一种蓄热蓄冷一体化储能水箱优化运行控制方法

    专利2026-05-17  5


    本发明涉及蓄能,特别涉及一种蓄热蓄冷一体化储能水箱优化运行控制方法。


    背景技术:

    1、近年来,国内供暖面积持续增长,截止2023年北方城镇建筑供暖所耗能源约占建筑总能耗的四分之一。将制冷能耗纳入考虑范围后,两者的综合能源消耗量合计占比将更加巨大。与此同时,随着城镇化水平提高及对长江流域城市实施供暖的呼吁,预测未来供暖面积仍会有大幅增长。这将会导致热负荷峰谷差值的扩大,加剧热网的调峰负担与热电厂建设成本等一系列问题。为了更好地实现冷热负荷的供需匹配,降低建筑能耗和碳排放强度,储能技术在近年来受到了国家的重视,因此提出蓄热和蓄冷一体化的高效储能技术,大幅提高了储能设备的使用率,降低了储能技术的成本,通过独有的优化设计技术提高了运行效率,推动了储能技术的应用。但面临复杂的工况及负荷波动下的优化控制问题,因此提出一种蓄冷和蓄热两用储能水箱优化运行控制方法。能够满足负荷波动下的储能系统高效运行要求及蓄放热,蓄放冷不同工况下的高效优化运行,降低建筑能源系统碳排放和运行费用,兼具经济效益和环境效益,因此,本申请提供了一种蓄热蓄冷一体化储能水箱优化运行控制方法来满足需求。


    技术实现思路

    1、为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:

    2、一种蓄热蓄冷一体化储能水箱优化运行控制方法,包括电性机构,所述电性机构之间设置有蓄热机构和蓄冷机构,所述蓄热机构与所述蓄冷机构位置错开;

    3、所述电性机构包括蓄能水箱、排污阀、水表、逆止阀、热冷源、第一压力表、第二压力表、温度传感器、第一温度计、第二温度计、电动阀和中间罐,所述蓄能水箱内设置有控制芯片,所述排污阀、所述水表、所述逆止阀、所述热冷源、所述第一压力表、所述第二压力表、所述温度传感器、所述第一温度计、所述第二温度计、所述电动阀和所述中间罐均与所述控制芯片电性连接;

    4、所述蓄能水箱上开设有溢流口和排污口;

    5、所述蓄热机构包括一级热泵和二级热泵,所述第一热泵和所述二级热泵均设置在所述电性机构之间;

    6、所述蓄冷机构包括板式换热器和冷却塔,所述板式换热器和所述冷却塔均设置在所述所述电性机构之间。

    7、优选的,所述一种蓄热蓄冷一体化储能水箱还包括软水管、第一接立管和第二接立管,所述软水管、所述第一接立管和所述第二接立管均与所述电性机构可拆卸连接。

    8、优选的,所述软水管、所述第一接立管和所述第二接立管均与所述蓄热机构可拆卸连接。

    9、优选的,所述软水管、所述第一接立管和所述第二接立管均与所述蓄冷机构可拆卸连接。

    10、优选的,所述一种蓄热蓄冷一体化储能水箱还包括蝶阀组,所述蝶阀组包括第一蝶阀、第二蝶阀、第三蝶阀、第四蝶阀、第五蝶阀、第六蝶阀、第七蝶阀、第八蝶阀、第九蝶阀、第十蝶阀、第十一蝶阀、第十二蝶阀、第十三蝶阀和第十四蝶阀,所述第一蝶阀、所述第二蝶阀、所述第三蝶阀、所述第四蝶阀、所述第五蝶阀、所述第六蝶阀、所述第七蝶阀、所述第八蝶阀、所述第九蝶阀、所述第十蝶阀、所述第十一蝶阀、所述第十二蝶阀、所述第十三蝶阀和所述第十四蝶阀均设置在所述电性机构之间。

    11、优选的,所述第一蝶阀、所述第二蝶阀、所述第三蝶阀、所述第四蝶阀、所述第五蝶阀、所述第六蝶阀、所述第七蝶阀、所述第八蝶阀、所述第九蝶阀、所述第十蝶阀、所述第十一蝶阀、所述第十二蝶阀、所述第十三蝶阀和所述第十四蝶阀分别与所述软水管、所述第一接立管和所述第二接立管可拆卸连接。

    12、本发明还提供了一种储能水箱优化运行控制方法,所述控制方法包括步骤:

    13、冬季时通过所述蓄热机构实现蓄放热;

    14、夏季时通过所述蓄冷机构实现蓄放冷。

    15、所述“冬季时通过所述蓄热机构实现蓄放热”包括:

    16、加热水流动流程s1和冷却水流动流程s2;

    17、所述加热水流动流程s1包括步骤:

    18、s11、通过所述第一热泵流入中间罐,随后通过所述中间罐流入所述蓄能水箱;

    19、s12、通过所述一级热泵流入所述二级热泵,随后通过所述二级热泵流入所述冷却塔;

    20、s13、通过所述二级热泵流入所述板式换热器,随后通过所述板式换热器流入所述蓄能水箱,途中经过所述第二蝶阀;

    21、所述冷却水流动流程s2包括步骤:

    22、s21、通过所述冷却塔流入所述二级热泵,随后通过所述二级热泵流入所述一级热泵;

    23、s22、通过所述蓄能水箱流入所述板式换热器,途中经过所述第三蝶阀;

    24、s23、通过所述蓄能水箱流入所述二级热泵,途中经过所述第五蝶阀;

    25、s24、通过所述中间罐流入所述一级热泵;

    26、s25、供水处的水直接流入所述一级热泵。

    27、“夏季时通过所述蓄冷机构实现蓄放冷”包括:

    28、冷却水流动程序s3和软化水流动程序s4;

    29、所述冷却水流动程序s3包括步骤:

    30、s31、通过所述一级热泵流入所述中间罐,随后通过所述中间罐流入所述蓄能水箱;

    31、s32、通过所述一级热泵流入所述板式换热器,随后通过板式换热器流入所述蓄能水箱,途中经过第一蝶阀;

    32、s33、通过所述一级热泵流入所述二级热泵;

    33、s34、供水处的水通过所述板式换热器直接流入所述蓄能水箱,途中经过所述第七蝶阀;

    34、所述软化水流动程序s4包括步骤:

    35、s41、通过所述中间罐流入所述一级热泵;

    36、s42、通过所述板式换热器流入所述一级热泵;

    37、s43、通过所述二级热泵流入所述蓄能水箱,途中经过第六蝶阀;

    38、s44、通过蓄能水箱流入所述板式换热器,途中经过第四阀门,通过板式换热器流入所述一级热泵

    39、s45、通过板式换热器流入所述二级热泵,随后通过二级热泵流入所述冷却塔。

    40、本发明与现有技术相比,至少具有如下有益效果:不同工况下的流向切换:因为冬季和夏季蓄放能过程中水箱中的水始终是冷水在下,热水在上,但冬夏季取水和进水口的位置发生变化,因此本发明在蓄能水箱上假设流向变化阀门,蓄能和释能循环泵位于水箱的下部,如图1所示,冬季蓄热过程下部取水第八蝶阀打开,上部回水,第五蝶阀打开,冬季放热过程上部取水,第三蝶阀打开,下部回水,第二蝶阀打开;夏季蓄冷过程上部取水,第七蝶阀打开,下部回水,第六蝶阀打开,夏季放冷过程下部取水,第四蝶阀打开,上部回水,第一蝶阀打开,冷热源侧同样需要加装流向变换装置,如图2所示,因冷热源,比如热泵的蒸发器和冷凝器内流向不准发生变化,因此需要增加流向变化装置,及一套由四个阀门组成的阀组,夏季阀门第十一蝶阀和第十二蝶阀打开,第十三蝶阀和第十四蝶阀关闭,冬季第十三蝶阀第十四蝶阀打开,第十一蝶阀和第十二蝶阀关闭。



    技术特征:

    1.一种蓄热蓄冷一体化储能水箱,其特征在于,包括:电性机构,所述电性机构之间设置有蓄热机构和蓄冷机构,所述蓄热机构与所述蓄冷机构位置错开;

    2.根据权利要求1所述的一种蓄热蓄冷一体化储能水箱,其特征在于,所述一种蓄热蓄冷一体化储能水箱还包括软水管(19)、第一接立管(20)和第二接立管(21),所述软水管(19)、所述第一接立管(20)和所述第二接立管(21)均与所述电性机构可拆卸连接。

    3.根据权利要求2所述的一种蓄热蓄冷一体化储能水箱,其特征在于,所述软水管(19)、所述第一接立管(20)和所述第二接立管(21)均与所述蓄热机构可拆卸连接。

    4.根据权利要求2所述的一种蓄热蓄冷一体化储能水箱,其特征在于,所述软水管(19)、所述第一接立管(20)和所述第二接立管(21)均与所述蓄冷机构可拆卸连接。

    5.根据权利要求2所述的一种蓄热蓄冷一体化储能水箱,其特征在于,所述一种蓄热蓄冷一体化储能水箱还包括蝶阀组,所述蝶阀组包括第一蝶阀(22)、第二蝶阀(23)、第三蝶阀(24)、第四蝶阀(25)、第五蝶阀(26)、第六蝶阀(27)、第七蝶阀(28)、第八蝶阀(29)、第九蝶阀(30)、第十蝶阀(31)、第十一蝶阀(32)、第十二蝶阀(33)、第十三蝶阀(34)和第十四蝶阀(35),所述第一蝶阀(22)、所述第二蝶阀(23)、所述第三蝶阀(24)、所述第四蝶阀(25)、所述第五蝶阀(26)、所述第六蝶阀(27)、所述第七蝶阀(28)、所述第八蝶阀(29)、所述第九蝶阀(30)、所述第十蝶阀(31)、所述第十一蝶阀(32)、所述第十二蝶阀(33)、所述第十三蝶阀(34)和所述第十四蝶阀(35)均设置在所述电性机构之间。

    6.根据权利要求5所述的一种蓄热蓄冷一体化储能水箱,其特征在于,所述第一蝶阀(22)、所述第二蝶阀(23)、所述第三蝶阀(24)、所述第四蝶阀(25)、所述第五蝶阀(26)、所述第六蝶阀(27)、所述第七蝶阀(28)、所述第八蝶阀(29)、所述第九蝶阀(30)、所述第十蝶阀(31)、所述第十一蝶阀(32)、所述第十二蝶阀(33)、所述第十三蝶阀(34)和所述第十四蝶阀(35)分别与所述软水管(19)、所述第一接立管(20)和所述第二接立管(21)可拆卸连接。

    7.一种储能水箱优化运行控制方法,采用权利要求1至6任一项所述的一种蓄热蓄冷一体化储能水箱,其特征在于,所述控制方法包括步骤:

    8.根据权利要求7所述的储能水箱优化运行控制方法,其特征在于,所述“冬季时通过所述蓄热机构实现蓄放热”包括:

    9.根据权利要求7所述的储能水箱优化运行控制方法,其特征在于,“夏季时通过所述蓄冷机构实现蓄放冷”包括:


    技术总结
    本发明提供一种蓄热蓄冷一体化储能水箱优化运行控制方法,属于蓄能技术领域;包括电性机构,所述电性机构之间设置有蓄热机构和蓄冷机构,所述蓄热机构与所述蓄冷机构位置错开。实现了考虑冬夏相反工况的连接问题,本方案同时提出了冬夏不同工况下的优化控制策略,实现供热和供冷负荷的优化匹配,有效节约空间及投资维护费用,保证出水温度,解决供冷供热量供需的矛盾问题。

    技术研发人员:王海超,龚勋,孙飞,李仲博,乔镖,王海,王凯润
    受保护的技术使用者:大连理工大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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