一种基于多种清洁能源的模块化组合式智能供热系统技术方案

本发明专利技术是一种基于多种清洁能源的模块化组合式智能供热系统,它包括热网系统和热用户，其特点是：还包括热源集成模块互补供热系统和源‑网‑荷协调的智慧控制系统。所述热源集成模块互补供热系统包括热源集成模块、短期蓄热水箱和第一换热器，该基于多种清洁能源的模块化组合式智能供热系统可根据当地资源条件、天气条件选择热源模块组合，根据供热季天气预报预测短期热负荷变化趋势，进而利用源‑网‑荷协调的智慧控制系统对热网和热源进行智能调节，以实现最小热量损失的清洁能源供热。尤其适用于城乡集中供热管网无法覆盖的公共建筑、企业园区、居民小区等区域型供热。

A Modular Combined Intelligent Heating System Based on Multiple Clean Energy

The invention is a modular combined intelligent heating system based on multiple clean energy sources, which comprises a heat network system and a heat user, and has the following characteristics: an integrated heat source module complementary heating system and an intelligent control system with coordinated source, network and load. The heat source integrated module complementary heating system includes heat source integrated module, short-term hot water storage tank and first heat exchanger. The modular combined intelligent heating system based on multiple clean energy sources can select the combination of heat source modules according to local resources and weather conditions, predict the change trend of short-term heat load according to the weather forecast of heating season, and then utilize the wisdom of source-network-load coordination. The control system intelligently adjusts the heating network and heat source to achieve clean energy heating with minimum heat loss. Especially suitable for urban and rural central heating network can not cover public buildings, enterprise parks, residential areas and other regional heating.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多种清洁能源的模块化组合式智能供热系统
本专利技术属于集中供热，是一种基于多种清洁能源的模块化组合式智能供热系统。
技术介绍
冬季北方地区燃煤供热导致雾霾加剧，弃风弃光严重，可再生清洁能源的优势变得愈发显著。太阳能集热供热可以低成本为人们供热及提供生活热水，但单独采用太阳能供热系统存在负荷难以保证、受天气情况变化影响、连续性差等大问题；太阳能跨季节储热供热技术可以有效利用夏季丰富的太阳能资源，但其热量储存不稳定，技术尚未完全成熟，冬季供热时可利用热量相对不稳定。空气源热泵虽然能最大程度节约电能，绿色环保，使用寿命高，但受室外气温波动影响气体运动极不稳定，且存在供热量与供热季节的需热量不一致的弱点；水源热泵因水资源区域差别使其大面积推广应用受到限制；生物质锅炉供热既绿色环保又经济，而且生物质是可再生能源，供热制约条件少，形式灵活，但生物质能的利用存在资源供应能力不足，资源分散，原料收集成本高等问题。从上述问题可以看出，几种能源供热技术在单独使用时均会受到自身资源状况的影响，并且一旦出现故障没有替代热源，导致供热系统运行安全性与稳定性差，所以提出了多种能源系统模块化组合的想法，在单一能源供热不足的情况下实现多种能源耦合作用，为城乡集中供热管网无法覆盖的公共建筑、企业园区、居民小区提供稳定充足的生活用热，基于这些问题，我们开发了一种能源模块化组合智慧供热系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的缺点，提供一种具有多种可再生能源互补特点的智能供热系统，将太阳能跨季节储热，水源空气源热泵及生物质锅炉有机组合起来，经济有效智能地向热用户进行供暖。本专利技术解决技术问题的方案是：一种基于多种清洁能源的模块化组合式智能供热系统,它包括热网系统和热用户，其特征是：还包括热源集成模块互补供热系统和源-网-荷协调的智慧控制系统，所述热源集成模块互补供热系统包括热源集成模块、短期蓄热水箱和第一换热器，所述热源集成模块的热水出口与所述短期蓄热水箱的蓄热进口连接、热水进口与短期蓄热水箱的蓄热出口连接，在热源集成模块的热水进口与短期蓄热水箱的蓄热出口之间设置第一循环泵，所述短期蓄热水箱的取热出口通过热网系统与热用户的供热给水连接、取热进口通过热网系统与热用户的供热回水连接，所述源-网-荷协调的智慧控制系统分别与热源集成模块的截止阀和循环泵电连接，源-网-荷协调的智慧控制系统分别与短期蓄热水箱、热源集成模块的跨季节蓄热水箱和热用户信号连接。所述热源集成模块包括跨季节蓄热水箱、主给水管、主回水管、第一循环泵、太阳能供热单元、水源供热回路、空气源供热回路和生物质锅炉供热回路，所述跨季节蓄热水箱通过作为热源集成模块热水出口的主给水管与短期蓄热水箱的蓄热进口连接、通过作为热源集成模块热水进口的主回水管与短期蓄热水箱的蓄热出口连接，在主回水管上设置第一循环泵，在主给水管上设置第一截止阀，在主回水管上、第一循环泵与跨季节蓄热水箱之间设置第二截止阀，跨季节蓄热水箱、主给水管、短期蓄热水箱、第一循环泵和主回水管构成跨季节蓄热水箱供热回路；所述太阳能供热单元与跨季节蓄热水箱连接，将太阳能转换的热能储存在跨季节蓄热水箱内，太阳能供热单元与跨季节蓄热水箱供热回路共同构成太阳能供热回路；所述水源供热回路将跨季节蓄热水箱的热能经过若干次热交换，转换为水源供热回路的热水为热用户供热；所述空气源供热回路将空气能经过若干次热交换，转换为空气源供热回路的热水为热用户供热；所述生物质锅炉供热回路将生物质燃烧产生的热能转换为生物质锅炉供热回路的热水为热用户供热。所述太阳能供热单元的结构是：它包括太阳能集热器、第二换热器、第二循环泵和第三循环泵，所述太阳能集热器的出口与所述第二换热器的供热通道入口连通、入口与第二换热器的供热通道出口连通，在第二换热器的供热通道出口设置第二循环泵，太阳能集热器、第二换热器供热通道和第二循环泵构成太阳能热交换循环回路；第二换热器的取热通道出口通过第三截止阀与跨季节蓄热水箱的蓄热入口连接、取热通道入口通过第四截止阀与跨季节蓄热水箱的蓄热出口连接，在第二换热器的取热通道入口处设置第三循环泵，第二换热器取热通道、跨季节蓄热水箱和第三循环泵构成跨季节热交换循环回路，太阳能集热器获得的热能通过太阳能热交换循环回路与跨季节热交换循环回路在第二换热器的热交换、升高温度后储存在跨季节蓄热水箱。所述水源供热回路包括水源换热器、热泵和第三换热器，所述水源换热器的供热通道入口与主给水管通过三通阀连接在第一截止阀与跨季节蓄热水箱之间、供热通道出口与主回水管连接，在水源换热器的供热通道入口处设置第五截止阀，水源换热器的供热通道、主回水管、跨季节蓄热水箱和主给水管形成跨季节蓄热水箱与水源换热器的第一热交换循环回路；水源换热器的取热通道出口与热泵连接、并通过热泵与第三换热器的供热通道入口连接，水源换热器的取热通道入口通过第六截止阀与第三换热器的供热通道出口连接，水源换热器的取热通道、热泵、第三换热器的供热通道形成水源换热器与第三换热器的第二热交换循环回路；第三换热器的取热通道出口通过第七截止阀与主给水管连接、且通过主给水管与短期蓄热水箱的蓄热进口连接，接口位于第一截止阀与短期蓄热水箱之间，第三换热器的取热通道入口与主回水管通过第八截止阀连接、并通过主回水管与第一循环泵和短期蓄热水箱的蓄热出口连接，接口位于第二截止阀与第一循环泵之间，形成第三换热器与短期蓄热水箱的第三热交换回路，跨季节蓄热水箱的热能经过第一热交换循环回路、第二热交换循环回路、第三热交换回路的依次热交换，转换为水源供热回路的热水为热用户供热。所述空气源供热回路包括空气源换热器，所述空气源换热器的供热通道与外界连通，空气源换热器的取热通道出口与热泵连接、并通过热泵与第三换热器的供热通道入口连接，空气源换热器的取热通道入口通过第九截止阀与第三换热器的供热通道出口连接，空气源换热器的取热通道、热泵和第三换热器的供热通道形成空气源换热器与第三换热器的第四热交换循环回路，第四热交换循环回路与第三热交换回路热交换，转换为空气源供热回路的热水为热用户供热。所述生物质锅炉供热回路包括生物质锅炉和第四换热器，所述生物质锅炉的供热出口与第四换热器的供热通道入口连接、供热入口与第四换热器的供热通道出口连接，所述第四换热器的取热通道出口通过第十截止阀与主给水管连接、且通过主给水管与短期蓄热水箱的蓄热进口连接，接口位于第一截止阀与短期蓄热水箱之间，第四换热器的取热通道入口通过第十一截止阀与主回水管连接、并通过主回水管与第一循环泵和短期蓄热水箱的蓄热出口连接，接口位于第二截止阀与第一循环泵之间，转换为生物质锅炉供热回路的热水为热用户供热。在所述跨季节蓄热水箱和短期蓄热水箱内均分别设置相变蓄热体，体内填充复合相变材料。在所述跨季节蓄热水箱和短期蓄热水箱内均分别设置温度传感器。所述源-网-荷协调的智慧控制系统与第一截止阀～第十一截止阀、三通阀、第一循环泵～第三循环泵、第一换热器～第四换热器和太阳能集热器电连接，源-网-荷协调的智慧控制系统与跨季节蓄热水箱和短期蓄热水箱内均分别设置的温度传感器和热用户信号连接。所述太阳能集热器为真空管太阳能集热器。本专利技术的工作过程是：1当阳光充足、且跨季节蓄热水箱供热回路不供热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多种清洁能源的模块化组合式智能供热系统,它包括热网系统和热用户，其特征是：还包括热源集成模块互补供热系统和源‑网‑荷协调的智慧控制系统，所述热源集成模块互补供热系统包括热源集成模块、短期蓄热水箱和第一换热器，所述热源集成模块的热水出口与所述短期蓄热水箱的蓄热进口连接、热水进口与短期蓄热水箱的蓄热出口连接，在热源集成模块的热水进口与短期蓄热水箱的蓄热出口之间设置第一循环泵，所述短期蓄热水箱的取热出口通过热网系统与热用户的供热给水连接、取热进口通过热网系统与热用户的供热回水连接，所述源‑网‑荷协调的智慧控制系统分别与热源集成模块的截止阀和循环泵电连接，源‑网‑荷协调的智慧控制系统分别与短期蓄热水箱、热源集成模块的跨季节蓄热水箱和热用户信号连接。

【技术特征摘要】
2018.11.28 CN 20181143208171.一种基于多种清洁能源的模块化组合式智能供热系统,它包括热网系统和热用户，其特征是：还包括热源集成模块互补供热系统和源-网-荷协调的智慧控制系统，所述热源集成模块互补供热系统包括热源集成模块、短期蓄热水箱和第一换热器，所述热源集成模块的热水出口与所述短期蓄热水箱的蓄热进口连接、热水进口与短期蓄热水箱的蓄热出口连接，在热源集成模块的热水进口与短期蓄热水箱的蓄热出口之间设置第一循环泵，所述短期蓄热水箱的取热出口通过热网系统与热用户的供热给水连接、取热进口通过热网系统与热用户的供热回水连接，所述源-网-荷协调的智慧控制系统分别与热源集成模块的截止阀和循环泵电连接，源-网-荷协调的智慧控制系统分别与短期蓄热水箱、热源集成模块的跨季节蓄热水箱和热用户信号连接。2.如权利要求1所述的基于多种清洁能源的模块化组合式智能供热系统，其特征是：所述热源集成模块包括跨季节蓄热水箱、主给水管、主回水管、第一循环泵、太阳能供热单元、水源供热回路、空气源供热回路和生物质锅炉供热回路，所述跨季节蓄热水箱通过作为热源集成模块热水出口的主给水管与短期蓄热水箱的蓄热进口连接、通过作为热源集成模块热水进口的主回水管与短期蓄热水箱的蓄热出口连接，在主回水管上设置第一循环泵，在主给水管上设置第一截止阀，在主回水管上、第一循环泵与跨季节蓄热水箱之间设置第二截止阀，跨季节蓄热水箱、主给水管、短期蓄热水箱、第一循环泵和主回水管构成跨季节蓄热水箱供热回路；所述太阳能供热单元与跨季节蓄热水箱连接，将太阳能转换的热能储存在跨季节蓄热水箱内，太阳能供热单元与跨季节蓄热水箱供热回路共同构成太阳能供热回路；所述水源供热回路将跨季节蓄热水箱的热能经过若干次热交换，转换为水源供热回路的热水为热用户供热；所述空气源供热回路将空气能经过若干次热交换，转换为空气源供热回路的热水为热用户供热；所述生物质锅炉供热回路将生物质燃烧产生的热能转换为生物质锅炉供热回路的热水为热用户供热。3.如权利要求2所述的基于多种清洁能源的模块化组合式智能供热系统，其特征是：所述太阳能供热单元的结构是：它包括太阳能集热器、第二换热器、第二循环泵和第三循环泵，所述太阳能集热器的出口与所述第二换热器的供热通道入口连通、入口与第二换热器的供热通道出口连通，在第二换热器的供热通道出口设置第二循环泵，太阳能集热器、第二换热器供热通道和第二循环泵构成太阳能热交换循环回路；第二换热器的取热通道出口通过第三截止阀与跨季节蓄热水箱的蓄热入口连接、取热通道入口通过第四截止阀与跨季节蓄热水箱的蓄热出口连接，在第二换热器的取热通道入口处设置第三循环泵，第二换热器取热通道、跨季节蓄热水箱和第三循环泵构成跨季节热交换循环回路，太阳能集热器获得的热能通过太阳能热交换循环回路与跨季节热交换循环回路在第二换热器的热交换、升高温度后储存在跨季节蓄热水箱。4.如权利要求2所述的基于多种清洁能源的模块化组合式智能供热系统，其特征是：所述水源供热回路包括水源换热器、热泵和第三换热器，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙佰仲，刘钟泽，高龙，车德勇，单亚顺，张永胜，胡焕智，吕英志，
申请(专利权)人：东北电力大学，吉林市安瑞克电气科技有限责任公司，吉林市智深科技有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22