CN1403760A - 多能互补能源系统 - Google Patents
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Abstract
一种多能互补能源系统属于能源应用领域。主要包括：太阳电池方阵、风力发电机组、电力共用系统、太阳能集热系统、地温热泵系统、蓄能水箱，太阳电池方阵与风力发电机组并联起来同电力共用系统连接，太阳能集热系统与地温热泵系统分别同蓄能水箱连接，电力共用系统的输出端同太阳能集热系统和地温热泵系统的用电器连接。本发明将太阳能发电、风力发电、电力共用系统、太阳能集热器、地温热泵和蓄能水箱等结合起来，构成多能互补的能源系统，利用自然能源实现供电、供热、供冷，适合在西部大开发中作为工程指挥部的能源系统用，具有鲜明的节能和环保特点，本能源系统各组成部分大小可因地制宜，根据当地的特点和用户需求进行优化设计、配置。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种能源系统，特别是一种多能互补能源系统，属于太阳能
技术领域。
背景技术
家用太阳能热水器和集团用太阳能集中供热水系统已经实用化，缺点是阴雨天需要常规能源来辅助，对于太阳能集中供热水系统还需要提供动力电源。太阳能光伏发电技术飞速发展，发电成本下降很快，但要保证阴雨天也能正常供电则成本又会上升。风力发电技术也有长足的进步，且发电成本也很低，但存在无风天气无法正常供电的问题。地温热泵既能集热又能集冷，技术很成熟，可用于空调和供热水系统。缺点是需要供电装置。从上述可以看出，以上四种新能源技术在单独使用时都受到资源状况的限制，并且由于成本问题，都只能提供一种能量，即热能或电能。经文献检索发现，殷祥麟等人在《太阳能》1996年(3)，第30-31页撰文“能源自给的费莱堡太阳房”，该文介绍了由太阳能集热器、太阳电池和储氢装置组合起来的能源系统，把太阳电池多余的电能用来分解水制氢，并把氢作为储备能源以解决阴天太阳能不够的问题。这种系统虽然能够全天候地提供生活用能，但代价太大，至少在目前是无法推广应用的。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种多能互补能源系统，使其将太阳电池、风力发电机、太阳能集热器、地温热泵机组有机地结合起来，经济、有效地利用这些新能源向用户供电、供热、供冷。本发明主要包括：太阳电池方阵、风力发电机组、蓄能水箱、太阳能集热系统、电力共用系统、地温热泵系统，其连接方式为：太阳电池方阵与风力发电机组以并联方式同电力共用系统连接，电力共用系统的输出端同太阳能集热系统和地温热泵系统的用电器(一)(循环泵、热泵等)以及其他用电器(二)(照明、家电等)连接；太阳能集热系统同地温热泵系统分别同蓄能水箱连接，以并联形式向蓄能水箱供热(冷)能，再由蓄能水箱向负载(三)供热能和负载(四)供冷能。
太阳能集热系统包括：太阳能集热器方阵、循环泵(一)，其连接方式为：太阳能集热器方阵的进出口设置两根水管，太阳能集热器方阵的进口通过一根水管和循环泵(一)同蓄能水箱的热水室连接，太阳能集热器方阵的出口通过另一根水管直接同蓄能水箱的热水室连接。蓄能水箱的热水室设置两根水管，一根与用水器连接，提供热水，一根与上水道连接，接受补充水。循环泵的电源来自配电箱。
地温热泵系统包括：地温热泵机组、循环泵(二)和(三)、切换阀，其连接方式为：地温热泵机组的输入端设置两根工质管，经地层热交换后通过循环泵(二)形成环路，地温热泵机组的输出端设置三根水管，一根通过循环泵(三)同切换阀连接，另外两根分别同蓄能水箱的热水室和冷水室连接，切换阀设置两根水管分别同蓄能水箱的热水室和冷水室连接。地温热泵系统的电源来自配电箱。
电力共用系统包括：接线箱、蓄电池、控制逆变器(包括充放电控制器)、配电箱，其连接方式为：太阳电池方阵和风力发电机组的输出端正负极分别设置两根电缆，这四根电缆汇集于接线箱，接线箱的输出端同蓄电池并联后再同控制逆变器输入端连接，控制逆变器的输出端同配电箱连接，配电箱输出端同负载(一)和(二)连接。当负载(一)和(二)开路时，太阳电池方阵和/或风力发电机组向蓄电池充电；当负载(一)和/或(二)闭合时，由太阳电池方阵和/或风力发电机组或蓄电池通过控制逆变器和配电箱向负载(一)和/或(二)供电。
蓄能水箱包括：热水室、冷水室，热水室和冷水室之间用绝热材料隔开。
本发明的太阳电池方阵和风力发电机组组合起来通过电力共用系统形成不间断供电；太阳能集热系统和地温热泵系统组合起来通过蓄能水箱形成不间断供热(冷)，其消耗的电能由太阳电池方阵和风力发电机组通过电力共用系统提供，太阳电池方阵、风力发电机组、太阳能集热器、地温热泵机组集为一体，组成一个经济、有效地利用太阳能、风能、地下能的独立的、不需要外援的能源系统，稳定而持续地提供电能、热能和冷能。整个多能互补能源系统由一台计算机集中控制，可实现全自动运行和即时显示发电量、温度、流量、用电量和蓄电池电压等。
太阳电池方阵和风力发电机组成一个发电机构，利用晴天太阳能辐射量大而风力小、晚间和阴天太阳能辐射量弱而风力大的自然现象形成互补，白天由太阳电池发电，风大时风力发电机也发电，晚上由风力发电机发电，两者通过接线箱交替地、持续地向蓄电池充电、贮存电能，或通过控制逆变器随时向循环泵和地温热泵机组以及家电提供电力。这种系统虽然也需要蓄电池，但不需要很大的蓄电池，蓄电池的容量只要能起到缓冲电力和维持无风且阴天时(这种天气一般较少)所需即可。无风且阴天时由蓄电池提供所需电能。
太阳能集热器和地温热泵机组组成集热和制冷机构。晴天通过循环泵把太阳能集热器收集的热能传送到蓄能水箱的热水室供用水器使用或供空调(冬季)，阴雨天或冬季所收集的能量不够时，地温热泵机组和循环泵启动，从地层中抽取热能，切换阀转向热水室侧向热水室提供热能。夏季由于太阳能集热器所收集的热能足以满足热水用量，因此地温热泵机组主要用来提供冷能用于空调，此时从地层中抽取冷能，切换阀转向冷水室侧向冷水室提供冷能。这样，太阳能集热器和地温热泵机组形成了互补供热系统，而不需要外加辅助热源，而且地温热泵机组还提供冷能。蓄能水箱可确保用水器和空调能量需求的瞬时调节和季节性调节，提高了供能的可靠性和新能源利用的效率。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明将太阳能发电、风力发电、电力共用系统、太阳能集热器、地温热泵和蓄能水箱等结合起来，构成多能互补的能源系统，利用当地的自然能源实现供电、供热、供冷，适合于在西部大开发中作为工程指挥部的能源系统用，具有鲜明的节能和环保特点，本能源系统的各组成部分的大小可因地制宜，根据当地的特点和用户需求进行优化设计和优化配置。
附图说明
图1本发明结构示意图
具体实施方式
如图1所示，本发明主要包括：太阳电池方阵1、风力发电机组2、太阳能集热系统3、地温热泵系统4、电力共用系统5、蓄能水箱16，其连接方式为：太阳电池方阵1与风力发电机组2并联起来同电力共用系统5连接，太阳能集热系统3与地温热泵系统4分别同蓄能水箱16连接，电力共用系统5的输出端同太阳能集热系统3和地温热泵系统4的用电器连接。
太阳能集热系统3包括：太阳能集热器方阵10、循环泵11，其连接方式为：太阳能集热器方阵10的进出口设置两根水管，太阳能集热器方阵10的进口通过一根水管和循环泵11同蓄能水箱16的热水室17连接，太阳能集热器方阵10的出口通过另一根水管直接同蓄能水箱16的热水室17连接。
地温热泵系统4包括：地温热泵机组12、循环泵13和14、切换阀15，其连接方式为：地温热泵机组12的输入端设置两根工质管，经地层热交换后通过循环泵13形成环路，地温热泵机组12的输出端设置三根水管，一根通过循环泵14同切换阀15连接，另外两根分别同蓄能水箱16的热水室17和冷水室18连接，切换阀15设置两根水管分别同蓄能水箱16的热水室17和冷水室18连接。
电力共用系统5包括：蓄电池6、控制逆变器7、接线箱8、配电箱9，其连接方式为：从太阳电池方阵1和风力发电机组2的输出端正负极分别接出两根电缆，这四根电缆汇集于接线箱8的输入端，接线箱8的输出端同蓄电池6并联后再同控制逆变器7的输入端连接，控制逆变器7的输出端同配电箱9的输入端连接，配电箱9的输出端同负载21和22连接。当负载21和22开路时，太阳电池方阵1和/或风力发电机组2向蓄电池充电；当负载21和/或22闭合时，由太阳电池方阵1和/或风力发电机组2或蓄电池6通过控制逆变器7和配电箱9向负载21和/或22供电。
蓄能水箱16包括：热水室17、冷水室18，热水室17和冷水室18之间用绝热材料隔开。
蓄能水箱16的热水室17设置两根水管，一根与用水器19连接，一根与上水道连接。
Claims (6)
1、一种多能互补能源系统，主要包括：太阳电池方阵(1)、风力发电机组(2)、太阳能集热系统(3)、地温热泵系统(4)、电力共用系统(5)、蓄能水箱(16)，其特征在于其连接方式为：太阳电池方阵(1)与风力发电机组(2)并联起来同电力共用系统(5)连接，太阳能集热系统(3)与地温热泵系统(4)分别同蓄能水箱(16)连接，电力共用系统(5)输出端同太阳能集热系统(3)和地温热泵系统(4)的用电器连接。
2、根据权利要求1所述的这种多能互补能源系统，其特征是太阳能集热系统(3)包括：太阳能集热器方阵(10)、循环泵(11)，其连接方式为：太阳能集热器方阵(10)的进出口设置两根水管，太阳能集热器方阵(10)的进口通过一根水管和循环泵(11)同蓄能水箱(16)的热水室(17)连接，太阳能集热器方阵(10)的出口通过另一根水管直接同蓄能水箱(16)的热水室(17)连接。
3、根据权利要求1所述的这种多能互补能源系统，其特征是地温热泵系统(4)包括：地温热泵机组(12)、循环泵(13)和(14)、切换阀(15)，其连接方式为：地温热泵机组(12)的输入端设置两根工质管，经地层热交换后通过循环泵(13)形成环路，地温热泵机组(12)的输出端设置三根水管，一根通过循环泵(14)同切换阀(15)连接，另外两根分别同蓄能水箱(16)的热水室(17)和冷水室(18)连接，切换阀(15)设置两根水管分别同蓄能水箱(16)的热水室(17)和冷水室(18)连接。
4、根据权利要求1所述的这种多能互补能源系统，其特征是电力共用系统(5)包括：蓄电池(6)、控制逆变器(7)、接线箱(8)、配电箱(9)，其连接方式为：太阳电池方阵(1)和风力发电机组(2)的输出端正负极分别设置两根电缆，这四根电缆汇集于接线箱(8)的输入端，接线箱(8)的输出端同蓄电池(6)并联后再同控制逆变器(7)的输入端连接，控制逆变器(7)的输出端同配电箱(9)的输入端连接，配电箱(9)的输出端同负载(21)和(22)连接。
5、根据权利要求1所述的这种多能互补能源系统，其特征是蓄能水箱(16)包括：热水室(17)、冷水室(18)，热水室(17)和冷水室(18)之间用绝热材料隔开。
6、根据权利要求1或5所述的这种多能互补能源系统，其特征是蓄能水箱(16)的热水室(17)设置两根水管，一根与用水器(19)连接，一根与上水道连接。
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