[發(fā)明專利]一種多能源互補蓄熱系統(tǒng)及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011275264.X
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112503616A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 楊延春;唐志津;陳銀清;劉長利;盧欣;張建海;朱伯苓;李民;韓慎朝;劉裕德;陳彬;王翠敏;張凡;隋淑慧;張超;郭曉丹;丁玲;孫學文;陳曦;石楓;蔡林靜;張榮榮;吳明雷;曹曉男;于波;王海巍;王嘉庚;張智達;孟昭斌;吳亮
• 申請（專利權）人: 國網(wǎng)（天津）綜合能源服務有限公司;國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)天津市電力公司
• 主分類號: F24D11/02
• 分類號: F24D11/02;F24D19/10
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

本發(fā)明涉及一種多能源互補蓄熱系統(tǒng)及其控制方法，該蓄熱系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、太陽能集熱器、電鍋爐、空氣源熱泵、蓄熱水箱和末端散熱器，太陽能集熱器、電鍋爐、空氣源熱泵與蓄熱水箱相連接，蓄熱水箱與末端散熱器相連接，控制系統(tǒng)與太陽能集熱器、電鍋爐、空氣源熱泵相連接，控制系統(tǒng)通過時間段設置、監(jiān)控水箱溫度對太陽能集熱器、電鍋爐和空氣源熱泵的啟停進行控制，實現(xiàn)最優(yōu)負荷配置和運行模式的控制功能。本發(fā)明設計合理，按照經(jīng)濟性、環(huán)保性最大化原則，充分利用現(xiàn)場屋頂和閑置空間面積，全部安裝太陽能集熱器，利用蓄熱水箱最大限度存儲太陽能蓄熱量，同時保證供暖可靠性，滿足非低谷電時間段用熱量。

技術領域

本發(fā)明屬于鍋爐技術領域，尤其是一種多能源互補蓄熱系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術

目前，單純的太陽能供熱常常不能保證充足的供熱量，電鍋爐存在占用供 電容量、用電量過高、運行成本高等問題?，F(xiàn)有的太陽能配合電輔熱供熱設備 由于設備負荷設計不合理，控制方法不當?shù)仍?，不能最大限度的充分利用?陽能，難以實現(xiàn)能源最優(yōu)利用。通過分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有供熱設備均存在不同的特 點：

水蓄熱電鍋爐：能夠利用廉價的低谷電，將電能轉化成熱能，儲存在蓄熱 水箱中，在需要的時候將熱量釋放出來。平抑用電負荷，減少發(fā)電單位夜間運 行的停機限負荷。電能是清潔二次能源，零排放，無污染，電能轉化成熱能的 轉化率超過95％，安全性高，無噪音，并且兼具經(jīng)濟性及環(huán)保性。

太陽能熱水系統(tǒng)：太陽能熱水系統(tǒng)利用太陽能集熱器，收集太陽輻射能并 將水加熱，是目前太陽熱能應用發(fā)展中最具經(jīng)濟價值、技術最成熟且已商業(yè)化 的一項技術。

空氣源熱泵：作為一種高效的供熱技術，能效比可以達到4以上，具有布 置靈活。

綜上所述，如何充分發(fā)現(xiàn)上述供熱設備的特點并將各種能源最優(yōu)利用起來 是目前迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目地在于克服現(xiàn)有技術的不足，提出一種設計合理、節(jié)約能源且 可靠性高的多能源互補蓄熱系統(tǒng)及其控制方法。

本發(fā)明解決其技術問題是采取以下技術方案實現(xiàn)的：

一種多能源互補蓄熱系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)、太陽能集熱器、電鍋爐、空氣 源熱泵、蓄熱水箱和末端散熱器，太陽能集熱器、電鍋爐、空氣源熱泵與蓄熱 水箱相連接，蓄熱水箱與末端散熱器相連接，控制系統(tǒng)與太陽能集熱器、電鍋 爐、空氣源熱泵相連接，控制系統(tǒng)通過時間段設置、監(jiān)控水箱溫度對太陽能集 熱器、電鍋爐和空氣源熱泵的啟停進行控制，實現(xiàn)最優(yōu)負荷配置和運行模式的 控制功能。

而且，所述太陽能集熱器、電鍋爐、空氣源熱泵與蓄熱水箱之間通過保溫 輸水管相連接，所述蓄熱水箱與末端散熱器通過保溫輸水管道相連接。

一種多能源互補蓄熱系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

步驟1、設計電鍋爐容量，以滿足利用低谷電獨立24小時供熱能力；

步驟2、設計空氣源熱泵容量：

步驟3、計算太陽能集熱器日蓄熱量；

步驟4、設計蓄熱水箱容積以滿足非低谷電時間段用熱量；

步驟5、計算為滿足非低谷電時間段用熱時蓄熱水箱的熱水所達最低溫度；

步驟6、控制系統(tǒng)根據(jù)上述模型及參數(shù)監(jiān)控蓄熱水箱內(nèi)的溫度，對太陽能集 熱器、電鍋爐和空氣源熱泵的啟停進行控制，并根據(jù)末端散熱需求對蓄熱水箱 的放熱進行控制。

而且，所述步驟1采用如下模型計算電鍋爐容量：

P₁＝K×F×q×H₁/H₂