一种区域综合能源配电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种区域综合能源配电系统，可分为供能系统、储能系统、配电网、冷热电联产系统以及燃气锅炉、电制冷机等辅助供能设备及终端用户等构成。供能系统主要包括分布式电源、电网、天然气、地热能、生物质能等能源系统，负责能源的产生工作；储能系统包括了电、气、热及综合储能装置；配电网的主要任务是完成对不同能源的稳定传输及合理分配；其中，冷热电联产系统采用以燃气轮机为发电设备，以余热锅炉、吸收式制冷机为辅助设备的组合方式；终端用户在通过需求侧响应合理消费能源的同时，也具备自主发电的能力，并将多余的电能竞价上网，以获得更大的经济利益。

【技术实现步骤摘要】
一种区域综合能源配电系统
本专利技术涉及电网综合配电
，具体地说，特别涉及到一种区域综合能源配电系统。
技术介绍
由于全世界传统化石能源的供需关系日益紧张，能源供应的多样性逐渐开始引起人们的关注，依赖于单一能源的能源生产供应方式已经无法满足人们的日常需求，实现能源结构的多元化迫在眉睫。随着社会的发展利科技进步，不同能源(煤、水、气、油、热、电)等供给系统和能源用广终端(居民、工业、建筑、交通等)之间的关联互和耦合关系越发紧密，综合能源系统这种整合了各种一次能源例如天然气、太阳能、风能，地热能、生物质能以及传统化石能源等的能源生产、供应的系统应运而生的。这种综合了不同能源的生产及供应的综合能源系统不仅大大减少了化石能源的消耗量，优化了能源结构，还减少了当今社会对传统化石能源的依赖性。综合能源系统作对相对独立的供能体系，可以不依赖外界电力系统，在自然灾害或者认为因素引起的突发停电的情况下，可以独立运行，甚至可以作为外界电力系统的黑启动电源，在考虑国家能源安全方面有一定优势。近年来可再生能源相关技术发展迅速，源端与受端的能源多样化发展以及能源传输与设备的革新促使能源系统进一步耦合。“能源互联网”“互联网+”智慧能源理念的推行，促进了综合能源系统的进一步耦合与发展。电能作为链接一次能源与二次能源的重要枢纽，使配电系统在区域级和用户级综合能源系统中，发挥着不可替代的“承上启下”作用。目前配电系统受调节手段、可利用资源所限，在促进可再生能源消纳、提高分布式能源电网调度参与度等方面仍有不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种区域综合能源配电系统，通过综合利用多能流互补互济特性，与“源-网-荷-储”各能量环节协同优化，而形成的产供销一体化系统，以解决现有技术中存在的问题。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种区域综合能源配电系统，包括用于为电负荷供能的电力母线、用于为冷负荷供能的冷负荷母线、以及用于为热负荷供能的热负荷母线；所述电力母线连接有分布式能源发电单元、综合储能单元、储电装置、燃气轮机和充电设施；当电热比相对较小或用户电负荷大于原动机功率时，分布式能源发电单元负责发电，多余的电能储存在综合储能单元和储电装置内；当分布式能源发电单元产生的电能小于电负荷的需求时，综合储能单元、储电装置和充电设施将储存的电能输送至电力母线，以满足电负荷的需求；所述热负荷母线连接有综合储能单元、燃气锅炉、地源热泵、余热锅炉和储热装置；燃气锅炉通过燃烧天然气产生热能传输给热负荷母线；地源热泵通过将低温空气与地热能进行热交换来给热负荷母线供能；余热锅炉用于回收燃气轮机发电时产生的热量，以供热负荷母线使用；燃气锅炉、地源热泵和余热锅炉产生的多余的热能存储于综合储能单元和储热装置内；当燃气锅炉、地源热泵和余热锅炉的供能不足时，综合储能单元和储热装置将储存的电能输送至电力母线，以满足电负荷的需求；所述冷负荷母线连接有电制冷机和吸收制冷机，电制冷机的能源输入端与电力母线连接，吸收制冷机的能源输入端与燃气轮机连接，当冷负荷母线的供冷容量不能满足需求时，电制冷机和吸收制冷机将热冷需求转换为电需求，以满足冷负荷的需求。进一步的，在所述电力母线和热负荷母线之间设有电-气耦合单元，电-气-热耦合单元包括电气转换模块和燃气轮机；燃气轮机通过燃烧天然气获得的高品位热能用于发电，产生的电能输送至电力母线上，低品位热能用于供热和供冷，分别输送至热负荷母线和冷负荷母线上；电气转换模块通过电力转气体技术把过剩的电能转换为可燃性气体存储在天然气管道内。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：通过耦合电力、天然气、热、冷等系统实现优势互补及可再生能源在区域范围内的共享和高效率的利用，提供了优质的能源服务。附图说明图1为本专利技术所述的区域综合能源配电系统的结构框图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。本专利技术所述的区域综合能源配电系统，可分为供能系统、储能系统、配电网、冷热电联产系统以及燃气锅炉、电制冷机等辅助供能设备及终端用户等构成。供能系统主要包括分布式电源、电网、天然气、地热能、生物质能等能源系统，负责能源的产生工作；储能系统包括了电、气、热及综合储能装置；配电网的主要任务是完成对不同能源的稳定传输及合理分配；其中，冷热电联产系统采用以燃气轮机为发电设备，以余热锅炉、吸收式制冷机为辅助设备的组合方式；终端用户在通过需求侧响应合理消费能源的同时，也具备自主发电的能力，并将多余的电能竞价上网，以获得更大的经济利益。电-气耦合的主要设备为燃气轮机和电转气装置，一方面将天然气燃烧获得的高品位热能用于发电，低品位热能用于供热和供冷；另一方面因为电转气技术可把过剩的电能长时间大规模存储在天然气管道中，能够在间歇性可再生能源供应电力需求的主要时间内实现时间和空间的组合平衡解决方案，在负荷低谷风电处于高峰时段，提高系统消纳间歇性可再生能源如风电等的发电能力；热能是众多能源生产的产物之一，地源热泵的制热过程和制冷过程相反，将陆地浅层能源通过输入少量的高品位能源(如电能)实现由低品位热能向高品位热能转移。地源热泵将室内的冷空气能量输入到地底，与地下水、江河湖水、水库水、海水、城市中水、工业尾水、坑道水等各类水资源以及土壤源等进行冷热交换，实现室内的制热过程。电-热耦合技术的发展，对于可再生能源的接纳能力和能源的利用效率有着积极的影响。以天然气为主要燃料带动燃气轮机发电设备运行，产生的电力供应用户的电力需求，系统发电后排出的余热通过余热锅炉向用户供热、供冷。通过冷热电三联供的方式大大提高整个系统的一次能源利用率，实现了能源的梯级利用。还可以提供并网电力作能源互补，整个系统的经济收益及效率均相应增加。实施例1参见图1，本专利技术的具体结构如图1所示，主要包括1-分布式能源、2-电网、3-天然气、4-地热能、5-电转气装置、6-储气装置、7-综合储能单元、8-储电装置、9-燃气轮机、10-燃气锅炉、11-地源热泵、12-电力母线、13-充电设施、14-余热锅炉、15-电制冷机、16-吸收制冷机、17-储热、18-冷负荷母线、19-热负荷母线、20-电负荷、21-冷负荷、22-热负荷。其工作原理为：区域综合能源配电系统向用户直接供能，当用户负荷需求变化时，存在用户负荷的热(冷)电比与系统热(冷)电比保持不一致问题。从满足负荷需求的角度考虑，有四种常用的系统配置方法即采用补电子系统集成方法、采用补热子系统集成方法、电-热转换集成方法以及采用蓄能手段的集成方法。当电热比相对较小或用户电负荷大于原动机功率时，采用补电子系统集成方法，其中分布式能源1发电，分布式能源1发电利用一切可利用的资源发电，如光伏发电、风力发电、地热发电、天然气3发电等可利用的资源发电，将发出的电并至电力母线12上，具体分布式1发电形式可根据区域优势进行选择。当分布式能源1所发出的电不足以供用电负荷使用时，其中储电装置8可将储存的电能输送至电力母线12，综合储能单元7可将存储的电能并至电力母线12上。燃气轮机9主要是用来燃烧多种可燃气体产生热能，推动发电机发电的机器，其中可燃物包括煤气、天然气、沼气、氢气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种区域综合能源配电系统，其特征在于：包括用于为电负荷(20)供能的电力母线(12)、用于为冷负荷(21)供能的冷负荷母线(18)、以及用于为热负荷(22)供能的热负荷母线(19)；所述电力母线(12)连接有分布式能源发电单元(1)、综合储能单元(7)、储电装置(8)、燃气轮机(9)和充电设施(13)；当电热比相对较小或用户电负荷大于原动机功率时，分布式能源发电单元(1)负责发电，多余的电能储存在综合储能单元(7)和储电装置(8)内；当分布式能源发电单元(1)产生的电能小于电负荷(20)的需求时，综合储能单元(7)、储电装置(8)和充电设施(13)将储存的电能输送至电力母线(12)，以满足电负荷(20)的需求；所述热负荷母线(19)连接有综合储能单元(7)、燃气锅炉(10)、地源热泵(11)、余热锅炉(14)和储热装置(17)；燃气锅炉(10)通过燃烧天然气(3)产生热能传输给热负荷母线(19)；地源热泵(11)通过将低温空气与地热能(4)进行热交换来给热负荷母线(19)供能；余热锅炉(14)用于回收燃气轮机(9)发电时产生的热量，以供热负荷母线(19)使用；燃气锅炉(10)、地源热泵(11)和余热锅炉(14)产生的多余的热能存储于综合储能单元(7)和储热装置(17)内；当燃气锅炉(10)、地源热泵(11)和余热锅炉(14)的供能不足时，综合储能单元(7)和储热装置(17)将储存的电能输送至电力母线(12)，以满足电负荷(20)的需求；所述冷负荷母线(18)连接有电制冷机(15)和吸收制冷机(16)，电制冷机(15)的能源输入端与电力母线(12)连接，吸收制冷机(16)的能源输入端与燃气轮机(9)连接，当冷负荷母线(18)的供冷容量不能满足需求时，电制冷机(15)和吸收制冷机(16)将热冷需求转换为电需求，以满足冷负荷(20)的需求。...

【技术特征摘要】
1.一种区域综合能源配电系统，其特征在于：包括用于为电负荷(20)供能的电力母线(12)、用于为冷负荷(21)供能的冷负荷母线(18)、以及用于为热负荷(22)供能的热负荷母线(19)；所述电力母线(12)连接有分布式能源发电单元(1)、综合储能单元(7)、储电装置(8)、燃气轮机(9)和充电设施(13)；当电热比相对较小或用户电负荷大于原动机功率时，分布式能源发电单元(1)负责发电，多余的电能储存在综合储能单元(7)和储电装置(8)内；当分布式能源发电单元(1)产生的电能小于电负荷(20)的需求时，综合储能单元(7)、储电装置(8)和充电设施(13)将储存的电能输送至电力母线(12)，以满足电负荷(20)的需求；所述热负荷母线(19)连接有综合储能单元(7)、燃气锅炉(10)、地源热泵(11)、余热锅炉(14)和储热装置(17)；燃气锅炉(10)通过燃烧天然气(3)产生热能传输给热负荷母线(19)；地源热泵(11)通过将低温空气与地热能(4)进行热交换来给热负荷母线(19)供能；余热锅炉(14)用于回收燃气轮机(9)发电时产生的热量，以供热负荷母线(19)使用；燃气锅炉(10)、地...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜慧楠，王鸿，张向锋，王致杰，于荷，赵丹华，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海,31