一种电热网强耦合的能源元胞、能源元胞聚合系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种电热网强耦合的能源元胞、能源元胞聚合系统，能源元胞包括设置在某一区域的共享热网(11)以及配置在该区域各个用户端的热能转换设备(12)，所述的热能转换设备(12)连接电力网络(13)获取电力，所述的热能转换设备(12)的能量输出端连接用户端热力负荷。能源元胞聚合系统包括若干能源元胞(1)，还包括用于聚合控制的聚合控制器(2)，所述的聚合控制器(2)连接各能源元胞(1)。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有电热网耦合强、提升电力系统灵活性等优点。系统灵活性等优点。系统灵活性等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电热网强耦合的能源元胞、能源元胞聚合系统


[0001]本技术属于电热综合能源利用
，尤其是涉及一种电热网强耦合的能源元胞、能源元胞聚合系统。

技术介绍

[0002]电热综合能源系统是应用最广泛的综合能源系统类型之一，电力系统与热力系统二者运行特性互补，是未来实现高比例可再生能源接入电网的重要应用场景与载体。当前电热综合能源网大多局限于通过少量大型热电联供CHP机组提供弱耦合或通过小型CHP机组与锅炉等供热但没有接入集中热网。原因在于热网的投资成本高，若接入集中热网的用户同时安装热泵进行混合供热会增加设备投资成本，所以电热网主要通过少数大型热电联供机组提供弱耦合，相应的统一模型主要是端口等值模型。
[0003]目前综合能源系统热网研究主要基于传统前四代热网，未考虑到多源、环状、双向、低温的共享热网；而目前共享热网(或称能源总线)的研究仍以建筑暖通学科为主，较少涉及电网交互分析。目前通过电热综合能源系统多能互补提升电力系统运行灵活性主要分为两类：一类是利用热网蓄热的慢动态特性；另一类是对热力温控负荷的灵活性聚合，但与热网无关联。

技术实现思路

[0004]本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电热网强耦合的能源元胞、能源元胞聚合系统。
[0005]本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种电热网强耦合的能源元胞，包括设置在某一区域的共享热网以及配置在该区域各个用户端的热能转换设备，所述的热能转换设备连接电力网络获取电力，所述的热能转换设备的能量输出端连接用户端热力负荷。
[0007]优选地，所述的共享热网包括用于输送热媒水的暖管以及用于输送冷却水的冷管，对应地，所述的热能转换设备包括热泵和冷水机组，所述的用户端热力负荷包括热负荷和冷负荷，所述的热泵连接暖管和热负荷，所述的冷水机组连接冷管和冷负荷，所述的热泵和冷水机组均连接至电力网络获取电力。
[0008]优选地，所述的暖管包括塑料管。
[0009]优选地，所述的冷管包括塑料管。
[0010]优选地，所述的暖管和冷管中热媒水以及冷却水的温度范围是5～30℃，且热媒水温度高于冷却水温度。
[0011]优选地，所述的共享热网还包括蓄热设备，所述的蓄热设备连接暖管。
[0012]优选地，所述的电力网络包括市电网络和配置在该区域的可再生能源发电网络，所述的可再生能源发电网络连接至市电网络。
[0013]一种电热网强耦合的能源元胞聚合系统，所述的系统包括若干所述的能源元胞，
系统还包括用于聚合控制的聚合控制器，所述的聚合控制器连接各能源元胞。
[0014]优选地，不同能源元胞中的共享热网互联。
[0015]优选地，处于相邻区域的能源元胞中的共享热网互联。
[0016]与现有技术相比，本技术具有如下优点：
[0017](1)本技术能源元胞通过共享热网改变了电热网弱耦合的形态，通过在用户端配置热能转换设备(热泵和冷水机组)实现能量的就地转换，热泵与冷水机组使得共享热网与电力网络构成了紧密互联的网状结构能源网，共享热网中暖管中水温接近于环境温度，采用塑料管以及借助热泵供热与制冷机供冷的变革性特点，使得电热网真正实现高密度网状深度融合，不同于目前温控负荷的灵活性聚合中热泵个体之间无关联，能源元胞的热泵池均通过共享热网连接并相互影响，因此，本技术中共享热网驱动的能源元胞有效融合了两种方法提升电力系统灵活性，即同时集成热泵池调控与利用热网蓄热的慢动态特性，并考虑两者之间的相互影响，有助于平抑能源局域网内的不确定性与波动性，缓解电网公司的调峰难题；
[0018](2)本技术能源元胞及能源元胞聚合系统为多能互补的综合能源系统落地提供解决方案，同时也为夏热冬冷的南方地区供冷供暖提供解决方案。
附图说明
[0019]图1为本技术一种电热网强耦合的能源元胞聚合系统的结构框图；
[0020]图2为本技术能源元胞聚合系统中热泵、共享热网、电力网络的分布示意图。
[0021]图中，1为能源元胞，2为聚合控制器，11为共享热网，12为热能转换设备，13为电力网络，111为暖管，112为冷管，113为蓄热设备，114为蓄冷设备，121为热泵，122为冷水机组，131为市电网络，132为可再生能源发电网络，133为蓄能电池，134为电负荷。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本技术并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本技术并不限定于以下的实施方式。
[0023]实施例
[0024]一种电热网强耦合的能源元胞，包括设置在某一区域的共享热网11以及配置在该区域各个用户端的热能转换设备12，热能转换设备12连接电力网络13获取电力，热能转换设备12的能量输出端连接用户端热力负荷。具体而言，一个能源元胞1可以是一个楼宇的能源供应系统。
[0025]共享热网11包括用于输送热媒水的暖管111以及用于输送冷却水的冷管112，对应地，热能转换设备12包括热泵121和冷水机组122，用户端热力负荷包括热负荷和冷负荷，热泵121连接暖管111和热负荷，冷水机组122连接冷管112和冷负荷，热泵121和冷水机组122均连接至电力网络13获取电力。
[0026]暖管111、冷管112包括塑料管。
[0027]暖管111和冷管112中热媒水以及冷却水的温度接近环境温度，温度范围是5～30℃，且热媒水温度高于冷却水温度，且两者温度差较小，例如：温差可设置为不大于10℃，具
体可以配置为如暖管111中冷却水温度为20℃，冷管112中热媒水温度为12℃。
[0028]共享热网11还包括蓄热设备113，蓄热设备113连接暖管111。
[0029]共享热网11具有多源、环状、双向、超低温、末端热泵121供暖、末端冷水机组122供冷等特性；多个相连的共享热网11中大量的热泵121(热泵121池)、冷水机组122，使得共享热网11与配电网构成了紧密互联的网状结构能源网。
[0030]电力网络13包括市电网络131和配置在该区域的可再生能源发电网络132，可再生能源发电网络132连接至市电网络131。同时电力网络13中配置用于储能的蓄能电池133，电力网络13正常向电负荷134供电。
[0031]如图1所示，一种电热网强耦合的能源元胞聚合系统，系统包括若干能源元胞1，系统还包括用于聚合控制的聚合控制器2，聚合控制器2连接各能源元胞1。图中，实线表示热力流，虚线表示电力流。聚合控制器2配置在元胞聚合商侧，元胞聚合商通过智慧能源元胞1的先进信息通信技术和控制系统，实现热泵121池、冷水机组122等分布式资源的分层级灵活性聚合和协调优化，并为电网提供能量与辅助服务，缓解电网公司的调峰难题。
[0032]作为另一个优选的实施例，不同能源元胞1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电热网强耦合的能源元胞，其特征在于，包括设置在某一区域的共享热网(11)以及配置在该区域各个用户端的热能转换设备(12)，所述的热能转换设备(12)连接电力网络(13)获取电力，所述的热能转换设备(12)的能量输出端连接用户端热力负荷；所述的共享热网(11)包括用于输送热媒水的暖管(111)以及用于输送冷却水的冷管(112)，对应地，所述的热能转换设备(12)包括热泵(121)和冷水机组(122)，所述的用户端热力负荷包括热负荷和冷负荷，所述的热泵(121)连接暖管(111)和热负荷，所述的冷水机组(122)连接冷管(112)和冷负荷，所述的热泵(121)和冷水机组(122)均连接至电力网络(13)获取电力；所述的暖管(111)包括塑料管；所述的冷管(112)包括塑料管。2.根据权利要求1所述的一种电热网强耦合的能源元胞，其特征在于，所述的暖管(111)和冷管(112)中热媒水以及冷却水的温度范围是5～30℃，且热媒水温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学智，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：