)用度是當(dāng)務(wù)之急?，F(xiàn)有的節(jié)能技術(shù)，如空氣源熱栗技術(shù)、太陽能集熱器、光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等一批綠色能源技術(shù)、節(jié)能設(shè)備得到了大力推廣，節(jié)能理念也得到很好地普及，這些能源技術(shù)在建筑行業(yè)中對(duì)能量的利用主要有以下幾種形式:
[0005]第一種是空氣源熱栗?？諝庾鳛闊崂醯牡臀粺嵩?，取之不盡，用之不竭，處處都有，可以無償獲取，其缺點(diǎn)是室外空氣的狀態(tài)參數(shù)隨地區(qū)和季節(jié)的不同而變化，這對(duì)熱栗的供熱能力和制熱性能系數(shù)影響很大。
[0006]第二種是蓄冷/蓄熱技術(shù)。因?yàn)槭抢秒妰r(jià)的峰谷差來達(dá)到節(jié)能的目的。由于它平衡了電網(wǎng)負(fù)荷，減少了電力高峰時(shí)在電網(wǎng)線路上的輸電損失，所以這項(xiàng)節(jié)能技術(shù)對(duì)整個(gè)建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)有重要的意義。
[0007]第三種是太陽能集熱技術(shù)。其缺點(diǎn)是受到極端天氣影響時(shí)，集熱性能很不好，并且在嚴(yán)寒地區(qū)還要采取防凍措施，普及性不強(qiáng)，不能大規(guī)模使用。
[0008]第四種是光伏發(fā)電技術(shù)。雖然光伏發(fā)電得到了很好地發(fā)展，但是光伏發(fā)電的間歇性，還有受到晝夜、季節(jié)、地理瑋度和海拔高度等自然條件以及晴、陰、云、雨等天氣因素的影響導(dǎo)致發(fā)電效率極低，還有待于進(jìn)一步的探究。
[0009]也有部分技術(shù)采用了可再生能源集成的方法，如風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)等，但是其所集成的能源有限，且無法根據(jù)系統(tǒng)所在的環(huán)境進(jìn)行分析并處理，節(jié)能效果和適應(yīng)性不理想。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]針對(duì)上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種將多種可再生能源集成的能源優(yōu)化系統(tǒng)，將風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、太陽能集熱器、空氣源熱栗有機(jī)結(jié)合，不僅節(jié)約大量建筑空間，而且解決了現(xiàn)有技術(shù)在建筑中對(duì)能源綜合利用不合理，節(jié)能效果不理想，適應(yīng)性不強(qiáng)等問題。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0012]—種自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化系統(tǒng)，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、電熱蓄水儲(chǔ)能裝置、太陽能集熱器、空氣源熱栗機(jī)組、控制系統(tǒng)、能源受體系統(tǒng)和建筑供電系統(tǒng)，所述能源受體系統(tǒng)包括熱水系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)，所述建筑供電系統(tǒng)包括蓄電系統(tǒng)和市電系統(tǒng);所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括風(fēng)力機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、整流器、控制器一和風(fēng)力發(fā)電逆變器，所述風(fēng)力機(jī)連接交流發(fā)電機(jī)，所述交流發(fā)電機(jī)與控制器一之間連接有整流器，所述控制器一與風(fēng)力發(fā)電逆變器和所述蓄電系統(tǒng)相連接，所述風(fēng)力發(fā)電逆變器接入建筑供電系統(tǒng);所述光伏發(fā)電機(jī)組包括光伏板、匯流箱、控制器二、光伏逆變器和反流割斷器，所述光伏板連接匯流箱，匯流箱與控制器二之間接有反流割斷器，所述控制器二與光伏逆變器和蓄電系統(tǒng)相連接，光伏逆變器接入建筑供電系統(tǒng);所述電熱蓄水儲(chǔ)能裝置包括集熱器入水口、集熱器出水口、熱水入水口、熱水出水口、空氣源熱栗入水口、空氣源熱栗出水口、輔助加熱器、壓力采集器和溫度采集器一，電熱蓄水儲(chǔ)能裝置分別與太陽能集熱器、熱水系統(tǒng)和空氣源熱栗機(jī)組相連接，所述太陽能集熱器的出水口與集熱器入水口之間接有閥門一，太陽能集熱器的入水口與集熱器出水口之間接有循環(huán)栗一和閥門二，所述熱水系統(tǒng)的出水口與熱水入水口之間接有循環(huán)栗二和閥門三，所述熱水系統(tǒng)的入水口與熱水出水口之間接有閥門四，所述空氣源熱栗機(jī)組的出水口與空氣源熱栗入水口之間接有循環(huán)栗三和閥門五，所述空氣源熱栗機(jī)組的入水口與空氣源熱栗出水口之間接有閥門六，電熱蓄水儲(chǔ)能裝置接入建筑供電系統(tǒng);所述太陽能集熱器上設(shè)有溫度采集器二;所述空氣源熱栗機(jī)組還與制冷系統(tǒng)連接，空氣源熱栗機(jī)組的出水口與制冷系統(tǒng)的入水口之間接有循環(huán)栗四和閥門七，空氣源熱栗機(jī)組的入水口與制冷系統(tǒng)的出水口之間接有閥門八，空氣源熱栗機(jī)組接入建筑供電系統(tǒng);所述電熱蓄水儲(chǔ)能裝置、太陽能集熱器、空氣源熱栗機(jī)組、能源受體系統(tǒng)和建筑供電系統(tǒng)均由控制系統(tǒng)控制;所述供暖系統(tǒng)接入建筑供電系統(tǒng)。
[0013]所述光伏發(fā)電機(jī)組還包括透明隔熱層，光伏板為透明光伏板，透明光伏板固定在透明隔熱層上，且太陽能集熱器設(shè)置在透明隔熱層下方。
[0014]所述光伏發(fā)電機(jī)組和太陽能集熱器可設(shè)置若干個(gè)。
[0015]所述電熱蓄水儲(chǔ)能裝置還包括補(bǔ)水進(jìn)水口、溢出水口和泄水口。
[0016]所述蓄電系統(tǒng)為蓄電池。
[0017]所述供暖系統(tǒng)采用碳纖維供暖系統(tǒng)，碳纖維供暖系統(tǒng)內(nèi)安裝有溫控器。
[0018]所述風(fēng)力發(fā)電逆變器和光伏逆變器與建筑供電系統(tǒng)之間接有電能表和有雙向表。
[0019]本發(fā)明還提供一種自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化的控制方法，包括對(duì)室溫、發(fā)電和蓄熱三個(gè)方面的調(diào)節(jié):
[0020]對(duì)室溫調(diào)節(jié)，具體包括以下步驟:
[0021 ]步驟1:采集室內(nèi)溫度TO和室外溫度Tl;
[0022]步驟2:判斷室內(nèi)溫度TO是否小于15°C;若是，則執(zhí)行步驟3;若否，則執(zhí)行步驟2.1;
[0023]步驟2.1:判斷室內(nèi)溫度TO是否在15°C和28°C之間；若15 °C <TO<28 °C，則執(zhí)行步驟5 ；若TO > 28 °C，則執(zhí)行步驟3.1 ；
[0024]步驟3:判斷室外溫度Tl是否小于15°C;若是，則執(zhí)行步驟4;若否，則執(zhí)行步驟5;
[0025]步驟3.1:判斷室外溫度Tl是否大于28°C;若是，則執(zhí)行步驟6;若否，則執(zhí)行步驟5;
[0026]步驟4:執(zhí)行供暖操作；
[0027]步驟4.1:判斷蓄電池是否有電；若蓄電池有電，則執(zhí)行步驟4.1.1;若蓄電池?zé)o電，則執(zhí)行步驟4.1.2;
[0028]步驟4.1.1:啟動(dòng)碳纖維供暖系統(tǒng)，空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器、碳纖維供暖系統(tǒng)和蓄電池處于啟動(dòng)狀態(tài)，太陽能集熱器處于備用狀態(tài)，蓄電池接入市電系統(tǒng)向碳纖維供暖系統(tǒng)供電；
[0029]步驟4.1.2:啟動(dòng)碳纖維供暖系統(tǒng)，蓄電池接入市電系統(tǒng)，空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器、碳纖維供暖系統(tǒng)和蓄電池處于啟動(dòng)狀態(tài)，太陽能集熱器處于備用狀態(tài)，市電系統(tǒng)向碳纖維供暖系統(tǒng)供電；
[0030]步驟5:執(zhí)行既不供暖也不制冷操作，制冷系統(tǒng)和碳纖維供暖系統(tǒng)關(guān)閉，循環(huán)栗K4、閥門D1、D2關(guān)閉開關(guān)K6打開，空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器和蓄電池設(shè)備處于啟動(dòng)狀態(tài)；
[0031]步驟6:執(zhí)行制冷操作；
[0032]步驟6.1:判斷蓄電池是否有電；若蓄電池有電，則執(zhí)行步驟6.1.1;若蓄電池?zé)o電，則執(zhí)行步驟6.1.2;
[0033]步驟6.1.1:啟動(dòng)空氣源熱栗機(jī)組，循環(huán)栗K3啟動(dòng)、閥門Cl、C2打開，空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器、制冷系統(tǒng)和蓄電池處于啟動(dòng)狀態(tài)，蓄電池接入市電系統(tǒng)向空氣源熱栗機(jī)組供電；
[0034]步驟6.1.2:啟動(dòng)空氣源熱栗機(jī)組，循環(huán)栗K3啟動(dòng)、閥門C1、C2打開，空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器、制冷系統(tǒng)和蓄電池處于啟動(dòng)狀態(tài)，市電系統(tǒng)向空氣源熱栗機(jī)組供電；
[0035]對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，具體包括以下步驟:
[0036]步驟I:采集建筑所處地理位置的天氣情況；
[0037]步驟2:判斷時(shí)間點(diǎn)是白天和晴天還是夜晚陰雨天;若為白天晴天，則執(zhí)行步驟3;若為夜晚陰雨天，則執(zhí)行步驟4;
[0038]步驟3:啟動(dòng)光伏發(fā)電機(jī)組和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電；
[0039]步驟4:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電；
[0040]步驟5:判斷建筑是否需要電負(fù)荷;若是，則執(zhí)行步驟5.1;若否，則執(zhí)行步驟7;
[0041]步驟5.1:判斷建筑的用戶類型;若用戶為居民住戶，則進(jìn)行步驟6;若用戶為企業(yè)或工廠，則執(zhí)行步驟5.2;
[0042]步驟5.2:判斷時(shí)間點(diǎn)是否為峰時(shí)段;若是，則進(jìn)行步驟6;若否，則進(jìn)行步驟7;
[0043]步驟6:發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的電進(jìn)行直供，并判斷所發(fā)出的電是否滿足建筑電負(fù)荷；若所發(fā)出的電有剩余，則進(jìn)行步驟7;若所發(fā)出的電滿足不了建筑電負(fù)荷，執(zhí)行步驟8;
[0044]步驟7:發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的電進(jìn)行蓄電；
[0045]步驟8:市電系統(tǒng)接入，供給建筑所需要的電負(fù)荷；
[0046]蓄熱系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)，此環(huán)節(jié)對(duì)電熱蓄水儲(chǔ)能裝置中水的壓力和溫度同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中對(duì)壓力的調(diào)節(jié)具體包括以下步驟:
[0047]步驟1:采集電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的壓力為PO;
[0048]步驟2:判斷電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的壓力PO是否小于最小壓力Pl(設(shè)定值，可更改)；若否，則執(zhí)行步驟5;若是，則執(zhí)行步驟3;
[0049]步驟3:將電熱蓄水儲(chǔ)能裝置中的補(bǔ)水進(jìn)水口打開；
[0050]步驟4:判斷電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的壓力PO是否大于最大壓力P2(設(shè)定值，可更改)；若否，則執(zhí)行步驟3;若是，則執(zhí)行步驟5;
[0051]步驟5:將電熱蓄水儲(chǔ)能裝置中的補(bǔ)水進(jìn)水口關(guān)閉；
[0052]其中對(duì)水溫的調(diào)節(jié)具體包括以下步驟:
[0053]步驟1:采集電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的水溫溫度為T2;
[0054]步驟2:判斷電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的水溫T2是否小于設(shè)定值T5(可更改)；若否，則進(jìn)行步驟3;若是，則進(jìn)行步驟4;
[0055]步驟3:啟動(dòng)熱水系統(tǒng)；
[0056]步驟4:設(shè)定太陽能集熱器的水溫為Τ3，判斷太陽能集熱器的水溫Τ3是否小于設(shè)定值Τ5;若否，則進(jìn)行步驟5;若是，則進(jìn)行步驟6;
[0057]步驟5:啟動(dòng)電熱蓄水儲(chǔ)能裝置、太陽能集熱器和熱水系統(tǒng)；
[0058]步驟6:設(shè)定空氣源熱栗機(jī)組的水溫為Τ4，判斷空氣源熱栗機(jī)組的水溫Τ4是否小于設(shè)定值Τ5;若否，則進(jìn)行步驟7;若是，則進(jìn)行步驟8;
[0059]步驟7:啟動(dòng)電熱蓄水儲(chǔ)能裝置、空氣源熱栗機(jī)組和熱水系統(tǒng)；
[0060]步驟8:判斷蓄電池是否有電；若蓄電池有電，則進(jìn)行步驟10;若蓄電池?zé)o電，則進(jìn)行步驟9 ；
[0061]步驟9:啟動(dòng)電熱蓄水儲(chǔ)能裝置，電熱蓄水儲(chǔ)能裝置接入市電系統(tǒng)；
[0062]步驟10:啟動(dòng)電熱蓄水儲(chǔ)能裝置，將電熱蓄水儲(chǔ)能裝置和蓄電池接入市電系統(tǒng)。
[0063]本發(fā)明的自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化系統(tǒng)及控制方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的效果和優(yōu)點(diǎn):
[0064]1、本發(fā)明將太陽能光熱、太陽能光電、風(fēng)能、空氣能這四種常見取之不盡，用之不竭，可以無償獲取的可再生能源作為基礎(chǔ)能源，通過優(yōu)化組合后與儲(chǔ)電系統(tǒng)和蓄熱系統(tǒng)相結(jié)合為建筑提供生活熱水，制冷，照明，供暖等能源供應(yīng)，此能源供應(yīng)系統(tǒng)將利用太陽能、空氣能等可再生能源的特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，白天利用光伏發(fā)電并利用太陽能集熱器收集熱能，在滿足建筑物能源需求的基礎(chǔ)上，將多余的光伏、風(fēng)能發(fā)出的電能存儲(chǔ)在蓄電系統(tǒng)，將太陽能光熱和空氣源熱存儲(chǔ)在蓄熱系統(tǒng)中供給建筑熱水需求，將空氣源熱栗產(chǎn)生的冷風(fēng)通過排風(fēng)氣管為建筑制冷，較好的解決了能源綜合利用不合理的問題。
[0065]2、本發(fā)明所提到的系統(tǒng)及技術(shù)使用范圍廣，無論是北方極寒地區(qū)、南方夏季高溫地區(qū)、只要合理組合四種基礎(chǔ)能源形勢(shì)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的運(yùn)行方式，都很好的解決建筑能源供應(yīng)問題。
[0066]3、本發(fā)明所提到太陽能光伏組件和太陽能集熱器設(shè)備，其中太陽能光熱和太陽能光電的設(shè)備有效的結(jié)合為建筑節(jié)約了大量建筑空間，無需額外用地或增建其他設(shè)施，同時(shí)提高了太陽能集熱器本發(fā)明將最廉價(jià)的可再生能源技術(shù)合理集成大大降低了投資成本使得本發(fā)明具有普及性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0067]4、本發(fā)明所采用的碳纖維供暖系統(tǒng)，相對(duì)于傳統(tǒng)采暖方式，碳纖維電地暖所采用的碳纖維長(zhǎng)絲發(fā)熱遠(yuǎn)紅外電地暖供暖系統(tǒng)的熱轉(zhuǎn)換率高達(dá)99%以上，大大減少轉(zhuǎn)換及傳遞過程中的能量損失。不占用任何室內(nèi)平面空間、低費(fèi)用運(yùn)行、升溫迅速、安全可靠、不會(huì)出現(xiàn)漏電、過電現(xiàn)象同時(shí)系統(tǒng)免維護(hù)，不會(huì)出現(xiàn)任何維護(hù)費(fèi)用等都是碳纖維供暖的優(yōu)勢(shì)。
【附圖說明】
[0068]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的能源流動(dòng)示意圖；
[0069]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的具體實(shí)施方案圖；
[0070]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的光伏發(fā)電機(jī)組和太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0071 ]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0072]圖5是本發(fā)明實(shí)施例的控制方法流程圖；
[0073]其中:2、碳纖維供暖系統(tǒng)；3、太陽能集熱器;4、電熱蓄水儲(chǔ)能裝置;5、空氣源熱栗機(jī)組;6、熱水系統(tǒng);7、制冷系統(tǒng);8、蓄電池；11、風(fēng)力機(jī)；12、交流發(fā)電機(jī);13、整流器;14、控制器一；15、風(fēng)力發(fā)電逆變器;21、透明光伏板;22、匯流箱;23、控制器二; 24、光伏逆變器;25、反流隔斷器;26、透明隔熱層;27、光伏板固定卡件;28、隔熱層支架;31、太陽能集熱器支架；40、輔助加熱器;41、集熱器入水口；42、集熱器出水口 ；43、熱水入水口 ；44、熱水出水口；45、空氣源熱栗入水口 ；46、空氣源熱栗出水口 ；47、補(bǔ)水進(jìn)水口 ；48、溢出水口 ；49、泄水口
【具體實(shí)施方式】
[0074]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0075]如圖1所示的自適應(yīng)氣光熱能源優(yōu)化系統(tǒng)的能源流動(dòng)示意圖。本發(fā)明是基于能源的流動(dòng)方向，將光熱、光電等可再生能源各自優(yōu)點(diǎn)集成，使系統(tǒng)發(fā)揮最大的能效作用。本發(fā)明可以劃分為三層，第一層為基礎(chǔ)能源層，第二層為能源轉(zhuǎn)化層，第三層為能源流動(dòng)層?；A(chǔ)能源層是由風(fēng)能、光電、光熱和空氣熱能等可再生能源組成，能源轉(zhuǎn)化層是由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器、空氣源熱栗機(jī)組組成，能源流動(dòng)層是由市電系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、蓄電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、蓄熱系統(tǒng)組成，建筑供電系統(tǒng)向供暖系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和蓄熱系統(tǒng)供電，本系統(tǒng)控制蓄電系統(tǒng)向供暖系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和蓄熱系統(tǒng)供電。
[0076]本發(fā)明的一種自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化系統(tǒng)，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、電熱蓄水儲(chǔ)能裝置、太陽能集熱器、空氣源熱栗機(jī)組、控制系統(tǒng)、能源受體系統(tǒng)和建筑供電系統(tǒng)，所述能源受體系統(tǒng)包括熱水系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)，所述建筑供電系統(tǒng)包括蓄電系統(tǒng)和市電系統(tǒng)，所述電熱蓄水儲(chǔ)能裝置、太陽能集熱器、空氣源熱栗機(jī)組、能源受體系統(tǒng)和建筑供電系統(tǒng)均由控制系統(tǒng)控制，本發(fā)明實(shí)施例中的控制系統(tǒng)可為PLC控制器或DCS，蓄電系統(tǒng)為蓄電池。
[0077]如圖2所示，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括風(fēng)力機(jī)11、交流發(fā)電機(jī)12、整流器13、控制器一 14和風(fēng)力發(fā)電逆變器15，風(fēng)力機(jī)11連接交流發(fā)電機(jī)12，交流發(fā)電機(jī)12與控制器一 14之間連接有整流器13，控制器一 14與風(fēng)力發(fā)電逆變器15和蓄電池8相連接，風(fēng)力發(fā)電逆變器15接入建筑供電系統(tǒng)。
[0078]光伏發(fā)電機(jī)組包括光伏板、匯流箱22、控制器二 23、光伏逆變器24和反流割斷器25，所述光伏板連接匯流箱22，匯流箱22與控制器二 23之間接有反流割斷器25，控制器二 23與光伏逆變器24和蓄電池9相連接，光伏逆變器24接入市電系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)施例為了使太陽能集熱器的集熱效果更佳，將太陽能集熱器3置于光伏板下方，如圖3所示，光伏板采用透明光伏板21，將透明光伏板21通過光伏板固定卡件27固定在透明隔熱層26上，透明隔熱層26固定在隔熱層支架28上，隔熱層支架28的高度和位置可根據(jù)所處的地理經(jīng)瑋度而定以保證最佳光照角度和時(shí)間，將太陽能集熱器3放置于透明隔熱層26的下方，用太陽能集熱器支架31固定，該透明隔熱層26利用透鏡原理使太陽能集熱器最大能效的轉(zhuǎn)化光熱，使透明光伏板21能在最佳的溫度下發(fā)電，太陽能集熱器3的集熱性能大大增加，即使在溫度較低的季節(jié)，太陽能集熱器3的工作性能依然很好。本實(shí)施例中的光伏板21和太陽能集熱器3可根據(jù)使用需要設(shè)置η組，若干個(gè)，風(fēng)力發(fā)電逆變器15和光伏逆變器24與建筑供電系統(tǒng)之間可根據(jù)需求可接入電能表和雙向表，記錄所使用和所發(fā)出的電能。
[0079]如圖4所示，本實(shí)施例中蓄熱系統(tǒng)采用可儲(chǔ)存熱水的電熱蓄水儲(chǔ)能裝置4，包括集熱器入水口 41、集熱器出水口 42、熱水入水口 43、熱水出水口 44、空氣源熱栗入水口 45、空氣源熱栗出水口 46、輔助加熱器40、壓力采集器和溫度采集器一。本實(shí)施例中的電熱蓄水儲(chǔ)能裝置4還設(shè)有補(bǔ)水進(jìn)水口 47、溢出水口 48和泄水口 49。
[0080]如圖2所示，電熱蓄水儲(chǔ)能裝置4分別與提供給建筑熱水的太陽能集熱器3、提供建筑生活熱水的熱水系統(tǒng)6和空氣源熱栗機(jī)組5相連接，太陽能集熱器3的出水口與集熱器入水口 41之間接有閥門Al，太陽能集熱器3的入水口與集熱器出水口 42之間接有循環(huán)栗Kl和閥門Α2，熱水系統(tǒng)6的出水口與熱水入水口 43之間接有循環(huán)栗Κ2和閥門BI，熱水系統(tǒng)6的入水口與熱水出水口 44之間接有閥門Β2，空氣源熱栗機(jī)組5的出水口與空氣源熱栗入水口 45之間接有循環(huán)栗Κ3和閥門CI，空氣源熱栗機(jī)組5的入水口與空氣源熱栗出水口 46之間接有閥門C2，壓力采集器和溫度采集器一用于實(shí)時(shí)采集電熱蓄水儲(chǔ)能裝置4的壓力和溫度，補(bǔ)水進(jìn)水口47是為電熱蓄水儲(chǔ)能裝置進(jìn)行補(bǔ)水的，溢出水口48是防止電熱蓄水儲(chǔ)能裝置補(bǔ)水過多時(shí)將過量的水排出，泄水口 49是在驗(yàn)收、故障、停栗時(shí)使用，輔助加熱器40接入建筑供電系統(tǒng)。
[0081]太陽能集熱器3上設(shè)有溫度采集器二?？諝庠礋崂鯔C(jī)組5還與制冷系統(tǒng)7連接，空氣源熱栗機(jī)組5的出水口與制冷系統(tǒng)7的入水口之間接有循環(huán)栗Κ4和閥門Dl，空氣源熱栗機(jī)組5的入水口與制冷系統(tǒng)7的出水口之間接有閥門D2，空氣源熱栗機(jī)組5接入建筑供電系統(tǒng)。
[0082]本發(fā)明實(shí)施例中的供暖系統(tǒng)采用碳纖維供暖系統(tǒng)2，碳纖維供暖系統(tǒng)具有保溫系統(tǒng)，其保暖系統(tǒng)的作用是杜絕碳纖維電地暖所產(chǎn)生的熱量向地坪方向的流失，并強(qiáng)制熱量向室內(nèi)傳遞，碳纖維供暖系統(tǒng)內(nèi)安裝有溫控器，溫控器通過感應(yīng)采暖室內(nèi)環(huán)境溫度的變化，來控制碳纖維電地暖所提供的熱量，設(shè)定合理的采暖溫度可大大提高系統(tǒng)的有效工作效率，并減少能耗，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)溫度的智能控制?？墒謩?dòng)改變溫控器的溫度設(shè)定值，也可對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
[0083]將碳纖維供暖系統(tǒng)接入市電系統(tǒng)，太陽能光伏機(jī)組可為電熱蓄水儲(chǔ)能裝置、空氣源熱栗機(jī)組、碳纖維供暖系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)以及系統(tǒng)中的控制器一和控制器二提供電能。
[0084]電熱蓄水儲(chǔ)能裝置、太陽能集熱器、空氣源熱栗機(jī)組、能源受體系統(tǒng)和建筑供電系統(tǒng)均由控制系統(tǒng)控制。控制系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)能源需求在能源轉(zhuǎn)化層和能源流動(dòng)層中加以控制，主要是根據(jù)系統(tǒng)的制冷、供暖、熱水、供電這四個(gè)方面反饋回來的具體參數(shù)，由內(nèi)部程序自動(dòng)切換設(shè)備的啟停，從而達(dá)到最優(yōu)的能源利用方式的組合，內(nèi)部程序的主要是結(jié)合所處的環(huán)境氣候、季節(jié)、時(shí)間點(diǎn)(白天或者夜晚)和住戶的能源需求來設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)一次能源的最佳轉(zhuǎn)換和設(shè)備的最佳運(yùn)行，為住戶提供滿意的能源供應(yīng)(為了使附圖2清晰，未標(biāo)注控制系統(tǒng))。根據(jù)需要控制的模塊，在各設(shè)備和管路中合理布置數(shù)據(jù)采集器、循環(huán)栗、流量表、壓力表和溫度傳感器，并將它們接入控制系統(tǒng)。
[0085]在基礎(chǔ)能源組合方案確定的情況下，在能源轉(zhuǎn)化層中，依托光伏發(fā)電機(jī)組和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電，帶動(dòng)碳纖維供暖系統(tǒng)和空氣源熱栗做功，將空氣熱能轉(zhuǎn)換到蓄熱系統(tǒng)中同時(shí)將工作產(chǎn)生的冷風(fēng)輸送到制冷系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)則根據(jù)季節(jié)的不同，具體建筑物要求和用戶需求不同，向用戶輸送達(dá)到建筑標(biāo)準(zhǔn)要求和住戶要求的能源(供暖、制冷、生活熱水等)O
[0086]以太陽能極其豐富的地區(qū)為例，本發(fā)明系統(tǒng)針對(duì)室溫、發(fā)電和蓄熱三個(gè)方面進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中對(duì)室溫的調(diào)節(jié)過程如下:
[0087]夏季炎熱時(shí)，建筑需要制冷，控制系統(tǒng)自動(dòng)將碳纖維供暖系統(tǒng)關(guān)閉，而空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器、制冷系統(tǒng)和蓄電池等設(shè)備處于啟動(dòng)狀態(tài)，建筑生活熱水可由太陽能集熱器或空氣源熱栗機(jī)組提供，此時(shí)空氣源熱栗機(jī)組和制冷系統(tǒng)主要為建筑制冷，循環(huán)栗1(1、1(2和1(4開啟運(yùn)行，閥門41)2、81、82、01和02打開，循環(huán)栗K3和閥門Cl、C2根據(jù)需要選擇性的啟動(dòng)運(yùn)行或打開。
[0088]春秋涼爽季節(jié)時(shí)，建筑基本不需要供暖和制冷，控制系統(tǒng)根據(jù)天氣選擇性將碳纖維供暖系統(tǒng)和空氣源熱栗機(jī)組關(guān)閉，此時(shí)太陽能集熱器工作性能良好，建筑的生活熱水盡可能由太陽能集熱器提供，在滿足不了建筑需求時(shí)，空氣源熱栗機(jī)組會(huì)作為補(bǔ)充能源接入系統(tǒng)?？諝庠礋崂鯔C(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器和蓄電池等設(shè)備處于啟動(dòng)狀態(tài)，循環(huán)栗Kl和K2開啟運(yùn)行，閥門Al、六2、81和82打開，循環(huán)栗1(3和1(4，閥門Cl、C2、D1和D2根據(jù)需要選擇性的啟動(dòng)運(yùn)行或打開。
[0089]冬季寒冷季節(jié)時(shí)，建筑需要大量供暖，碳纖維供暖系統(tǒng)工作，系統(tǒng)負(fù)荷主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電機(jī)組提供，生活熱水則由空氣源熱栗機(jī)組提供，此時(shí)太陽能集熱器工作性能較差，控制系統(tǒng)可根據(jù)天氣選擇性將其關(guān)閉，在空氣源熱栗機(jī)組產(chǎn)生的生活熱水達(dá)不到電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的溫度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，電熱蓄水儲(chǔ)能裝置中的輔助加熱器接入市電系統(tǒng)來滿足建筑的需求，而空氣源熱栗機(jī)組所產(chǎn)生的熱水則作為輔助能源補(bǔ)充。冬季夜晚，普遍溫度都比較低，用戶對(duì)供暖需求較大，控制系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷要求控制蓄電池間歇性的對(duì)碳纖維供暖系統(tǒng)供電使室溫保持恒定?？諝庠礋崂鯔C(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器、碳纖維供暖系統(tǒng)和蓄電池等設(shè)備處于啟動(dòng)狀態(tài)，太陽能集熱器處于備用狀態(tài)，循環(huán)栗K2和K3開啟運(yùn)行，開關(guān)K6閉合、閥門B1、B2、C1和C2打開，循環(huán)栗Kl和閥門A1、A2根據(jù)需要選擇性的啟動(dòng)運(yùn)行或打開，循環(huán)栗K4和閥門D1、D2關(guān)閉。
[0090]對(duì)發(fā)電的調(diào)節(jié)過程如下:
[0091]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的電，可按照居民和企業(yè)工廠、峰時(shí)、谷時(shí)和平時(shí)的不同，選擇性的通過控制系統(tǒng)進(jìn)行直供或蓄電；當(dāng)用戶類型為居民，夏季時(shí)，盡可能的利用系統(tǒng)發(fā)出的電，并將多余的電存儲(chǔ)在蓄電系統(tǒng)中，空氣源熱栗機(jī)組運(yùn)行，控制系統(tǒng)將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的電直供給空氣源熱栗機(jī)組;若有剩余，則將其剩余部分的電存儲(chǔ)在蓄電池中，在晚上或者陰雨天供建筑整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行使用;冬季時(shí)，空氣源熱栗機(jī)組和碳纖維供暖系統(tǒng)負(fù)荷大，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的電直供給碳纖維供暖系統(tǒng)和空氣源熱栗機(jī)組，若有剩余，則將其剩余部分的電存儲(chǔ)在蓄電池中，供建筑整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行及晚上照明使用;如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的電不能滿足建筑負(fù)荷，則市電系統(tǒng)接入供給建筑所需電能；當(dāng)用戶類型為企業(yè)或工廠，夏季時(shí)，空氣源熱栗機(jī)組運(yùn)行，若為峰時(shí)，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的電直供給空氣源熱栗機(jī)組，若不是峰時(shí)，則對(duì)蓄電池進(jìn)行蓄電，如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的電不能滿足建筑負(fù)荷，則市電系統(tǒng)接入供給建筑所需電能;冬季時(shí)，空氣源熱栗機(jī)組、碳纖維供暖系統(tǒng)負(fù)荷大，若為峰時(shí)，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的電直供給碳纖維供暖系統(tǒng)和空氣源熱栗機(jī)組，若不是峰時(shí)，則對(duì)蓄電池進(jìn)行蓄電，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)所發(fā)出的電不能滿足建筑負(fù)荷，則市電系統(tǒng)接入供給建筑所需電能。
[0092]對(duì)蓄熱的調(diào)節(jié)過程如下:
[0093]夏季時(shí)，太陽能集熱器工作效果很好，基本能滿足建筑熱水需求，所產(chǎn)出的熱水白天一部分直接通過電熱蓄水儲(chǔ)能裝置為建筑提供熱水，剩余部分則存儲(chǔ)在電熱蓄水儲(chǔ)能裝置中供夜間無太陽光時(shí)使用。冬季時(shí)，太陽能集熱器所產(chǎn)生的熱水不符合電熱蓄水儲(chǔ)能裝置設(shè)定的溫度標(biāo)準(zhǔn)，則可由空氣源熱栗機(jī)組將不符合標(biāo)準(zhǔn)的熱水加熱來滿足建筑需求，而在極端環(huán)境下，空氣源熱栗機(jī)組工作性能較差時(shí)，則由電熱蓄水儲(chǔ)能裝置中的輔助加熱器加熱電熱蓄水儲(chǔ)能裝置中的水在滿足其溫度標(biāo)準(zhǔn)的情況下為建筑提供熱水。
[0094]如圖5所示，本發(fā)明還提供一種自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化的控制方法，從室溫、發(fā)電和蓄熱三個(gè)方面對(duì)建筑的熱水系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和發(fā)電蓄電系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，該控制方法包括以下步驟:
[0095]對(duì)室溫的調(diào)節(jié)，具體包括以下步驟:
[0096]步驟1:采集室內(nèi)溫度TO和室外溫度Tl;
[0097]步驟2:判斷室內(nèi)溫度TO是否小于15°C ;若TO< 15°C，則執(zhí)行步驟3;若TO> 15°C，則執(zhí)行步驟2.1 ；
[0098]步驟2.1:判斷室內(nèi)溫度TO是否在15 V和28 °C之間；若15 °C <TO < 28 °C，則執(zhí)行步驟5 ；若TO > 28 °C，則執(zhí)行步驟3.1 ；
[0099]步驟3:判斷室外溫度Tl是否小于15°C ；若Tl < 15°C，則執(zhí)行步驟4;若11 > 15°C，則執(zhí)行步驟5 ；
[0100]步驟3.1:判斷室外溫度Tl是否大于28°C;若Tl>28°C，則執(zhí)行步驟6;若Tl<28°C，則執(zhí)行步驟5;
[0101]步驟4:執(zhí)行供暖操作；
[0102]步驟4.1:判斷蓄電池是否有電；若蓄電池有電，則執(zhí)行步驟4.1.1;若蓄電池?zé)o電，則執(zhí)行步驟4.1.2;
[0103]步驟4.1.1:啟動(dòng)碳纖維供暖系統(tǒng)，開關(guān)K6閉合，空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器、碳纖維供暖系統(tǒng)和蓄電池處于啟動(dòng)狀態(tài)，太陽能集熱器處于備用狀態(tài)，蓄電池接入市電系統(tǒng)向碳纖維供暖系統(tǒng)供電；
[0104]步驟4.1.2:啟動(dòng)碳纖維供暖系統(tǒng)，開關(guān)K6閉合，空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器、碳纖維供暖系統(tǒng)和蓄電池處于啟動(dòng)狀態(tài)，太陽能集熱器處于備用狀態(tài)，市電系統(tǒng)向碳纖維系統(tǒng)供電；
[0105]步驟5:執(zhí)行既不供暖也不制冷操作，制冷系統(tǒng)和碳纖維供暖系統(tǒng)關(guān)閉，循環(huán)栗K4、閥門D1、D2關(guān)閉開關(guān)Κ6打開，空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器和蓄電池設(shè)備處于啟動(dòng)狀態(tài)；
[0106]步驟6:執(zhí)行制冷操作；
[0107]步驟6.1:判斷蓄電池是否有電；若蓄電池有電，則執(zhí)行步驟6.1.1;若蓄電池?zé)o電，則執(zhí)行步驟6.1.2;
[0108]步驟6.1.1:啟動(dòng)空氣源熱栗機(jī)組，循環(huán)栗K3啟動(dòng)、閥門C1、C2打開，空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器、制冷系統(tǒng)和蓄電池等設(shè)備處于啟動(dòng)狀態(tài)，蓄電池接入市電系統(tǒng)向空氣源熱栗機(jī)組供電；
[0109]步驟6.1.2:啟動(dòng)空氣源熱栗機(jī)組，循環(huán)栗K3啟動(dòng)、閥門C1、C2打開，空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器、制冷系統(tǒng)和蓄電池等設(shè)備處于啟動(dòng)狀態(tài)，市電系統(tǒng)向空氣源熱栗機(jī)組供電；
[0110]對(duì)發(fā)電系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)，具體包括以下步驟:
[0111]步驟I:采集建筑所處地理位置的天氣情況；
[0112]步驟2:判斷時(shí)間點(diǎn)是白天和晴天還是夜晚陰雨天;若為白天晴天，則執(zhí)行步驟3;若為夜晚陰雨天，則執(zhí)行步驟4;
[0113]步驟3:啟動(dòng)光伏發(fā)電機(jī)組和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電；
[0114]步驟4:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電；
[0115]步驟5:判斷建筑是否需要電負(fù)荷;若是，則執(zhí)行步驟5.1;若否，則執(zhí)行步驟7;
[0116]步驟5.1:判斷建筑的用戶類型;若用戶為居民住戶，則進(jìn)行步驟6;若用戶為企業(yè)或工廠，則執(zhí)行步驟5.2;
[0117]步驟5.2:判斷時(shí)間點(diǎn)是否為峰時(shí)段;若是，則進(jìn)行步驟6;若否，則進(jìn)行步驟7;
[0118]步驟6:發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的電進(jìn)行直供，并判斷所發(fā)出的電是否滿足建筑電負(fù)荷；若所發(fā)出的電有剩余，則進(jìn)行步驟7;若所發(fā)出的電滿足不了建筑電負(fù)荷，執(zhí)行步驟8;
[0119]步驟7:發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的電進(jìn)行蓄電；
[0120]步驟8:市電系統(tǒng)接入供給建筑所需要的電負(fù)荷；
[0121]蓄熱系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)，此環(huán)節(jié)對(duì)電熱蓄水儲(chǔ)能裝置中水的壓力和溫度同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中對(duì)壓力的調(diào)節(jié)具體包括以下步驟:
[0122]步驟1:采集電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的壓力為PO;
[0123]步驟2:判斷電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的壓力PO是否小于最小壓力Pl(設(shè)定值，可更改)；若否，則執(zhí)行步驟5;若是，則執(zhí)行步驟3;
[0124]步驟3:將電熱蓄水儲(chǔ)能裝置中的補(bǔ)水進(jìn)水口 47打開；
[0125]步驟4:判斷電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的壓力PO是否大于最大壓力P2(設(shè)定值，可更改)；若否，則執(zhí)行步驟3;若是，則執(zhí)行步驟5;
[0126]步驟5:將電熱蓄水儲(chǔ)能裝置中的補(bǔ)水進(jìn)水口關(guān)閉；
[0127]其中對(duì)水溫的調(diào)節(jié)具體包括以下步驟:
[0128]步驟1:采集電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的水溫溫度為T2;
[0129]步驟2:判斷電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的水溫T2是否小于設(shè)定值T5(可更改)；若否，則進(jìn)行步驟3;若是，則進(jìn)行步驟4;
[0130]步驟3:啟動(dòng)熱水系統(tǒng)，循環(huán)栗K2啟動(dòng)、閥門B1、B2打開；
[0131]步驟4:設(shè)定太陽能集熱器的水溫為T3，判斷太陽能集熱器的水溫T3是否小于設(shè)定值T5;如否，則進(jìn)行步驟5;若是，則進(jìn)行步驟6;
[0132]步驟5:啟動(dòng)電熱蓄水儲(chǔ)能裝置、太陽能集熱器和熱水系統(tǒng)，循環(huán)栗Kl啟動(dòng)、閥門Al、A2打開，供給生活熱水，循環(huán)栗K2啟動(dòng)、閥門B1、B2打開；
[0133]步驟6:設(shè)定空氣源熱栗機(jī)組的水溫為T4，判斷空氣源熱栗機(jī)組的水溫T4是否小于設(shè)定值T5;若否，則進(jìn)行步驟7;若是，則進(jìn)行步驟8;
[0134]步驟7:啟動(dòng)電熱蓄水儲(chǔ)能裝置、空氣源熱栗機(jī)組和熱水系統(tǒng)，循環(huán)栗K3啟動(dòng)、閥門Cl、C2打開，供給生活熱水，循環(huán)栗K2啟動(dòng)、閥門B1、B2打開；
[0135]步驟8:判斷蓄電池是否有電；若蓄電池有電，則進(jìn)行步驟10;若蓄電池?zé)o電，則進(jìn)行步驟9 ；
[0136]步驟9:啟動(dòng)電熱蓄水儲(chǔ)能裝置，電熱蓄水儲(chǔ)能裝置接入市電系統(tǒng)，開關(guān)K7閉合；
[0137]步驟10:啟動(dòng)電熱蓄水儲(chǔ)能裝置，將電熱蓄水儲(chǔ)能裝置和蓄電池接入市電系統(tǒng)，開關(guān)K7閉合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于:包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、電熱蓄水儲(chǔ)能裝置、太陽能集熱器、空氣源熱栗機(jī)組、控制系統(tǒng)、能源受體系統(tǒng)和建筑供電系統(tǒng)，所述能源受體系統(tǒng)包括熱水系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)，所述建筑供電系統(tǒng)包括蓄電系統(tǒng)和市電系統(tǒng);所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括風(fēng)力機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、整流器、控制器一和風(fēng)力發(fā)電逆變器，所述風(fēng)力機(jī)連接交流發(fā)電機(jī)，所述交流發(fā)電機(jī)與控制器一之間連接有整流器，所述控制器一與風(fēng)力發(fā)電逆變器和所述蓄電系統(tǒng)相連接，所述風(fēng)力發(fā)電逆變器接入建筑供電系統(tǒng);所述光伏發(fā)電機(jī)組包括光伏板、匯流箱、控制器二、光伏逆變器和反流割斷器，所述光伏板連接匯流箱，匯流箱與控制器二之間接有反流割斷器，所述控制器二與光伏逆變器和蓄電系統(tǒng)相連接，光伏逆變器接入建筑供電系統(tǒng);所述電熱蓄水儲(chǔ)能裝置包括集熱器入水口、集熱器出水口、熱水入水口、熱水出水口、空氣源熱栗入水口、空氣源熱栗出水口、輔助加熱器、壓力采集器和溫度采集器一，電熱蓄水儲(chǔ)能裝置分別與太陽能集熱器、熱水系統(tǒng)和空氣源熱栗機(jī)組相連接，所述太陽能集熱器的出水口與集熱器入水口之間接有閥門一，太陽能集熱器的入水口與集熱器出水口之間接有循環(huán)栗一和閥門二，所述熱水系統(tǒng)的出水口與熱水入水口之間接有循環(huán)栗二和閥門三，所述熱水系統(tǒng)的入水口與熱水出水口之間接有閥門四，所述空氣源熱栗機(jī)組的出水口與空氣源熱栗入水口之間接有循環(huán)栗三和閥門五，所述空氣源熱栗機(jī)組的入水口與空氣源熱栗出水口之間接有閥門六，電熱蓄水儲(chǔ)能裝置接入建筑供電系統(tǒng);所述太陽能集熱器上設(shè)有溫度采集器二;所述空氣源熱栗機(jī)組還與制冷系統(tǒng)連接，空氣源熱栗機(jī)組的出水口與制冷系統(tǒng)的入水口之間接有循環(huán)栗四和閥門七，空氣源熱栗機(jī)組的入水口與制冷系統(tǒng)的出水口之間接有閥門八，空氣源熱栗機(jī)組接入建筑供電系統(tǒng);所述電熱蓄水儲(chǔ)能裝置、太陽能集熱器、空氣源熱栗機(jī)組、能源受體系統(tǒng)和建筑供電系統(tǒng)均由控制系統(tǒng)控制;所述供暖系統(tǒng)接入建筑供電系統(tǒng)。2.如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于:所述光伏發(fā)電機(jī)組還包括透明隔熱層，光伏板為透明光伏板，透明光伏板固定在透明隔熱層上，且太陽能集熱器設(shè)置在透明隔熱層下方。3.如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于:所述光伏發(fā)電機(jī)組和太陽能集熱器可設(shè)置若干個(gè)。4.如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于:所述電熱蓄水儲(chǔ)能裝置還包括補(bǔ)水進(jìn)水口、溢出水口和泄水口。5.如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄電系統(tǒng)為蓄電池。6.如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于:所述供暖系統(tǒng)采用碳纖維供暖系統(tǒng)，碳纖維供暖系統(tǒng)內(nèi)安裝有溫控器。7.如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于:所述風(fēng)力發(fā)電逆變器和光伏逆變器與建筑供電系統(tǒng)之間接有電能表和有雙向表。8.如權(quán)利要求1-7所述的一種自適應(yīng)風(fēng)氣光熱能源優(yōu)化系統(tǒng)，對(duì)其控制方法包括對(duì)室溫、發(fā)電和蓄熱三個(gè)方面的調(diào)節(jié): 對(duì)室溫調(diào)節(jié)，具體包括以下步驟: 步驟1:采集室內(nèi)溫度TO和室外溫度TI ； 步驟2:判斷室內(nèi)溫度TO是否小于15 °C ;若是，則執(zhí)行步驟3;若否，則執(zhí)行步驟2.1; 步驟2.1:判斷室內(nèi)溫度TO是否在15 0C和28 °C之間；若15 °C < TO < 28 °C，則執(zhí)行步驟5 ；若TO > 28 °C，則執(zhí)行步驟3.1 ； 步驟3:判斷室外溫度Tl是否小于15°C ;若是，則執(zhí)行步驟4;若否，則執(zhí)行步驟5; 步驟3.1:判斷室外溫度Tl是否大于28°C ;若是，則執(zhí)行步驟6;若否，則執(zhí)行步驟5; 步驟4:執(zhí)行供暖操作； 步驟4.1:判斷蓄電池是否有電；若蓄電池有電，則執(zhí)行步驟4.1.1;若蓄電池?zé)o電，則執(zhí)行步驟4.1.2; 步驟4.1.1:啟動(dòng)碳纖維供暖系統(tǒng)，空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器、碳纖維供暖系統(tǒng)和蓄電池處于啟動(dòng)狀態(tài)，太陽能集熱器處于備用狀態(tài)，蓄電池接入市電系統(tǒng)向碳纖維供暖系統(tǒng)供電； 步驟4.1.2:啟動(dòng)碳纖維供暖系統(tǒng)，蓄電池接入市電系統(tǒng)，空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器、碳纖維供暖系統(tǒng)和蓄電池處于啟動(dòng)狀態(tài)，太陽能集熱器處于備用狀態(tài)，市電系統(tǒng)向碳纖維供暖系統(tǒng)供電； 步驟5:執(zhí)行既不供暖也不制冷操作，制冷系統(tǒng)和碳纖維供暖系統(tǒng)關(guān)閉，循環(huán)栗K4、閥門D1、D2關(guān)閉開關(guān)K6打開，空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器和蓄電池設(shè)備處于啟動(dòng)狀態(tài)； 步驟6:執(zhí)行制冷操作； 步驟6.1:判斷蓄電池是否有電；若蓄電池有電，則執(zhí)行步驟6.1.1;若蓄電池?zé)o電，則執(zhí)行步驟6.1.2； 步驟6.1.1:啟動(dòng)空氣源熱栗機(jī)組，循環(huán)栗K3啟動(dòng)、閥門Cl、C2打開，空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器、制冷系統(tǒng)和蓄電池處于啟動(dòng)狀態(tài)，蓄電池接入市電系統(tǒng)向空氣源熱栗機(jī)組供電； 步驟6.1.2:啟動(dòng)空氣源熱栗機(jī)組，循環(huán)栗K3啟動(dòng)、閥門Cl、C2打開，空氣源熱栗機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、太陽能集熱器、制冷系統(tǒng)和蓄電池處于啟動(dòng)狀態(tài)，市電系統(tǒng)向空氣源熱栗機(jī)組供電； 對(duì)發(fā)電的調(diào)節(jié)，具體包括以下步驟: 步驟1:采集建筑所處地理位置的天氣情況； 步驟2:判斷時(shí)間點(diǎn)是白天和晴天還是夜晚陰雨天;若為白天晴天，則執(zhí)行步驟3;若為夜晚陰雨天，則執(zhí)行步驟4; 步驟3:啟動(dòng)光伏發(fā)電機(jī)組和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電； 步驟4:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電； 步驟5:判斷建筑是否需要電負(fù)荷;若是，則執(zhí)行步驟5.1;若否，則執(zhí)行步驟7; 步驟5.1:判斷建筑的用戶類型；若用戶為居民住戶，則進(jìn)行步驟6;若用戶為企業(yè)或工廠，則執(zhí)行步驟5.2; 步驟5.2:判斷時(shí)間點(diǎn)是否為峰時(shí)段;若是，則進(jìn)行步驟6;若否，則進(jìn)行步驟7; 步驟6:發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的電進(jìn)行直供，并判斷所發(fā)出的電是否滿足建筑電負(fù)荷;若所發(fā)出的電有剩余，則進(jìn)行步驟7;若所發(fā)出的電滿足不了建筑電負(fù)荷，執(zhí)行步驟8; 步驟7:發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的電進(jìn)行蓄電； 步驟8:市電系統(tǒng)接入，供給建筑所需要的電負(fù)荷； 對(duì)蓄熱的調(diào)節(jié)，此環(huán)節(jié)對(duì)電熱蓄水儲(chǔ)能裝置中水的壓力和溫度同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中對(duì)壓力的調(diào)節(jié)具體包括以下步驟: 步驟1:采集電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的壓力為PO; 步驟2:判斷電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的壓力PO是否小于最小壓力Pl(設(shè)定值，可更改)；若否，則執(zhí)行步驟5;若是，則執(zhí)行步驟3; 步驟3:將電熱蓄水儲(chǔ)能裝置中的補(bǔ)水進(jìn)水口打開； 步驟4:判斷電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的壓力PO是否大于最大壓力P2(設(shè)定值，可更改)；若否，則執(zhí)行步驟3;若是，則執(zhí)行步驟5; 步驟5:將電熱蓄水儲(chǔ)能裝置中的補(bǔ)水進(jìn)水口關(guān)閉； 其中對(duì)水溫的調(diào)節(jié)具體包括以下步驟: 步驟1:采集電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的水溫溫度為T2; 步驟2:判斷電熱蓄水儲(chǔ)能裝置的水溫T2是否小于設(shè)定值T5(可更改)；若否，則進(jìn)行步驟3;若是，則進(jìn)行步驟4; 步驟3:啟動(dòng)熱水系統(tǒng)； 步驟4:設(shè)定太陽能集熱器的水溫為Τ3，判斷太陽能集熱器的水溫Τ3是否小于設(shè)定值Τ5;如否，則進(jìn)行步驟5;若是，則進(jìn)行步驟6; 步驟5:啟動(dòng)電熱蓄水儲(chǔ)能裝置、太陽能集熱器和熱水系統(tǒng)； 步驟6:設(shè)定空氣源熱栗機(jī)組的水溫為Τ4，判斷空氣源熱栗機(jī)組的水溫Τ4是否小于設(shè)定值Τ5;若否，則進(jìn)行步驟7;若是，則進(jìn)行步驟8; 步驟7:啟動(dòng)電熱蓄水儲(chǔ)能裝置、空氣源熱栗機(jī)組和熱水系統(tǒng)； 步驟8:判斷蓄電池是否有電；若蓄電池有電，則進(jìn)行步驟10;若蓄電池?zé)o電，則進(jìn)行步驟9; 步驟9:啟動(dòng)電熱蓄水儲(chǔ)能裝置，電熱蓄水儲(chǔ)能裝置接入市電系統(tǒng)； 步驟10:啟動(dòng)電熱蓄水儲(chǔ)能裝置，將電熱蓄水儲(chǔ)能裝置和蓄電池接入市電系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】F24H4/02GK105914863SQ201610246983
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月20日
【發(fā)明人】楊東升, 張化光, 付國(guó)慶, 王迎春, 會(huì)國(guó)濤, 梁雪, 楊珺, 孔亮
【申請(qǐng)人】東北大學(xué)