[發明專利]一種基于冷熱電系統的混合儲能系統及方法

有效

• 申請號: 201610111638.1
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105576678B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 孫秋野;馬大中;王朋濤;劉益輒;高隨隨;黃博南;劉振偉;王冰玉;李宇陽
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于電氣工程技術領域，具體涉及一種基于冷熱電系統的混合儲能系統及方法。

背景技術

隨著人類社會的發展與進步，人們對生活質量的要求越來越高，對電、熱、冷的需求也越來越大。當今社會中，供能方式還基本都是集中式供應，即供電、供熱、供冷是相對獨立的。而因為供能側與負荷側一般相距較遠，這樣的供能方式就會導致大量能量損失在傳輸過程中，并且傳統的集中式供能方式還存在大量余熱被白白浪費掉的現象，這使得能源的有效利用率普遍偏低。化石能源是有限的，隨著時間的推移，人類的開采，其儲量也在不斷減少，人類已經意識到了能源枯竭的危機感，并且正在尋求其替代能源。但現實證明，在較長一段時間內，人類對能源的利用仍將是以化石能源為主。

因此，人類就要更加合理高效地利用現有的化石能源，如何提高化石能源的利用效率也就成了人類急需解決的問題。分布式供能技術作為一種新型式的能源集成系統引起了人們的關注。分布式供能系統符合能量的梯級利用原則，即高品質的能量用于發電，中等品質的能量用于制冷和制熱，低等品質的能量用于供應生活熱水、除濕等，通過各層次能量利用過程的有機結合，使得能源的有效利用率相對于集中供能有了大幅度提高。同時，由于能源效率提高導致污染物排放下降，這使得分布式供能系統的環保性相對于傳統的集中式供能方式也有了很大的改善。冷熱電聯產系統作為分布式供能的最主要的組成部分，因為較低的投資、較高的供能可靠性和很小的能量傳輸損失等特點在世界范圍內越來越受到重視，它在人們的生產生活中的應用也越來越多。

冷熱電聯產系統雖然有很好的應用價值和前景，但也存在著一些典型的問題，其中系統的穩定性就是一個重要方面。由于規模較小，冷熱電聯產系統增加了負荷變化對系統的穩定性影響。若是從系統動力系統著手直接對系統進行實時調節來解決這個問題，就需要頻繁調整系統的動力系統輸出功率和發電、供熱的能量分配系數，這樣會使能源利用效率顯著降低，需要投入大量的人力、財力對系統進行維護與管理，同時縮短系統的使用壽命。

儲能系統因具有能量緩沖、削峰填谷、兼顧調節靈敏性和輸出穩定性、有效地降低系統的調節復雜度、減小管理維護成本等優點而被廣泛應用于人們的生產生活中。將儲能裝置引人到冷熱電聯產系統中可以使冷熱電系統的整體工作性能得到極大的改善，降低系統的運行維護成本，改善系統調節平滑性，增加系統的環境適應性，使得冷熱電系統尤其小型冷熱電系統的發展與推廣更具優勢。

目前的儲能系統尤其是針對冷熱電聯產系統的儲能系統，形式往往以單純的儲電或儲熱為方案。單純的儲電方式因為受到目前儲電設備整體容量較小、造價較高的影響，發展受到了極大的限制，而且無論采用單純的儲電方案還是采用儲熱方案，都需要對冷熱電聯產系統的供能子系統供能功率進行實時調節，使得供能子系統脫離額定運行狀態，近而使得供能系統能源的利用率顯著的下降。因此，形式多樣、調節靈活的儲能方案對于冷熱電聯產系統將存在巨大的實用價值。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種基于冷熱電系統的混合儲能系統及方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于冷熱電系統的混合儲能系統，包括PLC控制器、上位機、變流濾波器、軟化升壓器、功率跟隨器、軟化蓄電器、橋式整流濾波電路、采控電路和儲熱裝置；

冷熱電聯產系統和用戶交流負載的交流母線通過開關、熔斷器、接觸器和隔離變壓器連接到所述交流濾波器，所述變流濾波器的直流側正極連接所述功率跟隨器的一端，所述功率跟隨器的另一端通過第一電磁繼電器連接所述軟化蓄電器，同時通過第二電磁繼電器連接所述儲熱裝置，所述軟化蓄電器的輸出端和所述儲熱裝置的輸出端連接所述軟化升壓器的低壓側儲電分支正極，所述PLC控制器的數字輸出端連接接觸器的控制信號端、第一電磁繼電器、第二電磁繼電器和所述軟化升壓器，所述PLC控制器的數字輸入端連接所述采控電路的電壓邏輯信號輸出端，所述PLC控制器的模擬輸入端通過變送器連接所述軟化蓄電器的電壓采集信號端，所述PLC控制器通過通訊電纜連接所述上位機，所述軟化升壓器的低壓側市電分支通過所述橋式整流濾波電路連接市電，所述采控電路通過交流降壓變壓器連接到冷熱電聯產系統和用戶交流負載的交流母線，所述采控電路的控制信號輸出端與所述變流濾波器的四個IGBT柵極相連，所述儲熱裝置通過換熱水管連接吸收式熱泵和吸收式制冷機，所述的吸收式熱泵連接用戶熱負荷，所述的吸收式制冷機連接用戶冷負荷。

所述上位機設有通訊模塊和監控模塊；

所述通訊模塊，用于與PLC控制器進行通訊，并發送控制信號至PLC控制器；