專利名稱：集成能源匹配系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實現(xiàn)能源優(yōu)化利用的集成能源匹配系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著人們對清潔能源的增長的需求，分布式能源在供能方式中有著越來越重要的地位?，F(xiàn)有的分布式能源通常是以單一技術(shù)生產(chǎn)能源的系統(tǒng)，例如，獨(dú)立的光熱系統(tǒng)、獨(dú)立的熱泵系統(tǒng)、獨(dú)立的光伏電站或風(fēng)電站、獨(dú)立的冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)等。大多數(shù)分布式能源技術(shù)提供單一形式的能源輸出，即電能、熱物質(zhì)(如水、蒸汽、 氣體)、冷物質(zhì)(如水、蒸汽和氣體)中的一種。冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)則是可以提供三種類型的能源的新型系統(tǒng)，即向用戶提供電能、熱物質(zhì)和冷物質(zhì)至少之一。在上述現(xiàn)有的能源技術(shù)中，光伏、風(fēng)電、光電等技術(shù)容易受環(huán)境的氣象條件限制， 只能在白天太陽輻射較好和風(fēng)速理想的情況下工作，極大地制約了用戶的用能需求。地源/水源熱泵的機(jī)組效率會隨用戶側(cè)負(fù)荷的波動而大幅變化，造成了能源的浪費(fèi)。冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)的三種形式的能源輸出量之間存在一定的函數(shù)關(guān)系，不能完全根據(jù)用戶對多種形式的能源的分別的實時需求來調(diào)節(jié)，從而也制約了用戶的用能需求。而且，為了向一個用戶提供多種形式的能源，需要分別針對不同的能源技術(shù)建設(shè)不同的固定設(shè)施，如水泵、閥門等，產(chǎn)生重復(fù)建設(shè)的問題，增加了系統(tǒng)投資。并且，由于管道、 閥門等的重復(fù)建設(shè)，在能量傳輸、管損等方面存在諸多問題。而且，各種供能系統(tǒng)在城市中占用了大量的用地，沒有形成緊湊的能源供應(yīng)中心。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種為用戶提供多種類型的能源、并且可以高效地滿足用戶對各種能源的實時需求的集成能源系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種集成能源匹配系統(tǒng)，包括冷熱電多聯(lián)供裝置，用于提供電能和冷/熱介質(zhì)；多工況可變介質(zhì)熱泵，用于提供冷/熱介質(zhì)；風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置，用于提供電能和熱介質(zhì)；集冷裝置，用于提供冷介質(zhì)；儲電裝置，用于儲存冷熱電多聯(lián)供裝置和/或風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置提供的電能并提供給內(nèi)部和/或外部的供電線路；儲熱裝置，用于儲存風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置提供的熱介質(zhì)的能量，并且為多工況可變介質(zhì)熱泵提供工作介質(zhì)；儲冷裝置，用于儲存導(dǎo)冷熱管和輻射制冷裝置提供的冷介質(zhì)的能量，并且多工況可變介質(zhì)熱泵提供工作介質(zhì)；以及增益系統(tǒng)控制器，用于優(yōu)化控制冷熱電多聯(lián)供裝置、多工況可變介質(zhì)熱泵、風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置、集冷裝置、儲電裝置、儲熱裝置、儲冷裝置的運(yùn)行參數(shù)和輸入/輸出參數(shù)的至少之一，以滿足用戶對電能、冷/熱介質(zhì)的實時需求，其中，冷熱電多聯(lián)供裝置的輸入/輸出參數(shù)包括燃?xì)饬髁俊㈦娏敵鼍€路的選擇，儲熱裝置的輸入/輸出參數(shù)包括熱介質(zhì)流量，儲冷裝置的輸入/輸出參數(shù)包括冷介質(zhì)流量。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種集成能源匹配系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟在夏季斷開儲熱裝置的熱介質(zhì)管路，而保持其他設(shè)備和管路處于工作狀態(tài)；以及在冬季斷開儲冷裝置的冷介質(zhì)管路以及制冷設(shè)備，而保持其他設(shè)備和管路處于工作狀態(tài)。該能源匹配系統(tǒng)將現(xiàn)有的供能技術(shù)(如冷熱電多聯(lián)供裝置、地源熱泵/水源熱泵、 儲冷、儲熱、儲電、風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化系統(tǒng))進(jìn)行集成，使之組成一個緊湊的能源匹配系統(tǒng)。本發(fā)明能夠完全滿足用戶的電、冷、熱的分別的用能需求。與現(xiàn)有供能方式相比， 本發(fā)明的集成能源匹配系統(tǒng)克服環(huán)境條件對能源生產(chǎn)的限制，實時地完全滿足用戶在冷、 熱、電方面的用能需求。而且，與傳統(tǒng)的供冷、供熱、供電系統(tǒng)相比，具有一次能源利用效率高、可再生能源(如地?zé)?、風(fēng)電、光伏)所占能源輸入比例高、集中控制等諸多優(yōu)點(diǎn)。而且， 還可以節(jié)約城市用地。在本發(fā)明中，多工況可變介質(zhì)熱泵和儲冷裝置、儲熱裝置相結(jié)合，大幅降低了熱泵機(jī)組的電耗。一方面，在夏季把儲存的冷量作為熱泵冷凝器的冷源，在冬季把儲存的熱量作為熱泵蒸發(fā)器的熱源，相應(yīng)地降低了熱泵壓縮機(jī)的功耗，提高了熱泵的制冷/制熱效率。另一方面，能夠在用戶側(cè)負(fù)荷波動時，熱泵仍然可以維持較高的制冷/制熱效率。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的集成能源匹配系統(tǒng)的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的集成能源匹配系統(tǒng)的一個實例的夏季工作狀態(tài)示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的集成能源匹配系統(tǒng)的一個實例的冬季工作狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的集成能源匹配系統(tǒng)的示意圖。該集成能源匹配系統(tǒng)將增益系統(tǒng)控制器201、冷熱電多聯(lián)供裝置101、多工況可變介質(zhì)熱泵102、儲電裝置103、儲熱裝置 104、儲冷裝置105、風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置106、集冷裝置107這八個模塊綜合在一起，組成一個緊湊的、實時響應(yīng)用戶側(cè)需冷、需熱、需電負(fù)荷需求的集成能源供應(yīng)系統(tǒng)。在下文中，作為冷/熱介質(zhì)的實例，描述了冷/熱水。然而，根據(jù)實際需要以及設(shè)備的規(guī)格，冷/熱介質(zhì)還可以空氣(例如高溫?zé)煔?、蒸汽、導(dǎo)熱油。冷熱電多聯(lián)供裝置101利用天然氣、沼氣等燃?xì)?，通過燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組(可通過燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、固體氧化物燃料電池等方式來實現(xiàn))發(fā)電，同時燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組排出的高溫?zé)煔馔ㄟ^吸收或吸附式制冷/制熱設(shè)備(如溴化鋰?yán)錅厮畽C(jī)組等)產(chǎn)生冷水/熱水。 冷熱電多聯(lián)供裝置可以向用戶同時提供電力、冷水或熱水，與傳統(tǒng)供電、供冷/供熱方式相比，具有一次能源利用率高、污染物排放少等諸多優(yōu)點(diǎn)。多工況可變介質(zhì)熱泵102是利用地?zé)帷⑺吹瓤稍偕茉矗夷軌驅(qū)崿F(xiàn)壓縮機(jī)無級變頻和制冷工作介質(zhì)可轉(zhuǎn)換的熱泵。該熱泵充分利用了可再生能源、將極大地降低熱泵電耗。此外，該熱泵能夠?qū)崿F(xiàn)壓縮機(jī)的無級變頻以及可轉(zhuǎn)換的制冷/供熱工作介質(zhì)，此舉可以部分解決熱泵在不同工況下制冷/供熱效率的問題，在傳統(tǒng)熱泵的基礎(chǔ)上降低由于制冷 /供熱負(fù)荷的波動對熱泵機(jī)組效率的影響。儲電裝置103在本集成能源匹配系統(tǒng)中實時地把除滿足用戶需求以外的電力儲存起來(可通過鋰電池、釩電池、飛輪儲電等方式實現(xiàn))。通過增益系統(tǒng)控制器201的整體優(yōu)化調(diào)度，在多工況可變介質(zhì)熱泵102或集成能源匹配系統(tǒng)的其他設(shè)備有電力負(fù)荷需求時，優(yōu)先使用儲存的電力?；蛘?，在冷熱電多聯(lián)供裝置101及風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置106 均不能滿足用戶電力負(fù)荷的情況下，向用戶輸送電力。儲熱裝置104在本集成能源匹配系統(tǒng)中實時地把除滿足用戶需求以外的熱水儲存起來(可通過熱水罐、水池等方式實現(xiàn))。通過增益系統(tǒng)控制器201的整體優(yōu)化調(diào)度，在多工況可變介質(zhì)熱泵102冬季供熱時提供其蒸發(fā)器熱源?；蛘撸诶錈犭姸嗦?lián)供裝置101、 多工況可變介質(zhì)熱泵102、風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置106均不能滿足用戶熱水負(fù)荷的情況下，向供熱末端輸送熱水。儲冷裝置105在本集成能源匹配系統(tǒng)中實時地把除滿足用戶需求以外的冷水儲存起來(可通過冷水罐、水池等方式實現(xiàn))。通過增益系統(tǒng)控制器201的整體優(yōu)化調(diào)度，在多工況可變介質(zhì)熱泵102夏季制冷時提供其冷凝器冷源?；蛘?，在冷熱電多聯(lián)供裝置101、 多工況可變介質(zhì)熱泵102均不能滿足用戶冷負(fù)荷的情況下，向制冷末端輸送冷水。風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置106是集成了風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、太陽能光熱的一體化系統(tǒng)。該裝置在實現(xiàn)利用風(fēng)、太陽能這兩種可再生能源發(fā)電的基礎(chǔ)上，同時通過太陽能集熱管制取熱水，該風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體裝置106可向用戶同時提供電力和熱水。集冷裝置107包括導(dǎo)冷熱管以及輻射制冷裝置。導(dǎo)冷熱管利用熱管技術(shù)在冬季收集環(huán)境冷能，導(dǎo)冷熱管所制取的冷水(或以某種儲冷介質(zhì))通過冷水罐(或水池等其他儲存形式)儲存起來。輻射制冷裝置在晚間輻射制冷效果較好時通過輻射制冷技術(shù)制取冷水 (或以某種儲冷介質(zhì))蓄存起來。增益系統(tǒng)控制器201是本集成能源匹配系統(tǒng)的指揮官，可以實時地控制集成能源匹配系統(tǒng)各供能設(shè)備的產(chǎn)出與輸入，使集成能源匹配系統(tǒng)電、冷、熱輸出能夠完全滿足用戶需求，同時，該增益系統(tǒng)控制器201內(nèi)嵌能效增益匹配的優(yōu)化算法，在使集成能源匹配系統(tǒng)完全匹配用戶需求的同時最大限度地降低能源消耗。如圖1所示，該集成能源匹配系統(tǒng)可以作為獨(dú)立的能源站，輸入燃?xì)獾热剂?，并且輸出電能和?熱水多種形式的能源。冷熱電多聯(lián)供裝置101是唯一消耗燃料的裝置。冷熱電多聯(lián)供裝置101輸出電力并提供給內(nèi)部或外部的供電線路，以及輸出冷水(夏季)或熱水(冬季)并提供給內(nèi)部或外部的冷/熱水供給管路。風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置106將風(fēng)能、太陽能形式的清潔能源轉(zhuǎn)換成電能并提供給內(nèi)部或外部的供電線路，以及輸出熱水并提供給儲熱裝置104。儲電裝置103與內(nèi)部的供電線路相連接，用于儲存冷熱電多聯(lián)供裝置101和風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置106產(chǎn)生的多余電能，并且與外部的供電線路相連接，補(bǔ)充性地向用戶或內(nèi)部系統(tǒng)輸送電力。集冷裝置107與儲冷裝置105相連接，從環(huán)境收集的冷能供給儲冷裝置105。儲熱裝置104和儲冷裝置105可以直接向外部的冷/熱水供給管路提供冷/熱水，也可以提供給多工況可變介質(zhì)熱泵102，作為附加的冷/熱源。多工況可變介質(zhì)熱泵102與內(nèi)部的供電線路相連接，消耗一部分電能，將地表熱能、水體熱能等形式的清潔能源提升為冷/熱能，輸出冷水或熱水并提供給外部的冷/熱水
供給管路。在夏季，儲冷裝置105中儲存的冷水可作為多工況可變介質(zhì)熱泵102的冷凝器的冷源，從而大大降低了熱泵的電耗；在冬季，儲熱裝置104中儲存的熱水可作為多工況可變介質(zhì)熱泵102的蒸發(fā)器的熱源，也可大幅降低熱泵電耗。增益系統(tǒng)控制器201來優(yōu)化調(diào)度各個模塊的運(yùn)行參數(shù)和輸入/輸出參數(shù)，使整個集成能源匹配系統(tǒng)能夠?qū)崟r地完全響應(yīng)用戶對電、熱、冷的用能需求。圖2是根據(jù)本發(fā)明的集成能源匹配系統(tǒng)的一個實例的夏季工作狀態(tài)示意圖。冷熱電多聯(lián)供裝置101包括燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備101-1、吸收式制冷設(shè)備101-2。燃?xì)饨?jīng)由燃?xì)夤艿?1輸入到燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備101-1中，在該燃?xì)夤艿?1上依次設(shè)置有截止閥1、壓力表2、流量計3、過濾器4、減壓閥5、壓力表6、低壓電磁閥7、高壓電磁閥 8、電動閥9、壓力表10，其中儀表用于獲取燃?xì)獾牧髁亢蛪毫Φ葌鞲行畔?，閥用于執(zhí)行調(diào)節(jié)指令，以控制燃?xì)獾牧髁亢蛪毫?。電動閥9從增益系統(tǒng)控制器201接收燃?xì)饬髁啃畔?3，因而是燃?xì)夤艿?1的主要執(zhí)行部件。燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備101-1生產(chǎn)的電力經(jīng)由電能輸出控制器35分配至外部供電線路33， 或者經(jīng)過AC/DC轉(zhuǎn)換器36轉(zhuǎn)換成直流電，然后輸送至儲電裝置103中儲存起來。電能輸出控制器35從增益系統(tǒng)控制器201接收電能輸出控制器信息77。吸收式制冷設(shè)備101-2包括冷凝器和蒸發(fā)器。燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備101-1產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)由包括電動煙氣三通閥12的管路輸送至吸收式制冷設(shè)備101-2，用于生產(chǎn)冷/熱水。 電動煙氣三通閥12從增益系統(tǒng)控制器201接收電動煙氣三通閥開度信息74。此外，電動煙氣三通閥12可控制地將燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備101-1產(chǎn)生的低溫?zé)煔馓峁┲恋蜏責(zé)煔夤苈?1而排放掉。可選地，燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備101-1產(chǎn)生的缸套水也經(jīng)由包括截止閥13和電動熱水三通閥14的供水管路和包括截止閥16的回水管路提供給吸收式制冷設(shè)備101-2，用于生產(chǎn)冷/ 熱水。利用風(fēng)扇15提供散熱。電動熱水三通閥14從增益系統(tǒng)控制器201接收電動熱水三通閥開度信息75。吸收式制冷設(shè)備101-2產(chǎn)生的冷/熱水經(jīng)由包括截止閥23、止逆閥M的供水管路輸送至分水器30，并進(jìn)一步提供給外部冷/熱水管路32，用于向用戶提供冷/熱水。吸收式制冷設(shè)備101-2中的冷凝器還經(jīng)由包括截止閥63的供水管路和包括止逆閥64、冷卻水泵65、截止閥66的回水管路，與冷卻塔62相連接，形成冷卻水回路。吸收式制冷設(shè)備101-2中的蒸發(fā)器還經(jīng)由包括止逆閥18、冷溫水泵19、截止閥20 的管路與集水器四相連接。集水器四與冷/熱水返回管路31相連接，用于回收用戶使用之后的冷/熱水，并提供給吸收式制冷設(shè)備101-2中的蒸發(fā)器進(jìn)行二次利用。吸收式制冷設(shè)備101-2從增益系統(tǒng)控制器201接收吸收式制冷設(shè)備運(yùn)行工況信息 78。多工況可變介質(zhì)熱泵102產(chǎn)生的冷/熱水經(jīng)由截止閥27、止逆閥28的供水管路輸送至分水器30，并進(jìn)一步提供給外部冷/熱水管路32，用于向用戶提供冷/熱水。
多工況可變介質(zhì)熱泵102中的冷凝器還經(jīng)由包括截止閥67、止逆閥68、冷卻水泵 69、截止閥70的管路，與冷卻塔62連接，形成冷卻水回路。多工況可變介質(zhì)熱泵102中的蒸發(fā)器還經(jīng)由包括止逆閥沈、冷溫水泵25、截止閥 22的管路與集水器四相連接。集水器四與冷/熱水返回管路31相連接，用于回收用戶使用之后的冷/熱水，并提供給多工況可變介質(zhì)熱泵102中的蒸發(fā)器進(jìn)行二次利用。多工況可變介質(zhì)熱泵102從增益系統(tǒng)控制器201接收多工況可變介質(zhì)熱泵運(yùn)行工況信息79。儲電裝置103(例如蓄電池)儲存燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備101-1及風(fēng)光互補(bǔ)一體化裝置106 產(chǎn)生的電力。儲電裝置103所儲存的電力經(jīng)直流/交流變換，可以分配至外部供電線路33，或者根據(jù)多工況可變介質(zhì)熱泵102的用電需求，向多工況可變介質(zhì)熱泵102供電。儲熱裝置104經(jīng)由包括水泵51的供水管路和包括截止閥50的回水管路存儲風(fēng)光互補(bǔ)一體化裝置106產(chǎn)生的熱水。儲熱裝置104所存儲的一定溫度的熱水經(jīng)由包括截止閥46、電動調(diào)節(jié)閥45、止逆閥44的供水管路和包括截止閥47、水泵48、止逆閥49的回水管路提供給多工況可變介質(zhì)熱泵102。電動調(diào)節(jié)閥45從增益系統(tǒng)控制器201接收儲熱裝置運(yùn)行工況調(diào)節(jié)信息76。儲冷裝置105經(jīng)由包括水泵60的供水管路和包括截止閥58、截止閥59的回水管路存儲導(dǎo)冷熱管107-1和輻射制冷107-2產(chǎn)生的冷水。儲冷裝置105所存儲的一定溫度的冷水經(jīng)由包括截止閥54、電動調(diào)節(jié)閥53、止逆閥52的供水管路和包括截止閥55、水泵56、止逆閥57的回水管路提供給多工況可變介質(zhì)熱泵102。電動調(diào)節(jié)閥53從增益系統(tǒng)控制器201接收儲熱裝置運(yùn)行工況調(diào)節(jié)信息80。該能源匹配系統(tǒng)在夏季用于供電和供冷，因而可以斷開儲熱裝置104的供水和回水管路(如虛線所示)，而保持其他設(shè)備和管路處于工作狀態(tài)。也即，關(guān)閉以下部件位于儲熱裝置104至多工況可變介質(zhì)熱泵102的供水管路上的止逆閥44、電動閥45和截止閥 46，以及回水管路上的截止閥47、水泵48和止逆閥49 ；位于儲熱裝置104至風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置106的供水管路上的水泵51，以及回水管路上的截止閥50。增益系統(tǒng)控制器201獲取實時的用戶負(fù)荷需求信息、以及本能源匹配系統(tǒng)中的各設(shè)備和部件的運(yùn)行狀況信息，包括燃?xì)饬髁啃畔?3、電動煙氣三通閥開度信息74、電動熱水三通閥開度信息75、電能輸出控制器信息77、吸收式制冷設(shè)備運(yùn)行工況信息78、多工況可變介質(zhì)熱泵運(yùn)行工況信息79、儲冷裝置輸出冷水流量80，根據(jù)內(nèi)嵌的優(yōu)化程序進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，生成針對各設(shè)備和部件的調(diào)節(jié)指令，并實時調(diào)節(jié)其工作參數(shù)，使能源匹配系統(tǒng)能夠滿足用戶用能需求并且盡可能地降低能源匹配系統(tǒng)的一次能源輸入(如燃?xì)?和自耗電。具體地，本能源匹配系統(tǒng)在夏季執(zhí)行的控制方法如下所述(1)當(dāng)用戶電負(fù)荷需求增加/減小時增益系統(tǒng)控制器201向電能輸出控制器35發(fā)出電能輸出控制器調(diào)節(jié)指令77，改變進(jìn)入儲電裝置103的電量以及對向外部供電線路33輸出的電力，直至本能源匹配系統(tǒng)所生產(chǎn)的電力與用戶電負(fù)荷需求平衡。若仍不能滿足用戶電負(fù)荷需求，則增益系統(tǒng)控制器201向燃?xì)饬髁侩妱娱y9發(fā)出燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)指令73而改變其開度，改變進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備101-1的燃?xì)饬浚瑥亩淖儼l(fā)電量，使之能夠完全滿足用戶電負(fù)荷需求。(2)當(dāng)用戶冷負(fù)荷需求增加時增益系統(tǒng)控制器201向電動熱水三通閥14發(fā)出電動熱水三通閥開度調(diào)節(jié)指令75 而增加其開度，進(jìn)而增加吸收式制冷設(shè)備101-2的制冷量。而且，這可降低風(fēng)扇15的耗電， 從而降低系統(tǒng)的自耗電。若仍不能滿足冷負(fù)荷需求，則增益系統(tǒng)控制器201向電動煙氣三通閥12發(fā)出電動煙氣三通閥開度調(diào)節(jié)指令74而增加其開度，進(jìn)而增加吸收式制冷設(shè)備101-2的制冷量。若仍不能滿足冷負(fù)荷需求，則增益系統(tǒng)控制器201向電動閥53發(fā)出儲冷裝置輸出冷水流量調(diào)節(jié)指令80而增加其開度，以增加進(jìn)入多工況可變介質(zhì)熱泵102的冷水流量。并且，增益系統(tǒng)控制器201向多工況可變介質(zhì)熱泵102發(fā)出多工況可變介質(zhì)熱泵運(yùn)行工況調(diào)節(jié)指令79而增加其制冷量，使之能夠完全滿足用戶冷負(fù)荷需求。(3)當(dāng)用戶冷負(fù)荷需求減小時增益系統(tǒng)控制器201向電動閥53發(fā)出儲冷裝置輸出冷水流量調(diào)節(jié)指令80而減小其開度，以減小進(jìn)入多工況可變介質(zhì)熱泵102的冷水流量。并且，增益系統(tǒng)控制器201向多工況可變介質(zhì)熱泵102發(fā)出多工況可變介質(zhì)熱泵運(yùn)行工況調(diào)節(jié)指令79而減小其制冷量，直至多工況可變介質(zhì)熱泵102完全關(guān)閉。若仍不能滿足冷負(fù)荷需求，則增益系統(tǒng)控制器201向電動熱水三通閥14發(fā)出電動熱水三通閥開度調(diào)節(jié)指令75而減小其開度，進(jìn)而減小吸收式制冷設(shè)備101-2的制冷量。若仍不能滿足冷負(fù)荷需求，則增益系統(tǒng)控制器201向電動煙氣三通閥12發(fā)出電動煙氣三通閥開度調(diào)節(jié)指令74而減小其開度，進(jìn)而減小吸收式制冷設(shè)備101-2的制冷量，使之能夠完全滿足用戶冷負(fù)荷需求。圖3是根據(jù)本發(fā)明的集成能源匹配系統(tǒng)的一個實例的冬季工作狀態(tài)示意圖。該能源匹配系統(tǒng)在冬季用于供電和供熱，因而可以斷開儲冷裝置105的供水和回水管路以及制冷設(shè)備，如導(dǎo)冷熱管107-1、輻射制冷107-2(如虛線所示)，而保持其他設(shè)備和管路處于工作狀態(tài)。也即，關(guān)閉以下部件位于儲冷裝置105至多工況可變介質(zhì)熱泵102 的供水管路上的止逆閥52、電動閥53、截止閥54，以及回水管路上的截止閥55、水泵56、止逆閥57 ；位于儲冷裝置105至導(dǎo)冷熱管107-1、輻射制冷107-2的供水管路上的水泵60，以及回水管路上的截止閥58、截止閥59。增益系統(tǒng)控制器201獲取實時的用戶負(fù)荷需求信息、以及本能源匹配系統(tǒng)中的各設(shè)備和部件的運(yùn)行狀況信息，包括燃?xì)饬髁啃畔?3、電動煙氣三通閥開度信息74、電動熱水三通閥開度信息75、儲熱裝置輸出熱水流量信息76、電能輸出控制器信息77、吸收式制冷設(shè)備運(yùn)行工況信息78、多工況可變介質(zhì)熱泵運(yùn)行工況信息79，根據(jù)內(nèi)嵌的優(yōu)化程序進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，生成針對各設(shè)備和部件的調(diào)節(jié)指令，并實時調(diào)節(jié)其工作參數(shù)，使能源匹配系統(tǒng)能夠滿足用戶用能需求并且盡可能地降低能源匹配系統(tǒng)的一次能源輸入(如燃?xì)?和自耗 H1^ ο具體地，本能源匹配系統(tǒng)在冬季執(zhí)行的控制方法如下所述(1)當(dāng)用戶電負(fù)荷需求增加/減小時增益系統(tǒng)控制器201向電能輸出控制器35發(fā)出電能輸出控制器調(diào)節(jié)指令77，改變進(jìn)入儲電裝置103的電量以及對向外部供電線路33輸出的電力，直至本能源匹配系統(tǒng)所生產(chǎn)的電力與用戶電負(fù)荷需求平衡。若仍不能滿足用戶電負(fù)荷需求，則增益系統(tǒng)控制器201向燃?xì)饬髁侩妱娱y9發(fā)出燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)指令73而改變其開度，改變進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備101-1的燃?xì)饬?，從而改變發(fā)電量，使之能夠完全滿足用戶電負(fù)荷需求。(2)當(dāng)用戶熱負(fù)荷需求增加時增益系統(tǒng)控制器201向電動熱水三通閥14發(fā)出電動熱水三通閥開度調(diào)節(jié)指令75 而增加其開度，進(jìn)而增加吸收式制冷設(shè)備101-2的制熱量。而且，這可降低風(fēng)扇15的耗電， 從而降低系統(tǒng)的自耗電。若仍不能滿足熱負(fù)荷需求，則增益系統(tǒng)控制器201向電動煙氣三通閥12發(fā)出電動煙氣三通閥開度調(diào)節(jié)指令74而增加其開度，進(jìn)而增加吸收式制冷設(shè)備101-2的制熱量。若仍不能滿足熱負(fù)荷需求，則增益系統(tǒng)控制器201向電動閥45發(fā)出儲熱裝置輸出熱水流量調(diào)節(jié)指令76而增加其開度，以增加進(jìn)入多工況可變介質(zhì)熱泵102的熱水流量。并且，增益系統(tǒng)控制器201向多工況可變介質(zhì)熱泵102發(fā)出多工況可變介質(zhì)熱泵運(yùn)行工況調(diào)節(jié)指令79而增加其制熱量，使之能夠完全滿足用戶熱負(fù)荷需求。(3)當(dāng)用戶熱負(fù)荷需求減小時增益系統(tǒng)控制器201向電動閥45發(fā)出儲熱裝置輸出熱水流量調(diào)節(jié)指令76而減小其開度，以減小進(jìn)入多工況可變介質(zhì)熱泵102的熱水流量。并且，增益系統(tǒng)控制器201向多工況可變介質(zhì)熱泵102發(fā)出多工況可變介質(zhì)熱泵運(yùn)行工況調(diào)節(jié)指令79而減小其制熱量，直至多工況可變介質(zhì)熱泵102完全關(guān)閉。若仍不能滿足熱負(fù)荷需求，則增益系統(tǒng)控制器201向電動熱水三通閥14發(fā)出電動熱水三通閥開度調(diào)節(jié)指令75而減小其開度，進(jìn)而減小吸收式制冷設(shè)備101-2的制熱量。若仍不能滿足熱負(fù)荷需求，則增益系統(tǒng)控制器201向電動煙氣三通閥12發(fā)出電動煙氣三通閥開度調(diào)節(jié)指令74而減小其開度，進(jìn)而減小吸收式制冷設(shè)備101-2的制熱量，使之能夠完全滿足用戶熱負(fù)荷需求。因此，盡管已經(jīng)結(jié)合特定的優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明所包含的主旨并不限于這些具體的實施例。相反，本發(fā)明的主旨意在包含全部可替換、修改和等價物，這些都包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)。附圖標(biāo)記列表
1截止閥
2壓力表
3流量計
4過濾器
5減壓閥
6壓力表
7低壓電磁閥
8高壓電磁閥
9電動閥
10壓力表
12電動煙氣三
13截止閥
14電動熱水三通閥
15風(fēng)扇
16截止閥
18止逆閥
19冷溫水泵
20截止閥
21低溫?zé)煔夤苈?br> 22截止閥
23截止閥
24止逆閥
25冷溫水泵
26止逆閥
27截止閥
28止逆閥
29集水器
30分水器
31冷/熱水返回管路
32冷/熱水供給管路
33外部供電線路33
35電能輸出控制器
36整流器
38逆變器
44止逆閥
45電動閥
46截止閥
47截止閥
48水泵
49止逆閥
50截止閥
51水泵
52止逆閥
53電動閥
54截止閥
55截止閥
56水泵
57止逆閥
58截止閥
59截止閥
60 水泵61 燃?xì)?2冷卻塔63截止閥64止逆閥65冷卻水泵66截止閥67截止閥68止逆閥69冷卻水泵70截止閥73燃?xì)饬髁啃畔?調(diào)節(jié)指令)74電動煙氣三通閥開度信息(調(diào)節(jié)指令)75電動熱水三通閥開度信息(調(diào)節(jié)指令)76儲熱裝置輸出熱水流量信息(調(diào)節(jié)指令)77電能輸出控制器信息(調(diào)節(jié)指令)78吸收式制冷設(shè)備運(yùn)行工況信息(調(diào)節(jié)指令)79多工況可變介質(zhì)熱泵運(yùn)行工況信息(調(diào)節(jié)指令)80儲冷裝置輸出冷水流量信息(調(diào)節(jié)指令)101冷熱電多聯(lián)供裝置101-1燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備101-2吸收式制冷設(shè)備102多工況可變介質(zhì)熱泵103儲電裝置104儲熱裝置105儲冷裝置106風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置107集冷裝置107-1導(dǎo)冷熱管107-1輻射制冷201增益系統(tǒng)控制器
權(quán)利要求
1.一種集成能源匹配系統(tǒng)，包括冷熱電多聯(lián)供裝置(101)，用于提供電能和冷/熱介質(zhì)；多工況可變介質(zhì)熱泵(102)，用于提供冷/熱介質(zhì)；風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置(106)，用于提供電能和熱介質(zhì)；集冷裝置(107)，用于提供冷介質(zhì)；儲電裝置(103)，用于儲存冷熱電多聯(lián)供裝置(101)和/或風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置 (106)提供的電能并提供給內(nèi)部和/或外部的供電線路；儲熱裝置(104)，用于儲存風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置(106)提供的熱介質(zhì)的能量，并且為多工況可變介質(zhì)熱泵(10 提供工作介質(zhì)；儲冷裝置(105)，用于儲存集冷裝置(107)提供的冷介質(zhì)的能量，并且多工況可變介質(zhì)熱泵(102)提供工作介質(zhì)；以及增益系統(tǒng)控制器001)，用于優(yōu)化控制冷熱電多聯(lián)供裝置(101)、多工況可變介質(zhì)熱泵 (102)、風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置(106)、集冷裝置(107)、儲電裝置(10 、儲熱裝置(104)、 儲冷裝置(10 的運(yùn)行參數(shù)和輸入/輸出參數(shù)的至少之一，以滿足用戶對電能、冷/熱介質(zhì)的實時需求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成能源匹配系統(tǒng)，其中增益系統(tǒng)控制器(201)控制冷熱電多聯(lián)供裝置(101)和多工況可變介質(zhì)熱泵(10 至少之一的運(yùn)行參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成能源匹配系統(tǒng)，其中增益系統(tǒng)控制器控制冷熱電多聯(lián)供裝置(101)、儲熱裝置(104)和儲冷裝置(10 至少之一的輸入/輸出參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成能源匹配系統(tǒng)，其中冷熱電多聯(lián)供裝置(101)的輸入/ 輸出參數(shù)包括燃?xì)饬髁?、電力輸出線路的選擇，儲熱裝置(104)的輸入/輸出參數(shù)包括熱介質(zhì)流量，儲冷裝置(105)的輸入/輸出參數(shù)包括冷介質(zhì)流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成能源匹配系統(tǒng)，其中冷熱電多聯(lián)供裝置(101)包括燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備(101-1)和吸收式制冷設(shè)備(101-2)，燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備(101-1)產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂? 或缸套水作為吸收式制冷設(shè)備(101-2)的工作介質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集成能源匹配系統(tǒng)，其中增益系統(tǒng)控制器(201)優(yōu)化控制燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備(101-1)至吸收式制冷設(shè)備(101-2)的輸入/輸出參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集成能源匹配系統(tǒng)，其中燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備(101-1)至吸收式制冷設(shè)備(101- 的輸入/輸出參數(shù)包括高溫?zé)煔廨敵隽亢透滋姿敵隽恐械闹辽僦弧?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成能源匹配系統(tǒng)，其中冷/熱介質(zhì)包括水、空氣、蒸汽、導(dǎo)熱油中的至少之一。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的集成能源匹配系統(tǒng)的控制方法，當(dāng)用戶電負(fù)荷需求增加/減小時，執(zhí)行以下步驟a)根據(jù)用戶電負(fù)荷需求，改變進(jìn)入儲電裝置(103)的電量以及對向外部供電線路(33) 輸出的電力；以及b)如果仍不能滿足用戶電負(fù)荷需求，則根據(jù)用戶電負(fù)荷需求，改變冷熱電多聯(lián)供裝置 (101)的發(fā)電量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在步驟b)中，通過改變提供給冷熱電多聯(lián)供裝置 (101)的燃?xì)饬髁縼砀淖兝錈犭姸嗦?lián)供裝置(101)的發(fā)電量。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的集成能源匹配系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟在夏季斷開儲熱裝置(104)的熱介質(zhì)管路，而保持其他設(shè)備和管路處于工作狀態(tài)；以及在冬季斷開儲冷裝置(10 的冷介質(zhì)管路以及制冷設(shè)備(107)、(108)，而保持其他設(shè)備和管路處于工作狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11)所述的控制方法，當(dāng)用戶熱負(fù)荷需求增加時，執(zhí)行以下步驟a)增加冷熱電多聯(lián)供裝置(101)的制熱量；以及b)如果仍不能滿足熱負(fù)荷需求，則增加進(jìn)入多工況可變介質(zhì)熱泵(102)的熱介質(zhì)流量，并且增加多工況可變介質(zhì)熱泵(102)的制熱量。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制方法，當(dāng)用戶熱負(fù)荷需求減小時，執(zhí)行以下步驟c)減小進(jìn)入多工況可變介質(zhì)熱泵(10 的熱介質(zhì)流量，并且減小多工況可變介質(zhì)熱泵 (102)的制熱量；以及d)如果仍不能滿足熱負(fù)荷需求，則減小冷熱電多聯(lián)供裝置(101)的制熱量。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制方法，當(dāng)用戶冷負(fù)荷需求增加時，執(zhí)行以下步驟e)增加冷熱電多聯(lián)供裝置(101)的制冷量；以及f)如果仍不能滿足冷負(fù)荷需求，則增加進(jìn)入多工況可變介質(zhì)熱泵(102)的冷介質(zhì)流量，并且增加多工況可變介質(zhì)熱泵(102)的制冷量。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制方法，當(dāng)用戶冷負(fù)荷需求減小時，執(zhí)行以下步驟g)減小進(jìn)入多工況可變介質(zhì)熱泵(10 的冷介質(zhì)流量，并且減小多工況可變介質(zhì)熱泵 (102)的制冷量；以及h)如果仍不能滿足冷負(fù)荷需求，則減小冷熱電多聯(lián)供裝置(101)的制冷量。
16.根據(jù)權(quán)利要求12-15中任一項所述的控制方法，其中冷熱電多聯(lián)供裝置(101)包括燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備(101-1)和吸收式制冷設(shè)備(101-2)，燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備(101-1)產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂?或缸套水作為吸收式制冷設(shè)備(101-2)的工作介質(zhì)，以及步驟a)和e)包括以下步驟i)增加從燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備(101-1)向吸收式制冷設(shè)備(101-2)提供的缸套水量；以及 j)如果仍不能滿足用戶的熱/冷負(fù)荷需求，則增加從燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備(101-1)向吸收式制冷設(shè)備(101- 提供的高溫?zé)煔饬俊?br> 17.根據(jù)權(quán)利要求12-15中任一項所述的控制方法，其中冷熱電多聯(lián)供裝置(101)包括燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備(101-1)和吸收式制冷設(shè)備(101-2)，燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備(101-1)產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂?或缸套水作為吸收式制冷設(shè)備(101-2)的工作介質(zhì)，以及步驟d)和h)包括以下步驟i)減小從燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備(101-1)向吸收式制冷設(shè)備(101-2)提供的缸套水量；以及 j)如果仍不能滿足用戶的熱/冷負(fù)荷需求，則減小從燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備(101-1)向吸收式制冷設(shè)備(101- 提供的高溫?zé)煔饬俊?br> 全文摘要
本申請公開了一種集成能源匹配系統(tǒng)及其控制方法，該能源匹配系統(tǒng)包括冷熱電多聯(lián)供裝置、多工況可變介質(zhì)熱泵、風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置、集冷裝置、儲電裝置、儲熱裝置、儲冷裝置、以及增益系統(tǒng)控制器，增益系統(tǒng)控制器用于優(yōu)化控制冷熱電多聯(lián)供裝置、多工況可變介質(zhì)熱泵、風(fēng)光互補(bǔ)光熱一體化裝置、集冷裝置、儲電裝置、儲熱裝置、儲冷裝置的運(yùn)行參數(shù)和輸入/輸出參數(shù)的至少之一，以滿足用戶對電能、冷/熱介質(zhì)的實時需求。該集成能源匹配系統(tǒng)可以作為獨(dú)立的能源站，輸入燃?xì)獾热剂?，并且輸出電能和?熱水多種形式的能源。
文檔編號F25B49/00GK102563959SQ20101059028
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者仵浩, 劉濤, 周祥勇, 姚鈺鋒, 朱慶滿, 楊靜波, 甘中學(xué), 蔡奇志, 辛軍 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司