[发明专利]一种解决可再生能源发电弃能问题的冷热联供系统

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源利用技术领域，特别涉及一种空气源热泵与蓄能系统联用的集中供热供冷系统及运行方法。

背景技术

我国风电和太阳能发电近些年发展迅速，装机容量不断上升，风电和太阳能发电在全国发电总量中所占稳步增加。但是风电和太阳能发电受气候条件制约较为显著，其发电负荷的波动性较大。因此，当城市用电负荷比较低时，电网给可再生能源发电上网的空间较小，诸多因素导致风电或者太阳能发电年平均利用小时数偏低，可再生能源得不到充分的利用，因此“弃能”问题越来越显著。同时，我国北方采暖地区集中供热比例偏低，供暖期空气污染严重，需要增加供热热源。针对可再生能源发电的消纳和集中供热问题，目前主要采用电锅炉等形式将电能直接转变为热量使用，但由于电能品位高，转换能到的热量品位较低，存在很大的不可逆损失，导致供热能源成本较高。在此背景之下，本专利提出了一种可消纳风电或者太阳能发电等发电负荷波动比较大的可再生能源发电利用系统，用于满足用户冬天供热和夏天供冷的需求，提升风电或太阳能发电年利用小时数，同时增大热网集中供热能力，降低集中供热和供冷的能源成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空气源热泵与蓄能系统联用，同时满足用户供热和供冷需求的系统及其运行方法，适用于消纳风电或者太阳能发电等发电负荷波动较大的场合，用于提升其年利用小时数，同时增加热网的集中供热能力。

为了实现上述目标，风电或者太阳能发电驱动的空气源热泵与蓄能装置组合的系统包括风电或太阳能发电机组1、空气源热泵2、蓄能罐3和用户4，其中空气源热泵2包括电机5、压缩机6、蒸发器(冷凝器)7、冷凝器（蒸发器）8和节流装置9组成。风电或者太阳能发电机组1与空气源热泵2相连接。蓄能罐3进出口通过阀门13、阀门14、阀门15、阀门16和循环泵11与管网相连接。其中空气源热泵2的冷凝器（蒸发器）8的水侧进出口与管网连接。

管网系统连接方式如下：回水管网与用户4相连，此外回水管路通过阀门13和增压泵11与蓄能罐3底部相连，回水管路同时通过阀门12与空气源热泵2的冷凝器（蒸发器）8连接，回水管路通过阀门15与蓄能罐3的顶部连接。供水管路与用户4连接，同时与空气源热泵2的冷凝器（蒸发器）8连接，供水管路通过阀门16和增压泵11与蓄能罐3的底部连接，同时供水管路通过阀门14与蓄能罐3的顶部连接。

风电或太阳能发电机组1与空气源热泵2连接方式如下：风电或太阳能发电机组1与空气源热泵2的电机5连接，电机5与压缩机6连接，蒸发器（冷凝器）7与压缩机6和节流装置9连接，冷凝器（蒸发器）8与压缩机6和节流装置9连接。

该系统可以通过阀门13、阀门14、阀门15和阀门16的切换，实现在夏季给用户供冷和冬季给用户供热的目的。运行方式如下：

冬季供热运行方式：

阀门16和阀门15关闭，循环泵10开启，空气源热泵2以制热模式运行，蒸发器7从空气中提取热量，冷凝器8将热网回水进行加热，当空气源热泵2的冷凝器8加热热网回水的热量超过用户4需要的供热量时，阀门13和阀门14打开，增压泵11打开，蓄能罐3底部的冷水通过增压泵11和阀门13后与管网回水混合后共同进入空气源热泵2的冷凝器8，混合水被加热后部分热水通过阀门14从蓄能罐3顶部进入后在罐内储存，蓄能罐3处于蓄热状态；当空气源热泵2的冷凝器8加热热网回水的热量不能满足用户4需要的供热量时，阀门16和阀门15仍然保持关闭，此时增压泵11关闭，阀门13和阀门14保持开启，从用户4的回水分两路同时经过冷凝器8和蓄能罐3，部分回水从蓄能罐3底部进入，其它回水进入空气源热泵2的冷凝器8被加热，此时蓄能罐3中储存的热水从罐体顶部流出，与经过冷凝器8被加热的热水混合后共同供给用户4，蓄能罐3处于放热状态。当风电或者太阳能发电不足以驱动空气源热泵2时，阀门12关闭，仅依靠蓄能罐3中的热水维持用户4的供热需求。

夏季供冷运行方式：