本申请公开了一种电/热/冷三联储综合能源系统及方法，所述系统包括储能单元、蓄热罐、蓄冷罐、热泵单元、换热盘管、第一电动泵和第二电动泵，所述储能单元包括液流电池组，热泵单元包括压缩机，制冷剂在压缩机驱动下，流过换热盘管，汲取液流电池电解液热量，并集中回流于压缩机入口侧，将热能传递给来自蓄热罐的常温水；冷循环中的常温水流过换热盘管与其充分接触，换热盘管内的制冷剂充分提取常温水热量使其变为冷水，并回流至蓄冷罐进行冷量存储。上述电/热/冷三联储综合能源系统及方法，大幅增加电网调峰能力，提高了电网风光等清洁能源的消纳度；实现了液流电池储能单元需排放的低品位热能的高品位回收利用。
Comprehensive energy system and method of electricity / heat / cold fed
【技术实现步骤摘要】
电/热/冷三联储综合能源系统及方法
本专利技术涉及一种电/热/冷三联储综合能源系统及方法，属于能源领域。
技术介绍
构建包含风、光等绿色能源的高比例清洁供电体系，取替燃煤锅炉、逐步实现供暖清洁化，是我国能源致力于的发展目标和方向。建设大规模储能单元是提高电网调节裕度、支撑风光等清洁能源高比例发展的必要有效手段。电化学储能具有成本低、性能好、响应迅速、不受地理环境限制等优点，近些年发展迅速。液流电池因其寿命长、安全、电解液残值高等独有优势受到了业界广泛关注。现有电网系统、供暖系统、液流电池(包括全钒液流电池、锌溴液流电池、钠硫液流电池等)储能单元等技术运行特性已趋于成熟，但仍存在如下一些问题：(1)电网调峰压力很大，无法全额消纳波动性、间歇性较强的风光等清洁能源，尤其在三北冬季供暖期，热电联产机组的运行进一步降低了电网的调控裕度，迫使大量弃风/光限电，造成了绿色能源极大的浪费。(2)三北地区现有供暖方式主要以热电联产燃煤机组/燃煤锅炉为主，供暖过程伴随大量的碳排放及硫硝等污染源产生，环境友好度很差，同时也消耗了大量的一次能源，违背我国发展清洁再生能源的理念。(3)液流电池大型储能单元充电过程会伴随高品位电能部分转化为低品位热能，使电解液温度升高，需要通过空调等散热手段排除多余热量以保证系统安全高效运行，造成了能源的浪费，降低了系统运行效率，同时也加大了系统散热设备的压力，拉低了系统集成设计的优化度，进而引发了投资与运维成本的增加。有鉴于此，本专利技术人对此进行研究，专门开发出一种电/热/冷三联储综合能源系统及方法，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电/热/冷三联储综合能源系统及方法。为了实现上述目的，本专利技术的解决方案是：电/热/冷三联储综合能源系统，包括储能单元、蓄热罐、蓄冷罐、热泵单元、换热盘管、第一电动泵和第二电动泵，其中，所述蓄热罐与热泵单元、换热盘管、第一电动泵形成热循环，所述蓄冷罐与热泵单元、换热盘管和第二电动泵形成冷循环；所述储能单元包括液流电池组，所述热泵单元包括压缩机，制冷剂在压缩机驱动下，流过换热盘管，汲取液流电池电解液热量，并回流于压缩机入口侧，将热能传递给来自蓄热罐的常温水；冷循环中的常温水流过换热盘管与其充分接触，换热盘管内的制冷剂充分提取常温水热量使其变为冷水，并回流至蓄冷罐进行冷量存储。作为优选，所述储能单元还包括储能变流器、分裂变压器，每台储能变流器对应一基本液流电池组，实现液流电池组的充放电；每一分裂变压器与若干台储能变流器连接，实现储能单元与高/中电压等级的电网进行能量的互动交换。储能单元依据电网调度指令进行能量的存储和释放，按需为电网提供调压、调频、调峰等辅助性服务，增强电网调节能力，提高风光等清洁能源消纳比例。其中，每一液流电池组可由基本储能组考虑技术成熟度、工程实施度等因素串并联优化组成。作为优选，所述热泵单元还包括通过节流阀、截止阀与压缩机相连的冷凝器。作为优选，所述电/热/冷三联储综合能源系统还包括电极式锅炉，电极式电锅炉通过变压器或开关与电网连接(取决电网电压等级)，同时通过第三电动泵与储热罐相连。利用电网谷电直接为常温水加热，并在第三电动泵驱动下使高温热水回流至蓄热罐存储。电极式锅炉与储能单元利用二者“能量时移”功能，通过储热与储电双重作用方式大幅提高了综合系统调峰能力。N个蓄热罐实时存储储能单元余热回收的高温水和电极式锅炉加热产生的高温水，以便满足工业园区、工商用户、楼宇用户等供暖需求。在盘管、充电、基于电池优化特性的前提下、取替散热设备优化设计。所述电/热/冷三联储综合能源系统的供电方法，包括如下步骤：1)当电网峰电时段时，储能单元放电为电网提供调峰等辅助性服务，蓄热罐输出高温热水以满足热负荷需求，或者，蓄冷罐输出低温冷水以满足冷负荷需求；2)当电网平电时段时，根据储能单元、蓄热罐、蓄冷罐的剩余容量决定是否通过电网、电极式锅炉、热泵单元的协调配合为储能单元、蓄热罐、蓄冷罐积蓄能量，保证电网晚高峰时期储能单元的放电能力，蓄热罐、蓄冷罐的供热、供冷能力。3)当电网谷电时段时，储能单元充电，电极式锅炉消耗电网谷电用以产生高温热水，增加电网低谷时期的电能消耗，蓄热罐存储热泵和电锅炉共同作用产生的高温热水以满足热负荷的实时需求，蓄冷罐则存储由热泵单元作用产生的低温冷水以满足热负荷的实时需求，储能单元则利用存储的低谷电能满足电网高峰时期的用能需求。本专利技术所述的电/热/冷三联储综合能源系统及方法，集成大规模储能单元、热泵单元、电极式锅炉、蓄热罐、蓄冷罐，通过电/热/冷/三联储方式大幅增加电网调峰能力，提高了电网风光等清洁能源的消纳度；利用热泵单元实现了液流电池储能单元需排放的低品位热能的高品位回收利用，不仅能提高储能单元综合运行效率，且使储能单元充放电特性及系统电气设计等得到了优化；解决了工业园区等地多元负荷的综合需求，提高了系统的投资回报率，同时，利用液流电池和蓄热罐“能量时移”功能，实现了综合系统电热/冷的按需经济释放，优化了源荷供需平衡匹配度，增大了能源利用效率。以下结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步详细描述。附图说明图1为本实施例的电/热/冷三联储综合能源系统结构示意图；图2为本实施例的电/热/冷三联储综合能源系统的供电方法分段图；图3为本实施例的电/热/冷三联储综合能源系统不同时段出力示意图(工况1-8)；图4为本实施例的电/热/冷三联储综合能源系统不同时段出力示意图(工况9-16)；图5为本实施例的电/热/冷三联储综合能源系统不同时段出力示意图(工况17-24)。具体实施方式如图1所示，电/热/冷三联储综合能源系统，包括储能单元1、蓄热罐2、蓄冷罐3、热泵单元4、换热盘管5、第一电动泵6和第二电动泵7，其中，所述蓄热罐2与热泵单元4、换热盘管5、第一电动泵6形成热循环，所述蓄冷罐3与热泵单元4、换热盘管5和第二电动泵7形成冷循环。所述储能单元1包含N套液流电池组11、N*M套储能变流器12、N套分裂变压器13。储能单元1依据电网调度指令进行能量的存储和释放，按需为电网提供调压、调频、调峰等辅助性服务，增强电网调节能力，提高风光等清洁能源消纳比例。其中，每一液流电池组11可由基本储能单元1考虑技术成熟度、工程实施度等因素串并联优化组成；每台储能变流器12对应一基本储能单元，实现液流电池的充放电；每一分裂变压器13与m台储能变流器12连接，实现储能单元1与高/中电压等级的电网进行能量的互动交换。所述热泵单元4包括压缩机41、以及通过节流阀42、截止阀43与压缩机41相连的冷凝器44。所述换热盘管5设置在液流电池电解液回流电解液罐前、利于制冷剂充分换热的集装箱内的适当位置，并与每一台液流电池集装箱一一对应。在压缩机41的驱动下，制冷剂均匀平衡地流过每一盘管，保证液流储能单元高效充电基础上，利用制冷剂相变技术(液态→气态)最大化汲取电解液温升热量，并集中回流于压缩机本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.电/热/冷三联储综合能源系统，其特征在于：包括储能单元、蓄热罐、蓄冷罐、热泵单元、换热盘管、第一电动泵和第二电动泵，其中，所述蓄热罐与热泵单元、换热盘管、第一电动泵形成热循环，所述蓄冷罐与热泵单元、换热盘管和第二电动泵形成冷循环；所述储能单元包括液流电池组，所述热泵单元包括压缩机，制冷剂在压缩机驱动下，流过换热盘管，汲取液流电池电解液热量，并回流于压缩机入口侧，将热能传递给来自蓄热罐的常温水；冷循环中的常温水流过换热盘管与其充分接触，换热盘管内的制冷剂充分提取常温水热量使其变为冷水，并回流至蓄冷罐进行冷量存储。/n
【技术特征摘要】
1.电/热/冷三联储综合能源系统，其特征在于：包括储能单元、蓄热罐、蓄冷罐、热泵单元、换热盘管、第一电动泵和第二电动泵，其中，所述蓄热罐与热泵单元、换热盘管、第一电动泵形成热循环，所述蓄冷罐与热泵单元、换热盘管和第二电动泵形成冷循环；所述储能单元包括液流电池组，所述热泵单元包括压缩机，制冷剂在压缩机驱动下，流过换热盘管，汲取液流电池电解液热量，并回流于压缩机入口侧，将热能传递给来自蓄热罐的常温水；冷循环中的常温水流过换热盘管与其充分接触，换热盘管内的制冷剂充分提取常温水热量使其变为冷水，并回流至蓄冷罐进行冷量存储。
2.如权利要求1所述的电/热/冷三联储综合能源系统，其特征在于：所述储能单元还包括储能变流器、分裂变压器，每台储能变流器对应一液流电池组，实现液流电池组的充放电；每一分裂变压器与若干台储能变流器连接，完成储能单元与高/中电压等级的电网进行能量的互动交换。
3.如权利要求1所述的电/热/冷三联储综合能源系统，其特征在于：所述热泵单元还包括通过节流阀、截止阀与压缩机相连的冷凝器。
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【专利技术属性】
技术研发人员：金成日，陈冲，梁立中，任利军，张益宁，易頔，
申请(专利权)人：青海能高新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：青海;63
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