【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源，尤其涉及一种蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统。
技术介绍
1、随着经济社会的稳步发展，人民对美好生活的向往越发强烈，日常生活中的各个方面也都发生了翻天覆地的变化。以建筑环境与舒适性为例，集中供暖是以前北方寒冷地区独有的供暖形式，而如今南方在冬季集中供暖的呼声越来越高，甚至部分城市的区域已经开始了试点工作。但是，常见的集中供暖仍采取热电联产等消耗传统化石能源的方式，若开展大面积的集中供暖工作将需要更多的能源供给，可能会加剧能源的紧张形式以及环境的污染。
2、太阳能作为一种可再生能源，兼具清洁、经济、安全、环保的优势，是一种国际公认的理想清洁新能源。我国太阳能资源丰富，同时具备开发的技术和环境条件，但太阳能随环境变化影响较大，具有一定的不稳定性。为充分利用太阳能，改善集中供暖条件，降低太阳能的不稳定性的影响，需进一步优化其利用方式。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，包括光热集热场、光伏发电场、蓄水罐、供暖站换热器、用户侧换热器、电加热器和电网；
4、所述电网和所述光伏发电场均与所述电加热器的受电端相连；所述电加热器的出口侧与所述蓄水罐的入口侧以及供暖站换热器的站内侧入口侧分别相连；所述光热集热场的出口侧与所述蓄水罐的入口侧以及供暖站换
5、优选的，所述蓄水罐的出口侧设置有给水泵；所述供暖站换热器的站内侧出口侧设置有供暖一次循环泵；所述用户侧换热器的出口侧设置有供暖二次循环泵。
6、优选的，所述蓄水罐的容积大小和数量基于用户侧实际供暖负荷综合设计确定；所述蓄水罐的内部采用自然分层保温技术，保证罐内冷水和热水同时存储。
7、优选的，所述供暖站换热器的站内侧出口侧与光热集热场的入口侧之间的连接管道上设置有第一调节阀；所述蓄水罐的出口侧与所述光热集热场的入口侧之间的连接管道上设置有第二调节阀；所述供暖站换热器的站内侧出口侧与蓄水罐的入口侧之间的连接管道上设置有第三调节阀；所述光热集热场的出口侧与所述蓄水罐的入口侧之间的连接管道上设置有第四调节阀；所述电加热器的出口侧与蓄水罐的入口侧之间的连接管道上设置有第五调节阀；所述蓄水罐的出口侧与所述电加热器的入口侧之间的连接管道上设置有第六调节阀；所述蓄水罐的出口侧与所述电加热器的出口侧之间的连接管道上设置有第七调节阀；所述电加热器的出口侧与所述供暖站换热器的站内侧入口侧之间的连接管道上设置有第八调节阀；所述光热集热场的出口侧与所述供暖站换热器的站内侧入口侧之间的连接管道上设置有第九调节阀。
8、优选的，系统包括光热供暖模式，所述光热供暖模式的工作过程为，所述第九调节阀、第一调节阀、第五调节阀和第六调节阀开启，其他调节阀关闭，电加热器开启并使用光伏发电场供电；所述光热供暖模式中存在供暖循环和蓄热循环；
9、在所述供暖循环中，回水经供暖一次循环泵输送至光热集热场加热为高温给水，高温给水进入供暖站换热器中换热，供暖二次循环泵将二次供暖水在供暖站换热器和用户侧换热器中循环换热，并由用户侧换热器给用户侧提供热量；
10、在所述蓄热循环中，低温蓄水经给水泵输送至电加热器中加热为高温蓄水，之后返回蓄水罐中存储。
11、优选的，系统包括光伏光热联供模式，所述光伏光热联供模式的工作过程为，所述第九调节阀、第三调节阀、第二调节阀、第六调节阀和第八调节阀开启，其他调节阀关闭，电加热器开启并使用光伏发电场和电网供电；所述光伏光热联供模式中存在光热供暖循环和光伏供暖循环；
12、在光热供暖循环中，蓄水罐内的低温给水经给水泵输送至光热集热场加热，加热后的高温给水进入供暖站换热器换热后经供暖一次循环泵输送回蓄水罐；
13、在光伏供暖循环中，蓄水罐内的低温给水经给水泵输送至电加热器中加热，加热后的高温给水进入供暖站换热器换热后经供暖一次循环泵输送回蓄水罐。
14、优选的，系统包括蓄热供暖模式，所述蓄热供暖模式的工作过程为，所述第三调节阀、第七调节阀、第八调节阀开启，其他调节阀关闭，蓄水罐内存储的高温蓄水经给水泵输送至供暖站换热器，高温蓄水与用户侧换热器回水换热，而后经供暖一次循环泵回流至蓄水罐。
15、优选的，系统包括下电供暖模式，所述下电供暖模式的工作过程为，所述第三调节阀、第六调节阀和第八调节阀开启，其他调节阀关闭，电加热器开启并使用电网供电，蓄水罐内的低温蓄水经给水泵输送至电加热器加热，加热后的高温给水进入供暖站换热器，高温给水与用户侧换热器回水换热后经供暖一次循环泵回流至蓄水罐。
16、优选的，系统包括蓄热模式，所述蓄热模式的工作过程为，所述第四调节阀、第二调节阀、第六调节阀和第五调节阀开启，其他调节阀关闭，电加热器开启并使用光伏发电场供电；所述蓄热模式包括光热蓄热循环和光伏蓄热循环；
17、在光热蓄热循环中，蓄水罐内的低温蓄水经给水泵输送至光热集热场加热，加热得到的高温蓄水回流至蓄水罐；
18、在光伏蓄热循环中，蓄水罐内的低温蓄水经给水泵输送至电加热器加热，加热得到的高温蓄水回流至蓄水罐。
19、优选的，当太阳能资源好时，系统采用光热供暖模式；当太阳能资源一般时，系统采用光伏光热联供模式，热量不足部分由电网下电补足；在夜间、无有效太阳能资源且蓄水罐内有存量热水时，系统采用蓄热供暖模式；在夜间、极端天气且蓄水罐内无存量热水时，系统采用下电供暖模式；在太阳能资源富余且无供暖需求时，系统采用蓄热模式存储热量。
20、本专利技术的有益效果是：1、通过设置光伏发电场和兼具光伏供电和电网下电的电加热器，可在光热集热场集热量不够或太阳能资源很差时，持续为用户侧提供满足需求的供暖量，提升了系统的运行稳定性。2、通过设置蓄水罐并将之与光伏光热耦合，可在太阳能资源较好时将光热集热场的富余热量和光伏发电场电转热的富余热量通过热水的形式储存在蓄水罐中，储存的热水可在夜间或无有效太阳能资源的时段为用户侧提供热量，充分使用了太阳能并避免了太阳能间歇性利用的不足之处。3、通过设置光伏发电场和光热集热场，仅在极端天气等较少时间段利用电网电量，为热用户提供了一种绿色、低碳、环保的集中供暖模式。4、通过设置光热供暖模式、光伏光热联供模式、蓄热供暖模式、下电供暖模式、蓄热模式这五种运行模式，满足不同条件下用户侧的供暖需求。
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1.一种蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，其特征在于：包括光热集热场、光伏发电场、蓄水罐、供暖站换热器、用户侧换热器、电加热器和电网；
2.根据权利要求1所述的蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，其特征在于：所述蓄水罐的出口侧设置有给水泵；所述供暖站换热器的站内侧出口侧设置有供暖一次循环泵；所述用户侧换热器的出口侧设置有供暖二次循环泵。
3.根据权利要求2所述的蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，其特征在于：所述蓄水罐的容积大小和数量基于用户侧实际供暖负荷综合设计确定；所述蓄水罐的内部采用自然分层保温技术，保证罐内冷水和热水同时存储。
4.根据权利要求3所述的蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，其特征在于：所述供暖站换热器的站内侧出口侧与光热集热场的入口侧之间的连接管道上设置有第一调节阀；所述蓄水罐的出口侧与所述光热集热场的入口侧之间的连接管道上设置有第二调节阀；所述供暖站换热器的站内侧出口侧与蓄水罐的入口侧之间的连接管道上设置有第三调节阀；所述光热集热场的出口侧与所述蓄水罐的入口侧之间的连接管道上设置有第四调节阀；所述电加热器的出口侧与蓄水
5.根据权利要求4所述的蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，其特征在于：系统包括光热供暖模式，所述光热供暖模式的工作过程为，所述第九调节阀、第一调节阀、第五调节阀和第六调节阀开启，其他调节阀关闭，电加热器开启并使用光伏发电场供电；所述光热供暖模式中存在供暖循环和蓄热循环；
6.根据权利要求5所述的蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，其特征在于：系统包括光伏光热联供模式，所述光伏光热联供模式的工作过程为，所述第九调节阀、第三调节阀、第二调节阀、第六调节阀和第八调节阀开启，其他调节阀关闭，电加热器开启并使用光伏发电场和电网供电；所述光伏光热联供模式中存在光热供暖循环和光伏供暖循环；
7.根据权利要求6所述的蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，其特征在于：系统包括蓄热供暖模式，所述蓄热供暖模式的工作过程为，所述第三调节阀、第七调节阀、第八调节阀开启，其他调节阀关闭，蓄水罐内存储的高温蓄水经给水泵输送至供暖站换热器，高温蓄水与用户侧换热器回水换热，而后经供暖一次循环泵回流至蓄水罐。
8.根据权利要求7所述的蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，其特征在于：系统包括下电供暖模式，所述下电供暖模式的工作过程为，所述第三调节阀、第六调节阀和第八调节阀开启，其他调节阀关闭，电加热器开启并使用电网供电，蓄水罐内的低温蓄水经给水泵输送至电加热器加热，加热后的高温给水进入供暖站换热器，高温给水与用户侧换热器回水换热后经供暖一次循环泵回流至蓄水罐。
9.根据权利要求8所述的蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，其特征在于：系统包括蓄热模式，所述蓄热模式的工作过程为，所述第四调节阀、第二调节阀、第六调节阀和第五调节阀开启，其他调节阀关闭，电加热器开启并使用光伏发电场供电；所述蓄热模式包括光热蓄热循环和光伏蓄热循环；
10.根据权利要求9所述的蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，其特征在于：当太阳能资源好时，系统采用光热供暖模式；当太阳能资源一般时，系统采用光伏光热联供模式，热量不足部分由电网下电补足；在夜间、无有效太阳能资源且蓄水罐内有存量热水时，系统采用蓄热供暖模式；在夜间、极端天气且蓄水罐内无存量热水时，系统采用下电供暖模式；在太阳能资源富余且无供暖需求时，系统采用蓄热模式存储热量。
...【技术特征摘要】
1.一种蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，其特征在于：包括光热集热场、光伏发电场、蓄水罐、供暖站换热器、用户侧换热器、电加热器和电网；
2.根据权利要求1所述的蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，其特征在于：所述蓄水罐的出口侧设置有给水泵；所述供暖站换热器的站内侧出口侧设置有供暖一次循环泵；所述用户侧换热器的出口侧设置有供暖二次循环泵。
3.根据权利要求2所述的蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，其特征在于：所述蓄水罐的容积大小和数量基于用户侧实际供暖负荷综合设计确定；所述蓄水罐的内部采用自然分层保温技术，保证罐内冷水和热水同时存储。
4.根据权利要求3所述的蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，其特征在于：所述供暖站换热器的站内侧出口侧与光热集热场的入口侧之间的连接管道上设置有第一调节阀；所述蓄水罐的出口侧与所述光热集热场的入口侧之间的连接管道上设置有第二调节阀；所述供暖站换热器的站内侧出口侧与蓄水罐的入口侧之间的连接管道上设置有第三调节阀；所述光热集热场的出口侧与所述蓄水罐的入口侧之间的连接管道上设置有第四调节阀；所述电加热器的出口侧与蓄水罐的入口侧之间的连接管道上设置有第五调节阀；所述蓄水罐的出口侧与所述电加热器的入口侧之间的连接管道上设置有第六调节阀；所述蓄水罐的出口侧与所述电加热器的出口侧之间的连接管道上设置有第七调节阀；所述电加热器的出口侧与所述供暖站换热器的站内侧入口侧之间的连接管道上设置有第八调节阀；所述光热集热场的出口侧与所述供暖站换热器的站内侧入口侧之间的连接管道上设置有第九调节阀。
5.根据权利要求4所述的蓄热型光伏光热一体化集中式供暖系统，其特征在于：系统包括光热供暖模式，所述光热供暖模式的工作过程为，所述第九调节阀、第一调节阀、第五调节阀和第六调节阀开启，其他调节阀关闭，电加热器开启并使用光伏发电场供电；所述光热供暖模式中存在供暖循环和蓄热循环；
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【专利技术属性】
技术研发人员：王昊轶，陈楚夫，曾诚玉，王杰，陆国成，孟栩，吕嵩，牛志愿，徐沈智，王鑫，
申请(专利权)人：水电水利规划设计总院，
类型：发明
国别省市：
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