【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及供热，尤其涉及一种储能耦合热泵供热系统及其配置方法，适用于工业和商业场景下的高效供热需求，能够在多种运行条件下优化热泵和储能装置的协同工作。
技术介绍
1、随着节能减排和能源利用效率要求的提升，热泵与储能技术在供热系统中的应用逐渐增多。现有技术中，单一的储能装置或热泵供热系统在应对高峰负荷、谷电利用和系统整体效率提升方面存在不足。例如，熔盐储能装置虽然能够利用低电价的谷电进行储热，但其体积较大，初始投资较高，且负荷适应性较差。而热泵装置虽然能效较高，但单一热泵运行无法充分利用外部低位热源，并容易受到变压器容量限制。
2、此外，现有系统通常未充分结合用户需求、外部资源条件(如厂区余热和气象条件)以及经济因素(如电价差异、投资回收期)进行动态优化，导致运行成本较高，初始投资与回收周期缺乏系统性的考虑。因此，如何有效结合热泵与储能装置，并通过优化配置方法提升供热系统的整体效能和经济性，是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决现有供热系统中能效低、投资回收期长及负荷适应性不足的问题，提供一种储能耦合热泵供热系统及其配置方法。通过基于焓值分配的动态优化方法，将供热系统的总焓值需求合理分配至热泵装置和储能装置，结合工厂的余热资源、谷电时段的变压器容量和用户期望的投资回收期，优化运行模式和功率分配。本专利技术能够根据实时负荷需求动态调整热泵和储能装置的运行状态，在确保高效供热的同时降低运行成本并缩短投资回收期，适用于多种供热场景。
2、根据本
3、根据供热时段的热负荷需求量，量化所需热载体的总焓值h；
4、分别计算单熔盐供热方案和储能耦合热泵供热方案的投资回收期，其中：
5、单熔盐供热方案通过初始投资和节省运行成本计算投资回收期；
6、储能耦合热泵供热方案通过将用户所需的总焓值h分配为热泵装置提供的第一焓增量h和储能装置提供的第二焓增量(h-h)，并结合系统运行效率和电价计算投资回收期；
7、将单熔盐供热方案和储能耦合热泵供热方案的投资回收期分别与用户设定的目标投资回收期进行比较，确定最佳方案。
8、一些技术方案中，在投资回收期计算中进一步考虑谷电时段的变压器容量，并包括以下步骤：
9、当变压器容量足够时，按照供热需求量化和焓值分配执行；
10、当变压器容量不足时，分别计算扩容和不扩容的投资回收期，其中：
11、扩容情况下，增加变压器扩容费用至初始投资；
12、不扩容情况下，按变压器富余容量反推允许的供汽量，计算部分替代供热的投资回收期；
13、比较扩容和不扩容的投资回收期，取较短的方案。
14、一些技术方案中，不扩容情况下的处理包括：
15、利用变压器谷电时段的富余容量反推允许的供汽量，做部分替代；
16、不足部分使用平电电能供热，并计算综合投资回收期。
17、一些技术方案中，不扩容情况下的处理包括：
18、利用变压器谷电时段的富余容量反推允许的供汽量，做部分替代；
19、剩余部分的供热需求通过燃气锅炉部分补充完成，并重新计算投资回收期。
20、一些技术方案中，在焓值分配中提高热泵装置提供的第一焓增量h，并包括以下步骤：
21、热泵装置将热载体加热至接近饱和温度的第一温度，并存储于加压保温水箱中；
22、所述第一温度范围根据热泵机组加热能力设置，包括90℃至140℃的温度范围；
23、加压保温水箱的内部压力根据饱和温度动态调整，以维持热载体的液态状态。
24、一些技术方案中，利用热泵装置对储能装置的熔盐进行预热，并包括以下步骤：
25、在谷电时段，当变压器剩余容量允许时，利用热泵装置对熔盐预热至接近热泵最高加热温度；
26、所述熔盐预热过程通过设置于储能装置内部的换热管路完成，用于提升熔盐的初始储热状态。
27、一些技术方案中，所述储能装置包括至少一个储能模块，所述储能模块包括外筒和内筒，所述内筒设置于所述外筒之内，所述外筒和所述内筒之间设置有储能介质，所述换热管路包括设置于所述外筒的第一换热管路和设置于所述内筒的第二换热管路；
28、所述第二换热管路还用于低于第一温度的储热介质的预热。
29、一些技术方案中，储能装置采用低熔点熔盐材料，实现深度放热，并包括以下步骤：
30、在供热时段，当部分或全部储能装置的储能模块放热至设定最低温度后，利用换热管路继续为冷水或低位热源提供热量；
31、所述熔盐材料的熔点低于设定的最低温度。
32、根据本专利技术的第二方面，进一步提供一种储能耦合热泵供热系统，包括：
33、热泵装置，用于将热载体加热至第一温度，提供第一焓增量h；
34、储能装置，用于在供热时段基于热泵装置加热至第一温度的热载体进一步加热至第二温度，提供第二焓增量(h-h)；
35、控制模块，用于根据热负荷需求量，动态分配所述第一焓增量h和第二焓增量(h-h)，实现热泵装置和储能装置的协同运行，同时结合电价条件和系统运行效率，优化系统的投资回收期。
36、作为优选方案，所述热泵装置包括：
37、余热源热泵，用于根据工厂可利用的余热资源和谷电期间、供热期间的运行状态，确定是否开启余热源热泵以利用余热资源提供第一焓增量的一部分；
38、空气源热泵，用于根据气象温度条件动态评估外部环境热源的可用性，确定是否开启空气源热泵，以在余热不足或不可用时补充提供所述第一焓增量。
39、作为优选方案，所述控制模块支持基于用户的期望投资回收期，对单熔盐供热方案与储能耦合热泵供热方案的投资回收期进行比较，动态调整焓值分配比h:(h-h)以优化系统设计方案。
40、本专利技术采用以上技术方案至少具有如下的有益效果：
41、1.本专利技术通过将单熔盐供热方案与储能耦合热泵供热方案的投资回收期进行动态比较，并结合用户设定的目标投资回收期选择最优方案，在优化系统经济性的同时，确保了初始投资与运行成本的平衡。储能耦合热泵方案通过合理分配焓值比例h:(h-h)，满足用户供热需求的同时，显著降低熔盐储热模块的体积和初始投资，减少了系统的运行成本并大幅缩短投资回收期。
42、2.本专利技术通过实时监测谷电时段的变压器容量，系统优先利用低成本谷电资源运行热泵和储能装置。对于变压器容量不足的场景，本专利技术通过扩容或不扩容两种处理方式灵活应对，其中不扩容方式包括部分替代或平电补能方案，确保供热需求的同时进一步优化了运行经济性。扩容方案将变压器扩容费用计入初始投资，不扩容方案则通过动态调整运行状态，按变压器容量反推供气量并重新计算投资回收期。
43、3.本专利技术采用动态调整热泵装置和储能装置的运本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种储能耦合热泵供热系统的配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的配置方法，其特征在于，在投资回收期计算中进一步考虑谷电时段的变压器容量，并包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的配置方法，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的配置方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的配置方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的配置方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的配置方法，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的配置方法，其特征在于，
9.一种储能耦合热泵供热系统，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的储能耦合热泵供热系统，其特征在于，
11.根据权利要求9所述的储能耦合热泵供热系统，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种储能耦合热泵供热系统的配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的配置方法，其特征在于，在投资回收期计算中进一步考虑谷电时段的变压器容量，并包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的配置方法，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的配置方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的配置方法，其特征在于，
<...【专利技术属性】
技术研发人员：张海锋，王源，张艳梅，仇秋玲，赵伟杰，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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