一种风光互补型热电集、蓄、供及多级利用的联合系统技术方案

本发明专利技术属于新能源应用领域，公开了一种风光互补型热电集、蓄、供及多级利用的联合系统，包括Ⅰ区和Ⅱ区，所述Ⅰ区包括相连的太阳能热水器集热系统，相变蓄热器蓄热系统，多功能储热、加热水箱储热加热系统，日常洗浴热水供应系统，用户冬季供暖系统和日常饮用热水供应系统；所述Ⅱ区包括相连的低温低压蒸汽发电系统，风光互补发电系统，多功能储热加热水箱的供电系统，用户空调及冰箱制冷供电系统，用户照明供电系统和相变蓄热、水箱储热加热的智能控制系统。本发明专利技术具有热能全天候、多级存储及利用；电能来源多样化；各装置功能之间优势互补和热电根据季节不同进行集中分配的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新能源应用领域，尤其是涉及一种风光互补型热电集、蓄、供及多级利用的联合系统。
技术介绍
当今能源形势紧迫，化石燃料的开采与利用，不仅带来了严重的环境污染和生态系统的破坏，也导致了化石燃料自身濒临枯竭，因此新能源的研究与利用迫在眉睫。近年来，世界各国在新能源的研究与利用领域都投入了很大的人力与物力，且成果丰硕。现有的研究较多且利用较广泛的新能源主要为风能和太阳能，风能和太阳能发电因其无污染、安全、维护简单、资源永不枯竭等特点，有望成为21世纪最重要的新能源，且两者为清洁能源，可以实现碳的零排放，但由于受限于各地气候、地理等条件的不同而表现出能源的不稳定、不连续性。想要合理高效地对风能和太阳能进行利用，目前还存在较大问题。人类开始努力寻求一种将风能与太阳能有效结合的发电系统，且取得了一定成果。本专利技术涉及一套风光互补型热电集、蓄、供及多级循环利用的联合系统，目前支撑本专利技术的技术有：风光互补发电、低温低压蒸汽发电、蓄电、相变蓄热、太阳能热水器应用等，以下对这些
做简要介绍。风光互补发电，利用当地风能和太阳能资源的互补性，将风力发电机组和太阳能光伏电池组整合为一体的发电系统，该系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池组、逆变器、直流交流负载等部件组成。风光互补发电的优点：白天光照强时，风一般较小，晚上没有光照时，风一般较大；夏季，风小而阳光较强，冬季，风大而阳光较弱。太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性，因此风光互补发电系统形成了资源条件最好的独立电源系统。虽然已有的风光互补系统采用的都是可再生的清洁能源，具有极好的环保效益，但是仍存在一些发展障碍：太阳能和风能都具有不稳定性，不连续性的缺点，已有的风光互补发电系统均采用光伏发电，成本较高，难以大规模发展；已有的风光互补发电系统实质上为风力发电与太阳能发电的两个独立发电系统，未将风能与太阳能进行综合利用，利用效率较低。蓄电，目前已经使用或可能使用的电力储能系统有抽水蓄能电站、压缩空气蓄能系统、蓄电池、超导磁能、飞轮和电容等。相变蓄热，具有相变过程温度变化小、蓄能密度大等优点，成为蓄热技术的研究焦点。要求储存热能的蓄热装置具有体积小,蓄热量大、便于加热、放热和控制等特点。太阳能热水器，是将太阳光能转化为热能的装置，将水从低温加热到高温，以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，主要以真空管式太阳能热水器为主，占据国内95％的市场份额。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关零配件组成，把太阳能转换成热能主要依靠真空集热管，真空集热管利用热水上浮、冷水下沉的原理，使水产生微循环。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种以风光互补发电、低温低压蒸汽发电、太阳能集热、相变蓄热等为技术基础，实现以风光互补发电系统、太阳能热水器等为基础的蓄、供电和热系统中电与热的多级存储及高效利用的目的，适用于广大家庭和企业使用的风光互补型热电集、蓄、供及多级利用的联合系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种风光互补型热电集、蓄、供及多级利用的联合系统，包括Ⅰ区和Ⅱ区，所述Ⅰ区为太阳能集热、相变蓄热、水箱储热及用热区，所述Ⅱ区为风光互补及低温低压蒸汽发电、蓄电、用电区；所述Ⅰ区包括相连的太阳能热水器集热系统，相变蓄热器蓄热系统，多功能储热、加热水箱储热加热系统，日常洗浴热水供应系统，用户冬季供暖系统和日常饮用热水供应系统；所述Ⅱ区包括相连的低温低压蒸汽发电系统，风光互补发电系统，多功能储热加热水箱的供电系统，用户空调及冰箱制冷供电系统，用户照明供电系统和相变蓄热、水箱储热加热的智能控制系统。所述太阳能热水器集热系统包括太阳能热水器，所述相变蓄热器蓄热系统包括相变蓄热器，所述相变蓄热器与太阳能热水器通过水管相连；所述多功能储热、加热水箱储热加热系统包括多功能储热加热水箱，所述多功能储热加热水箱分别通过水管与相变蓄热器和太阳能热水器相连，该多功能储热加热水箱与太阳能热水器相连的水管上设置有循环泵；所述日常洗浴热水供应系统包括洗浴单元，所述洗浴单元与多功能储热加热水箱通过水管相连；所述用户冬季供暖系统包括供暖单元，所述供暖单元与多功能储热加热水箱通过水管相连，该段水管上设置有循环泵；所述日常饮用热水供应系统包括软化水箱、食用水加热箱和食用热水单元，所述软化水箱分别通过水管与食用水加热箱和太阳能热水器相连，上述两段水管上分别设置有循坏泵；所述食用热水单元通过水管与食用水加热箱相连，所述食用水加热箱与多功能储热加热水箱相连；所述相变蓄热器用于对Ⅰ区水管环路内水温的调控，所述多功能储热加热水箱用于对Ⅰ区内水的存储及加热，同时为日常洗浴热水供应系统和用户冬季供暖系统提供热水，所述日常饮用热水供应系统为用户提供可食用的热水。所述低温低压蒸汽发电系统包括蒸汽储存罐、低温低压蒸汽发电机、第一控制器和蓄电池，所述蒸汽储存罐分别通过水管与太阳能热水器和低温低压蒸汽发电机相连，所述低温低压蒸汽发电机通过水管与太阳能热水器相连，该蒸汽储存罐对太阳能集热器内产生的热蒸汽进行回收及存储，通过低温低压蒸汽发电机进行发电及蓄电；所述第一控制器分别与低温低压蒸汽发电机和蓄电池相连；所述风光互补发电系统包括光伏电池板、第二控制器、蓄电池、风力发电机、变频器和第三控制器，所述第二控制器分别与光伏电池板和蓄电池相连，所述第三控制器分别与变频器和蓄电池相连，所述风力发电机与变频器相连，实现风光互补发电及蓄电；所述多功能储热加热水箱的供电系统包括逆变器；所述逆变器与蓄电池相连；所述用户空调及冰箱制冷供电系统包括用电单元，所述用电单元与逆变器相连；所述用户照明供电系统包括照明单元，所述照明单元与逆变器相连；所述蓄电池与并网电路相连，对多功能储热加热水箱的用电单元、照明单元、进行供电及智能控制单元进行供电；所述相变蓄热、水箱储热加热的智能控制系统包括智能控制单元，所述智能控制单元通过控制设置于水管上的若干循环泵及电磁阀，实现对Ⅰ区水管环路内水温的调控及水量的循环。所述Ⅰ区水管环路上设置有保温层。由于采用上述技术方案，(1)采用家用型太阳能热水器作为供热、供蒸汽的主体，热水器内产生的热蒸汽经储存压缩后驱动小型低温低压蒸汽轮机发电，有效地利用了太阳能热水器内所产蒸汽中的热能；(2)采用相变蓄热器及多功能储热、加热水箱相结合的方式，实现了热能的全天候、多级存储及利用；(3)采用风光互补发电与低温低压蒸汽发电相结合的方式，实现了电能来源的多样化，同时提高了余热的利用率；(4)采用热电的多级存储、利用的方式，实现了各装置功能之间的优势互补，最大程度地满足用户正常生活中对热电的基本要求；(5)采用冬季太阳能热水供暖、沐浴，夏季发电系统为空调、冰箱的制冷供电的方式，巧妙地将热电根据季节的不同进行集中分配。附图说明下面通过参考附图并结合实例具体地描述本专利技术，本专利技术的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本专利技术的解释说明，而不构成对本专利技术的任何意义上的限制，在附图中：图1是本专利技术总体结构示意图图2是本专利技术Ⅰ区系统结构示意图图3是本专利技术Ⅱ区系统结构示意图图4是本专利技术Ⅰ区太阳能热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风光互补型热电集、蓄、供及多级利用的联合系统，其特征在于：包括Ⅰ区和Ⅱ区，所述Ⅰ区为太阳能集热、相变蓄热、水箱储热及用热区，所述Ⅱ区为风光互补及低温低压蒸汽发电、蓄电、用电区；所述Ⅰ区包括相连的太阳能热水器集热系统，相变蓄热器蓄热系统，多功能储热、加热水箱储热加热系统，日常洗浴热水供应系统，用户冬季供暖系统和日常饮用热水供应系统；所述Ⅱ区包括相连的低温低压蒸汽发电系统，风光互补发电系统，多功能储热加热水箱的供电系统，用户空调及冰箱制冷供电系统，用户照明供电系统和相变蓄热、水箱储热加热的智能控制系统。

【技术特征摘要】
1.一种风光互补型热电集、蓄、供及多级利用的联合系统，其特征在于：包括Ⅰ区和Ⅱ区，所述Ⅰ区为太阳能集热、相变蓄热、水箱储热及用热区，所述Ⅱ区为风光互补及低温低压蒸汽发电、蓄电、用电区；所述Ⅰ区包括相连的太阳能热水器集热系统，相变蓄热器蓄热系统，多功能储热、加热水箱储热加热系统，日常洗浴热水供应系统，用户冬季供暖系统和日常饮用热水供应系统；所述Ⅱ区包括相连的低温低压蒸汽发电系统，风光互补发电系统，多功能储热加热水箱的供电系统，用户空调及冰箱制冷供电系统，用户照明供电系统和相变蓄热、水箱储热加热的智能控制系统。2.根据权利要求1所述的风光互补型热电集、蓄、供及多级利用的联合系统，其特征在于：所述太阳能热水器集热系统包括太阳能热水器，所述相变蓄热器蓄热系统包括相变蓄热器，所述相变蓄热器与太阳能热水器通过水管相连；所述多功能储热、加热水箱储热加热系统包括多功能储热加热水箱，所述多功能储热加热水箱分别通过水管与相变蓄热器和太阳能热水器相连，该多功能储热加热水箱与太阳能热水器相连的水管上设置有循环泵；所述日常洗浴热水供应系统包括洗浴单元，所述洗浴单元与多功能储热加热水箱通过水管相连；所述用户冬季供暖系统包括供暖单元，所述供暖单元与多功能储热加热水箱通过水管相连，该段水管上设置有循环泵；所述日常饮用热水供应系统包括软化水箱、食用水加热箱和食用热水单元，所述软化水箱分别通过水管与食用水加热箱和太阳能热水器相连，上述两段水管上分别设置有循坏泵；所述食用热水单元通过水管与食用水加热箱相连，所述食用水加热箱与多功能储热加热水箱相连；所述相变蓄热器用于对Ⅰ区水管环路内水温的调...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，关世凯，董兆萍，王晓鹏，刘翔，张旭，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：天津;12