一种多能耦合储供能系统技术方案

一种多能耦合储供能系统，包括基础热源区、储热区、光伏发电供电区、调频调峰储能区和电化学储电区，基础热源区包括地热源和热泵，地热源、热泵、热能管网连接；储热区包括低温相变储热单元，低温相变储热单元与热能管网连接，储存热泵经热能管网输出的热能；光伏发电供电区包括太阳能发电模块，太阳能发电模块吸收太阳能并转换为电能，电能与供电网连接；调频调峰储能区包括可逆的固体氧化物燃料电池，固体氧化物燃料电池从供电网对电能进行电解制氢并储存成氢能，以及输出电解产生的氢与天然气管网的燃料进行发电产生新的电能，新的电能与供电网连接，对供电网进行调频、调峰；电化学储电区包括液流电池，液流电池与调频调峰储能区连接。能区连接。能区连接。

【技术实现步骤摘要】
一种多能耦合储供能系统


[0001]本专利技术涉及本专利技术属于能源采集供应的
，具体涉及一种多能耦合储供能系统。

技术介绍

[0002]日益成熟与普及的太阳能集热与光伏发电、中深层地热、氢能等可再生清洁能源是目前极具应用前景和国内各级政府、企业大力推广的分布式能源利用方式。但是无论太阳能集热与光伏发电或者中深层地热作为单一稳定能源提供形式都有弊端。一方面，太阳能等分布式新能源具有波动性、间歇性特点，阻碍了技术的稳定应用和推广，而且随着30/60碳减排的目标提出，各能源集团更在加紧建设光伏电站，这不可避免对未来电网安全造成巨大隐患，在某些地方存在的弃光等现象也造成了大量的能源浪费；另一方面，中深层地热供暖由于资源和实际需求不匹配，且开发费用相对偏高，也客观造成了热能利用耦合技术无法大规模应用。近年来，随着科学技术的发展进步，太阳能光伏发电等度电成本越来越低、效率越来越高，同时，储能技术包括固体氧化物燃料电池在内的可逆系统（R
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SOC）逐渐成熟，为地热能和太阳能等多能耦合技术提供了可能。
[0003]同时随着社会对用电需求的增加和依赖性的增加，人们对美好生活的追求也越来越高，未来能源安全性也将越来越凸显。结合能源行业的实际问题与需求，怎样综合利用能源，降低运行成本、提供清洁、安全、高质量、经济的能源，是行业目前急需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种多能耦合储供能系统，采用梯级利用+储热等多种综合能源结合技术是解决这些问题重点。通过独立分布式能源利用系统，采用分区块的管理思想，结合智能仪表与信息网络（互联网）进行交流。将能源技术与物联网信息进行了集成，实现了：利用便宜的谷电抽取地热水储热实现日间储存和调节，采用智慧储热办法进行分级储热，将R
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SOC系统中高品位、高温度的热通过分级利用、系统调控热电比、以及双向运行等，实现夜储昼放、夏储冬放、应急储放等，达到能源系统的合理高效使用。同时利用了液流电池等电化学储能技术作为R
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SOC双向运行调频、调频的备用手段，确保在降低运行成本、提升经济效益的同时也保证了供电及供热质量等。
[0005]为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：一种多能耦合储供能系统，包括基础热源区、储热区、光伏发电供电区、调频调峰储能区和电化学储电区，所述基础热源区，包括地热源和热泵，所述地热源、热泵、热能管网依次连接；所述储热区，包括低温相变储热单元，所述低温相变储热单元与热能管网连接，储存所述热泵经热能管网输出的热能；所述光伏发电供电区，包括太阳能发电模块，所述太阳能发电模块吸收太阳能并转换为电能，所述电能与供电网连接；
所述调频调峰储能区，包括可逆的固体氧化物燃料电池，所述固体氧化物燃料电池从供电网对电能进行电解制氢并储存成氢能，以及输出电解产生的氢与天然气管网的燃料进行发电产生新的电能，新的电能与供电网连接，对供电网进行调频、调峰；所述电化学储电区，包括液流电池，所述液流电池与调频调峰储能区连接。
[0006]进一步的，所述地热源可以采用污水源、工业余热源、江河（水源深度4米以深具备恒温层的水源）中的一种或多种。
[0007]进一步的，所述地热源可以根据实际情况、多个区块可以自由组合，比如采用地热井提供热源，需要提前进行勘查确保有可靠地热热源配合，如果没有可换为地埋管或其他形式的热源，如当地地热资源条件不满足可以换为其他形式热源或者去除该区块。
[0008]更进一步的，所述基础热源区还包括地热水管线、一级板式换热器和二级板式换热器，所述地热井包括生产井和回灌井；所述生产井与一级板式换热器连接，二次侧的热水与供热管网连接进入供热管网；一级板式换热器的出水、二级板式换热器、回灌井依次连接，二级板式换热器的二次侧的热水与热泵连接，热泵与热能管网连接。
[0009]更进一步的，所述基础热源区还包括中间水循环泵，所述储热区还包括高温相变储热单元、谷电热水单元，太阳能发电模块还包括太阳能集热器，所述低温相变储热单元的输入端分别与太阳能集热器的输出端、谷电热水单元连接，储存太阳能集热器、谷电热水单元输出的热能，所述低温相变储热单元的输出端与中间水循环泵、太阳能集热器的输入端依次连接，所述高温相变储热单元与热水管网连接。
[0010]进一步的，所述地热源的地热水出口温度为70℃以上。
[0011]进一步的，所述太阳能发电模块采用通用的晶硅光伏面板（技术成熟、寿命稳定）或者钙钛矿型（柔性、弱光效应强）建筑光伏面板或其它新型高效光伏面板（如钙钛矿和晶硅叠层光伏面板）。
[0012]进一步的，所述太阳能发电模块还与固体氧化物燃料电池/电解槽连接，太阳能发电模块转换的电能还能用于固体氧化物燃料电池/电解槽的电解制氢，制得的氢逆向可通入固体氧化物燃料电池发电，其中固体氧化物燃料电池/电解槽是同一套系统双向可逆同时运行，通过固体氧化物燃料电池可逆系统与光伏发电模块构成一个高质量电力输出、稳定、安全的发电模块。
[0013]进一步的，所述调频调峰储能区还与热能管网连接，调频调峰储能区在发电过程中产生的热源作为热能管网的补充热源。
[0014]进一步的，所述低温相变储热区的储热温度为60
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80℃。
[0015]使用的5个区块的能源技术均为较为先进新型的环保、安全供能技术，其中地热能为从地下取热，取热不取水，不会对地底环境造成破坏。而且对于没有地热资源的区域，也可采用污水源、工业余热、江河等恒温液体层，适用性较广；光伏发电环保、安静；燃料电池发电及电解技术相比传统发电技术，几乎无噪音，且不排放任何有毒有害气体污染物，而且选取的是技术成熟且较为新型的光伏发电技术；液流电池也是所有储能电池中安全系数相对较高、成本较为划算、储能容量扩展性强的一种技术路线。
[0016]通过将热、电、气、信息等多类能源环路采用区块链思路（利用互联网进行控制）进行管理和控制， 5个区块的各能源区块相对独立，不直接进行信息的交换、交流和控制，通
过安装在各环路主路、支路以及网负荷端等三者的智能仪表，通过单独的信息网路直接与互联网相连，由互联网的中间信息控制中心实现能源流入流出监控、计算和分配，一次性摒除了传统各区块进行交叉交流冗余、低效的弊端，以及无法做到全局的信息控制和优化的缺陷；极大提高了控制效率和互通信息的便利性，通过将物联网、能源网、区块管理等先进技术进行有机的融合，实现了能源利用的最优。
[0017]采用本专利技术技术方案，本专利技术的有益效果为：本系统采用可用于以地热供暖为主的分散式或集中供能；尤其是余热储能加R
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SOC的余热利用多级利用，保证了地热供暖的基础负荷；实现了地热能和太阳能、谷电、氢能的多能利用；增加了储能系统的供能灵活性；该系统适应性强，投入也可视不同区域的不同能源优势，因地制宜选取本系统的部分组成区或下属模块等进行配置以减少储供能的投入成本。
附图说明
[0018]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多能耦合储供能系统，其特征在于，包括基础热源区、储热区、光伏发电供电区、调频调峰储能区和电化学储电区，所述基础热源区，包括地热源和热泵，所述地热源、热泵、热能管网依次连接；所述储热区，包括低温相变储热单元，所述低温相变储热单元与热能管网连接，储存所述热泵经热能管网输出的热能；所述光伏发电供电区，包括太阳能发电模块，所述太阳能发电模块吸收太阳能并转换为电能，所述电能与供电网连接；所述调频调峰储能区，包括可逆的固体氧化物燃料电池，所述固体氧化物燃料电池从供电网对电能进行电解制氢并储存成氢能，以及输出电解产生的氢与天然气管网的燃料进行发电产生新的电能，新的电能与供电网连接，对供电网进行调频、调峰；所述电化学储电区，包括液流电池，所述液流电池与调频调峰储能区连接。2.根据权利要求1所述的一种多能耦合储供能系统，其特征在于，所述地热源还可以采用污水源、工业余热源、江河中的一种或多种，其中江河需要有至少4米以深具备恒温层的水源。3.根据权利要求1或2所述的一种多能耦合储供能系统，其特征在于，所述地热源采用地热井提供热源。4.根据权利要求3所述的一种多能耦合储供能系统，其特征在于，所述基础热源区还包括地热水管线、一级板式换热器和二级板式换热器，所述地热井包括生产井和回灌井；所述生产井与一级板式换热器连接，二次侧的热水与供热管网连接进入供热管网；一级板式换热器的出水、二级板式换热器、回灌井依次连...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡娟，谢美茜，兰玲，周家驹，曾勋，
申请(专利权)人：中国核能电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：