一种清洁能源集中供热管网储能系统

本发明属于能源，具体涉及一种清洁能源集中供热管网储能系统。

背景技术：

1、采用热泵技术提取低品位的清洁能源为建筑物供热制冷具有巨大的节能减排和经济效益，利用电力作为驱动力的热泵技术已广泛应用于城市集中供热中。

2、城市集中供热管网是由集中供热热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统，热网由输热一次管网管线、二次管网管线等组成，输热一次管网管线自热源引出，通过二次管网管线向末端热用户供热。由于清洁能源供热系统利用“电力”作为驱动力，为充分利用峰谷电价，通过供热系统短期蓄热以实现电网的“削峰填谷”，达到供热系统节能和储能的目的，从而降低供热系统运行成本。

3、公布号为“cn113375212a”，名称为“集中供热管网回水高效回收热泵系统”的发明专利通过对一次管网回水采用直供或与二次管网换热的方式，降低一次管网的回水温度，进一步拉大供回的温差，从而提高管网的热输送能力，但是并没有有效利用热源机组和峰谷电价进行管网储能，提高管网热品质。

4、公布号为“cn216924493u”，名称为“热泵与集中供热管网储能融合系统”的实用新型专利通过利用集中供热管网分布广，用户服务面广，蓄水量大的特点，在用户侧使用地源热泵机组以实现夏季制冷需求，但是并没有给出冬季供暖时利用管网储能的方法和调控方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种清洁能源集中供热管网储能系统，以解决集中供热管网系统运行成本高，储能投资大，变负荷调控难的问题。

2、本发明通过利用集中供热一、二次管网容水量大的特点，将热网中的水作为储热介质，通过能源站与各换热站联合控制供热系统一次管网与二次管网供水温度。谷电时段储热，峰电时段放热，在不增加储热设备的前提下，减少系统峰电机组运行时间，同时保证供热末端的温度稳定，实现集中供热管网系统的节能和储能，降低系统运行成本。

3、本发明将热源机组(包括水源热泵机组、空气源热泵机组和电锅炉)与供热一、二次管网进行同步联合调控，在供热系统进入谷电时段后，根据末端负荷情况，开启多余供热机组，提高供热一次管网供水温度进行管网储能；同时通过热计量表监测供热二次管网侧供水温度，通过调控供热二次管网旁通管路电动阀开度，调控管网流量来维持末端供水温度的相对稳定，从实现末端系统(即末端散热装置)节能运行，降低集中供热系统的运行成本。

4、为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

5、一种清洁能源集中供热管网储能系统，包括水源热泵机组、空气源热泵机组、电锅炉、板式换热器、末端散热装置、空气源循环泵、电锅炉循环泵、一次管网、二次管网、空气源回水管、空气源供水管、电锅炉回水管和电锅炉供水管；一次管网包括一次管网回水管、一次管网供水管和一次管网循环泵；二次管网包括二次管网回水管、二次管网供水管、二次管网循环泵和二次管网旁通管；

6、一次管网回水管一端与水源热泵机组相连通，另一端与板式换热器相连通；一次管网供水管一端与水源热泵机组相连通，另一端与板式换热器相连通；二次管网回水管一端与板式换热器相连通，另一端与末端散热装置相连通；二次管网供水管一端与板式换热器相连通，另一端与末端散热装置相连通；空气源回水管一端与一次管网回水管相连通，另一端与空气源热泵机组相连通；空气源供水管一端与一次管网供水管相连通，另一端与空气源热泵机组相连通；电锅炉回水管一端与电锅炉相连通，另一端与一次管网供水管相连通；电锅炉供水管一端与电锅炉相连通，另一端与一次管网供水管相连通；二次管网旁通管一端与二次管网回水管相连通，另一端与二次管网供水管相连通；一次管网循环泵设置在一次管网回水管上；空气源循环泵设置在空气源回水管上；电锅炉循环泵设置在电锅炉回水管上；二次管网循环泵设置在二次管网回水管上，且位于末端散热装置与二次管网回水管和二次管网旁通管的连接点之间。

7、进一步的是，蝶阀一设置在一次管网回水管上，且位于板式换热器与一次管网回水管和空气源回水管的连接点之间；蝶阀二设置在一次管网供水管上，且位于板式换热器与电锅炉供水管和一次管网供水管的连接点之间；蝶阀三设置在二次管网回水管上，且位于板式换热器与二次管网回水管和二次管网旁通管的连接点之间；蝶阀四设置在二次管网供水管上，且位于板式换热器与二次管网供水管和二次管网旁通管的连接点之间；蝶阀五设置在二次管网回水管上，且位于末端散热装置与二次管网循环泵之间；蝶阀六设置在二次管网供水管上，且位于末端散热装置与二次管网供水管和二次管网旁通管的连接点之间；电动阀设置在二次管网旁通管上。

8、进一步的是，热计量表设置在二次管网供水管上，且位于蝶阀六与二次管网供水管和二次管网旁通管的连接点之间。

9、进一步的是，水源热泵机组、空气源热泵机组、电锅炉、热计量表、电动阀及所有循环泵均与plc自控系统电性连接。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

11、1、本发明提出的一种清洁能源集中供热管网储能系统，利用集中供热一二次管网容水量大的特点，将热网中的水作为储热介质，通过能源站与各换热站联合控制供热系统一次管网与二次管网供水温度，谷电时段储热，峰电时段放热，在不增加储热设备的前提下，减少系统峰电机组运行时间，降低供热系统运行成本。

12、2、本发明提出的一种清洁能源集中供热管网储能系统，利用热计量表实时监控二次管网供水温度，通过调整电动阀开度实现二次管网按需取热，保证二次管网供水温度相对稳定，实现二次管网供热系统节能运行。

13、3、本发明采用plc自控系统，通过对水源热泵机组、空气源热泵机组、电锅炉、所有水泵(循环泵)、热计量表、电动阀的联动控制实现系统管路通断、设备(即电锅炉)启停的自动控制，对系统运行方式进行切换，一套系统多种用途，显著提高了系统的灵活性、稳定性和经济性。

技术特征：

1.一种清洁能源集中供热管网储能系统，其特征在于：包括水源热泵机组(1)、空气源热泵机组(2)、电锅炉(3)、板式换热器(4)、末端散热装置(5)、空气源循环泵(7)、电锅炉循环泵(8)、一次管网、二次管网、空气源回水管(17)、空气源供水管(18)、电锅炉回水管(19)和电锅炉供水管(20)；一次管网包括一次管网回水管(13)、一次管网供水管(14)和一次管网循环泵(6)；二次管网包括二次管网回水管(15)、二次管网供水管(16)、二次管网循环泵(9)和二次管网旁通管(21)；

2.根据权利要求1所述的一种清洁能源集中供热管网储能系统，其特征在于：蝶阀一(10-1)设置在一次管网回水管(13)上，且位于板式换热器(4)与一次管网回水管(13)和空气源回水管(17)的连接点之间；蝶阀二(10-2)设置在一次管网供水管(14)上，且位于板式换热器(4)与电锅炉供水管(20)和一次管网供水管(14)的连接点之间；蝶阀三(10-3)设置在二次管网回水管(15)上，且位于板式换热器(4)与二次管网回水管(15)和二次管网旁通管(21)的连接点之间；蝶阀四(10-4)设置在二次管网供水管(16)上，且位于板式换热器(4)与二次管网供水管(16)和二次管网旁通管(21)的连接点之间；蝶阀五(10-5)设置在二次管网回水管(15)上，且位于末端散热装置(5)与二次管网循环泵(9)之间；蝶阀六(10-6)设置在二次管网供水管(16)上，且位于末端散热装置(5)与二次管网供水管(16)和二次管网旁通管(21)的连接点之间；电动阀(11)设置在二次管网旁通管(21)上。

3.根据权利要求2所述的一种清洁能源集中供热管网储能系统，其特征在于：热计量表(12)设置在二次管网供水管(16)上，且位于蝶阀六(10-6)与二次管网供水管(16)和二次管网旁通管(21)的连接点之间。

4.根据权利要求3所述的一种清洁能源集中供热管网储能系统，其特征在于：水源热泵机组(1)、空气源热泵机组(2)、电锅炉(3)、热计量表(12)、电动阀(11)及所有循环泵均与plc自控系统电性连接。

技术总结
一种清洁能源集中供热管网储能系统，属于能源技术领域。一次管网回水管两端分别与水源热泵机组和板式换热器相连通；一次管网供水管两端与水源热泵机组和板式换热器相连通；二次管网回水管两端与板式换热器和末端散热装置相连通；二次管网供水管两端与板式换热器和末端散热装置相连通；空气源回水管两端与一次管网回水管和空气源热泵机组相连通；空气源供水管两端与一次管网供水管和空气源热泵机组相连通；电锅炉回水管两端与电锅炉和一次管网供水管相连通；电锅炉供水管两端与电锅炉和一次管网供水管相连通；二次管网旁通管两端与二次管网回水管和二次管网供水管相连通。本发明在不增加储热设备的前提下，减少系统峰电机组运行时间。

技术研发人员：吴荣华,孙源渊,于灏,岳远博,刘顺杰
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（威海）
技术研发日：
技术公布日：2024/6/13