一种多功能集成的多能源互补供能系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多功能集成的多能源互补供能系统，属于供电的技术领域，包括电网电源、控制模块、光伏发电模块、风力发电模块、天然气分布式发电模块、储能模块和负载，所述光伏发电模块、风力发电模块、天然气分布式发电模块、储能模块和负载中的土壤源热泵模块分别与控制模块通信连接；所述光伏发电模块、风力发电模块和天然气分布式发电模块均与储能模块连接，且光伏发电模块、风力发电模块和储能模块均与电网电源连接；所述负载均与电网电源、储能模块、光伏发电模块、风力发电模块和天然气分布式发电模块电连接，且通过控制模块切换电网电源、储能模块、光伏发电模块、风力发电模块或天然气分布式发电模块对负载供电。电模块或天然气分布式发电模块对负载供电。电模块或天然气分布式发电模块对负载供电。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能集成的多能源互补供能系统


[0001]本技术属于供电的
，具体而言，涉及一种多功能集成的多能源互补供能系统，尤其适用于北方城市郊区的工业园区或者工厂厂房。

技术介绍

[0002]风电和光伏具有随机性、间歇性，且在相当程度上不可控。风险是指损失产生的可能，是未来的不确定性因素产生的概率及其后果的综合。随着风电和光伏发电装机容量在电力系统中所占比例的不断增长，其不确定性不可避免地给电网安全稳定运行带来风险。且传统的风电和光伏发电出力特性和负荷特性往往相悖，发出的电力又无法储存，进而造成风能和光能的浪费。
[0003]我国北方地区存有大量的农牧交错地带，气候高寒干旱、水资源短缺。由于近年来植被覆盖率持续下降，年降水量递减，又多风沙天气，蒸发量比较大，特别是由于工农业生产及生活用水量的持续增加，会导致地下水位不断下降，再加上不合理的农业结构，使得水土流失现象不断加剧，土地沙化现象愈演愈烈。因此，加强生态环境建设，减少因气候因素而引发的各种自然灾害，并减少各种人为因素对生态环境的影响，将成为改善当地生态环境质量的一个非常重要的课题。
[0004]土壤源热泵以土壤作为低位热源，由于土壤的热稳定性较好且全年温度波动范围较小，因此土壤源热泵具有良好的供热、供冷性能。但，当土壤源热泵系统应用在室外温度较低的地区时，由于建筑累计热负荷明显大于累计冷负荷，一年中土壤源热泵系统的累计取热量大于累计排热量，会出现全年取、排热量不平衡的问题。当土壤源热泵系统常年运行时，土壤温度势必越来越低，导致土壤源热泵机组的供暖性能变差，不仅无法满足室内人员舒适性的要求，甚至出现系统无法正常运行的情况。为解决土壤热不平衡的问题，保证土壤源热泵系统长期可靠高效运行，目前主要的解决方法有：优化地埋管设计、增加辅助锅炉、增加辅助太阳能集热器、增加辅助空气源热泵等。但这些方法依然存在着一些缺点：优化地埋管设计会受到场地条件、初投资等因素的制约，且无法从本质上解决土壤热不平衡问题；增加辅助锅炉会消耗大量的高品位能源，造成环境污染；辅助太阳能集热器易受天气条件的影响，且占地面积较大；辅助空气源热泵会增加投资，且运行费用会有所提高。
[0005]天然气分布式能源能量密度高，稳定性好，可作为可再生能源发展的支撑，与可再生能源耦合组成复合能源供应系统。与可再生能源相比，天然气分布式能源最大的特点是稳定可控，天然气虽然是传统的化石能源，但天然气也是清洁能源，而且技术成熟可靠。受低油价的影响并得益于国家强力推进“煤改气”工程、“气化农村”政策，综合经济性明显的LNG点供项目逐渐成为投资、建设的热点，LNG点供在2016年、2017年得到快速发展。LNG点供的发展打破了管道的自然垄断，对天然气行业的发展将产生巨大影响。但由于目前LNG 点供项目存在着设计规范和行业标准缺失、违规建设及手续不全等诸多问题，特别是对城市燃气企业特许经营权造成了巨大的冲击，致使地方政府和管道燃气企业对其抱有抵触心态。
[0006]随着全球石油资源的日益紧缺，对节能减排方面的需求和研究日益增多。电动汽车以其优良的环保性能，引起了国内外政府和企业的高度重视，动力电池技术和电动汽车的发展也初具规模。我国城市中工业园区的设置往往在城市郊区，距离城市中心较远，周边加油站配套往往较为不足，而充电桩在园区内设置较为集中，会为电动汽车充电带来不便，限制了电动汽车的进一步推广。另外，一些地区的电网线路承载力有限，不能在公共区域添加充电桩，造成充电桩使用紧张，不利于新能源汽车的推广。且增设独立的充电桩会导致多家施工单位进行多次重复挖沟，造成管道、金属、塑料等材料的大量消耗，从而造成资源浪费。

技术实现思路

[0007]鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本技术的目的在于提供一种多功能集成的多能源互补供能系统以达到能够利用风能和太阳能进行发电、供电和储电，提高蓄电池寿命，减少电能损耗；储能系统具有快速的功率“吞吐”能力和灵活的调节能力，可以有效平抑风电波动，使风电变得“可调和可控”，从而提高风电的利用水平；将可再生能源整合到天然气分布式能源系统中来，一方面这种多能互补的系统可以充分利用可再生能源，减少化石能源的消耗量，另一方面也可以提高系统的整体经济性，充分发挥各种能源的优势；能够在工业园区添加充电桩，有利于新能源汽车的推广，且减少管道、金属、塑料等材料的大量消耗，节约资源的目的。
[0008]本技术所采用的技术方案为：一种多功能集成的多能源互补供能系统，包括电网电源，该供能系统还包括：
[0009]控制模块、光伏发电模块、风力发电模块、天然气分布式发电模块、储能模块、土壤源热泵模块和充电桩模块，所述光伏发电模块、风力发电模块、天然气分布式发电模块、储能模块和土壤源热泵模块分别与控制模块通信连接；所述光伏发电模块、风力发电模块和天然气分布式发电模块均与储能模块连接，且光伏发电模块、风力发电模块和储能模块均与电网电源连接；所述土壤源热泵模块和充电桩模块均与电网电源、储能模块、光伏发电模块、风力发电模块和天然气分布式发电模块电连接，且通过控制模块切换电网电源、储能模块、光伏发电模块、风力发电模块或天然气分布式发电模块对土壤源热泵模块和充电桩模块供电。其中，控制模块用于控制一体化装置正常工作；光伏发电模块与风力发电模块用于发电和提高供电质量、储能模块用于储能和供电、天然气分布式发电模块用于与风电和光伏发电出力互补、土壤源热泵模块用于供冷供热，以及充电桩模块用于给电动汽车充电供电。
[0010]进一步地，所述控制模块包括控制芯片，所述控制芯片连接有风力传感器、光照传感器、温度传感器、电池电量监控装置和LNG气量显示表，且控制芯片分别与电网电源、储能模块、光伏发电模块、风力发电模块、天然气分布式发电模块和土壤源热泵模块通信连接；控制芯片可感应接收风速信号、光照强度信号、温度信号、电池剩余电量信号和LNG气量信号，可根据输入信号做出反应，输出至风力发电模块、光伏发电模块、储能模块、土壤源热泵模块和天然气分布式发电模块的控制信号，控制相应模块的工作状态。
[0011]进一步地，所述电网电源包括变压器和低压开关，所述变压器的输入端连接有公共电网，其输出端连接有低压开关；所述低压开关的控制端与所述控制芯片连接，低压开关
的输出端分别与光伏发电模块、储能模块、土壤源热泵模块、充电桩模块、风力发电模块和天然气分布式发电模块连接。
[0012]进一步地，所述光伏发电模块包括光伏控制器、光伏电池板、第一DC
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DC 转换器和第一DC
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AC转换器，所述光伏控制器分别与控制芯片和光伏电池板连接，光伏电池板与第一DC
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DC转换器连接，第一DC
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DC转换器分别与第一DC
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AC转换器和储能模块连接，且第一DC
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AC转换器分别与电网电源、土壤源热泵模块和充电桩模块连接。光伏发电模块可将光能转化为电能，阳光充裕时，光伏发电模块输出电力送至公共电网，向负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能集成的多能源互补供能系统，包括电网电源，其特征在于，该供能系统还包括：控制模块、光伏发电模块、风力发电模块、天然气分布式发电模块、储能模块、土壤源热泵模块和充电桩模块，所述光伏发电模块、风力发电模块、天然气分布式发电模块、储能模块和土壤源热泵模块分别与控制模块通信连接；所述光伏发电模块、风力发电模块和天然气分布式发电模块均与储能模块连接，且光伏发电模块、风力发电模块和储能模块均与电网电源连接；所述土壤源热泵模块和充电桩模块均与电网电源、储能模块、光伏发电模块、风力发电模块和天然气分布式发电模块电连接，且通过控制模块切换电网电源、储能模块、光伏发电模块、风力发电模块或天然气分布式发电模块对土壤源热泵模块和充电桩模块供电。2.根据权利要求1所述的多功能集成的多能源互补供能系统，其特征在于，所述控制模块包括控制芯片，所述控制芯片连接有风力传感器、光照传感器、温度传感器、电池电量监控装置和LNG气量显示表，且控制芯片分别与电网电源、储能模块、光伏发电模块、风力发电模块、天然气分布式发电模块和土壤源热泵模块通信连接。3.根据权利要求2所述的多功能集成的多能源互补供能系统，其特征在于，所述电网电源包括变压器和低压开关，所述变压器的输入端连接有公共电网，其输出端连接有低压开关；所述低压开关的控制端与所述控制芯片连接，低压开关的输出端分别与光伏发电模块、储能模块、土壤源热泵模块、充电桩模块、风力发电模块和天然气分布式发电模块连接。4.根据权利要求2所述的多功能集成的多能源互补供能系统，其特征在于，所述光伏发电模块包括光伏控制器、光伏电池板、第一DC
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DC转换器和第一DC
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AC转换器，所述光伏控制器分别与控制芯片和光伏电池板连接，光伏电池板与第一DC
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DC转换器连接，第一DC
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DC转换器分别与第一DC
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AC转换器和储能模块连接，且第一DC
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AC转换器分别与电网电源、土壤源热泵模块和充电桩模块连接。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙波，杨宇玄，严居斌，李松涛，刘洵源，汪小明，杨有清，李萌，张琳，干华，刘汉霄，陈晓娟，白小龙，姚岚，黄燕，
申请(专利权)人：成都城电电力工程设计有限公司，
类型：新型
国别省市：