阅读说明：本技术 一种分布式智慧能源系统及其控制方法 (Distributed intelligent energy system and control method thereof ) 是由 丛旭日 冯婷婷 于 2020-04-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种分布式智慧能源系统及其控制方法,系统包括能源站和冷水机组,能源站包括集热换热器和传热换热器,集热换热器的一次侧两端口和传热换热器的一次侧两端口依次连接构成热交换循环回路,集热换热器的二次侧两端口与分布式热源连接构成集热循环回路,传热换热器的二次侧两端口对应通过送水管路和回水管路与负荷末端连接构成供热循环回路；冷水机组包括第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器和第五换热器,第三换热器和第五换热器的两端口分别通过三通控制阀对应与送水管路和回水管路连接,其具有结构简单、成本低廉、控制容易、安全可靠的优点；控制方法具有流程简单、节能效果好的优点。(The invention relates to a distributed intelligent energy system and a control method thereof, wherein the system comprises an energy station and a water chilling unit, the energy station comprises a heat collection heat exchanger and a heat transfer heat exchanger, two ports on the primary side of the heat collection heat exchanger and two ports on the primary side of the heat transfer heat exchanger are sequentially connected to form a heat exchange circulation loop, two ports on the secondary side of the heat collection heat exchanger are connected with a distributed heat source to form a heat collection circulation loop, and two ports on the secondary side of the heat transfer heat exchanger are correspondingly connected with the tail end of a load through a water feeding pipeline and a water returning pipeline to; the water chilling unit comprises a first heat exchanger, a second heat exchanger, a third heat exchanger, a fourth heat exchanger and a fifth heat exchanger, two ports of the third heat exchanger and the fifth heat exchanger are correspondingly connected with a water feeding pipeline and a water return pipeline through three-way control valves respectively, and the water chilling unit has the advantages of simple structure, low cost, easiness in control, safety and reliability; the control method has the advantages of simple flow and good energy-saving effect.)

一种分布式智慧能源系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种能源综合利用系统，具体涉及一种多能互补的分布式智慧能源系统，以及该系统的控制方法。

背景技术

现有的能源站通常采用供冷供热分别输配方式，其输入能源可来自热电厂、余热锅炉、工业余热、地源热泵、太阳能光热等多种热源，这些能源需通过能源站中的设备转换为满足要求的冷(热)媒介，并通过输配管网输送到负荷末端的空调机房内作为空调循环冷冻(热)水使用。现有的能源站除需设置一次管网热水和二次管网热水外，还需设置冷站并提供冷水管网以满足用户制冷需求，不但管网输配系统复杂，控制难度大，而且因夏季供冷温差小，要求输配管网的管径较大，增大了建设和运营成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种分布式智慧能源系统及其控制方法，系统具有结构简单、成本低廉、控制容易、安全可靠的优点；控制方法具有流程简单、实现容易、节能效果好的优点。

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供的一种分布式智慧能源系统，包括能源站和设置于负荷末端处的冷水机组，所述能源站包括集热换热器和传热换热器，集热换热器的一次侧两端口和传热换热器的一次侧两端口依次连接构成热交换循环回路，集热换热器的二次侧两端口与分布式热源连接构成集热循环回路，传热换热器的二次侧两端口对应通过送水管路和回水管路与负荷末端连接构成供热循环回路；所述冷水机组包括依次排布的第一换热器、第二换热器、第三换热器和第四换热器，第一换热器的两端口与第四换热器的两端口连接构成散热循环回路，第一换热器的上下侧对应设有第一喷淋器和第一集液槽，第二换热器的上下侧对应设有第二喷淋器和第二集液槽，第二喷淋器和第二集液槽与高温冷水源连接构成喷淋循环回路，第三换热器的两端口分别通过三通控制阀对应与送水管路和回水管路连接，冷水机组还包括第五换热器，第五换热器的两端口分别通过三通控制阀对应与送水管路和回水管路连接，第五换热器的上下侧对应设有第三喷淋器和第三集液槽，第三喷淋器和第三集液槽对应与第一集液槽和第一喷淋器连接构成盐溶液循环回路。

进一步的，本发明一种分布式智慧能源系统，其中，所述能源站还包括燃油燃气锅炉，燃油燃气锅炉并联在集热换热器和传热换热器之间的热交换循环回路中，燃油燃气锅炉的两端口处以及热交换循环回路与燃油燃气锅炉两端口的连接点之间分别设有电磁控制阀。

进一步的，本发明一种分布式智慧能源系统，其中，所述集热换热器设有多个，多个集热换热器并联在热交换循环回路中；所述分布式热源包括地源热泵单元、太阳能单元、热电厂余热单元、工业废热单元和余热锅炉单元。

进一步的，本发明一种分布式智慧能源系统，其中，所述地源热泵单元、太阳能单元、热电厂余热单元、工业废热单元和余热锅炉单元与多个集热换热器一一对应连接并分别构成集热循环子回路。

进一步的，本发明一种分布式智慧能源系统，其中，所述传热换热器设有多个，多个传热换热器并联在热交换循环回路中，多个传热换热器分别通过对应的供热循环回路与不同的负荷末端连接，所述冷水机组设有多个并对应设置在不同的负荷末端处。

进一步的，本发明一种分布式智慧能源系统，其中，所述盐溶液循环回路中至少设有一个储能罐。

进一步的，本发明一种分布式智慧能源系统，还包括分别与能源站、冷水机组、分布式热源和三通控制阀连接的控制器；所述集热换热器的一次侧出水口处设有第一温度传感器，所述传热换热器的二次侧出水口处设有第二温度传感器，所述地源热泵单元、太阳能单元、热电厂余热单元、工业废热单元和余热锅炉单元的出口处对应设有第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第六温度传感器和第七温度传感器；第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第六温度传感器和第七温度传感器分别与控制器连接。

进一步的，本发明一种分布式智慧能源系统，其中，所述热交换循环回路、集热循环回路、供热循环回路、散热循环回路、喷淋循环回路、盐溶液循环回路以及第五换热器与三通控制阀的连接管路中分别设有循环泵。

进一步的，本发明一种分布式智慧能源系统，其中，所述第一换热器、第三换热器、第四换热器和第五换热器为内冷式塑料换热器，所述第二换热器为填料式塑料换热器。

本发明还提供了一种上述分布式智慧能源系统的控制方法，包括以下步骤：

一、冬季供热工况下，通过控制各三通控制阀，使冷水机组与送水管路和回水管路断开，并使传热换热器的二次侧与负荷末端通过供热循环回路连通；

二、夏季供冷工况下，通过控制各三通控制阀，使第五换热器与传热换热器的二次侧通过送水管路和回水管路连接构成再生热循环回路，并使第三换热器与负荷末端通过送水管路和回水管路连接构成供冷循环回路；

三、启动系统，停止燃油燃气锅炉，并通过控制各电磁控制阀断开燃油燃气锅炉与热交换循环回路的连接，通过第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第六温度传感器和第七温度传感器分别检测各对应位置的温度；

四、当第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第六温度传感器和第七温度传感器中某项的温度检测值低于第一温度传感器的温度检测值时，停止对应热源的集热循环子回路；

五、当第二温度传感器的温度检测值低于预设的第一温度阈值时，开启燃油燃气锅炉，并通过控制各电磁控制阀使燃油燃气锅炉加入到热交换循环回路中；当第二温度传感器的温度检测值高于预设的第二温度阈值时，停止燃油燃气锅炉，并通过控制各电磁控制阀断开燃油燃气锅炉与热交换循环回路的连接；

在上述步骤三中，若为冬季供热工况应停止冷水机组；若为夏季供冷工况下应开启冷水机组。

本发明一种分布式智慧能源系统及其控制方法与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过设置能源站和处于负荷末端处的冷水机组，让能源站设置集热换热器和传热换热器，使集热换热器的一次侧两端口和传热换热器的一次侧两端口依次连接构成热交换循环回路，使集热换热器的二次侧两端口与分布式热源连接构成集热循环回路，使传热换热器的二次侧两端口对应通过送水管路和回水管路与负荷末端连接构成供热循环回路；让冷水机组设置依次排布的第一换热器、第二换热器、第三换热器和第四换热器，使第一换热器的两端口与第四换热器的两端口连接构成散热循环回路，并在第一换热器的上下侧对应设置第一喷淋器和第一集液槽，在第二换热器的上下侧对应设置第二喷淋器和第二集液槽，使第二喷淋器和第二集液槽与高温冷水源连接构成喷淋循环回路，让第三换热器的两端口分别通过三通控制阀对应与送水管路和回水管路连接，并使冷水机组设置第五换热器，其中，第五换热器的两端口分别通过三通控制阀对应与送水管路和回水管路连接，第五换热器的上下侧对应设有第三喷淋器和第三集液槽，第三喷淋器和第三集液槽对应与第一集液槽和第一喷淋器连接构成盐溶液循环回路。由此就构成了一种结构简单、成本低廉、控制容易、安全可靠的分布式智慧能源系统。本发明通过在负荷末端处设置溶液式的冷水机组，利用能源站的热量再生冷水机组的盐溶液，并通过冷水机组制备冷水即可满足夏季负荷末端的供冷需求，相比于现有技术，本发明从能源站到负荷末端只需输送热水即可同时实现冬季供热和夏季供冷目的，能有效减小输配管网的管径，降低建设和运行成本，且简化了系统结构，降低了控制难度。冷水机组的工作过程如下：空气依次流过第一换热器、第二换热器、第三换热器和第四换热器时，首先在第一换热器处喷淋的高浓度盐溶液会对空气进行除湿处理，高浓度盐溶液吸收空气中的水分变为低浓度盐溶液，空气变为干空气；接着在第二换热器处喷淋的高温冷水会对空气进行降温处理，高温冷水与干空气接触产生蒸发并吸收热量，空气的温度降低变为低温空气；随后低温空气通过第三换热器并与其中的水进行热交换，使水的温度降低从而实现制备冷水的目的，制备的冷水供给负荷末端使用；接着空气通过第四换热器并与其中的水进行热交换后排出。在第一换热器处高浓度盐溶液与空气热湿交换产生的相变潜热，会通过散热循环回路传送到第四换热器并由空气带走；除湿后的低浓度盐溶液会通过盐溶液循环回路输送到第三喷淋器，喷淋过程中由第五换热器提供盐溶液再生需要的热量，一方面流过第五换热器的空气会吸收低浓度盐溶液中的水分使其再生为高浓度盐溶液，另一方面空气会吸收第五换热器中水的热量使其温度降低，温度降低后的水会通过三通控制阀、送水管路和回水管路输送到传热换热器，如此循环运行。本发明提供的分布式智慧能源系统的控制方法具有流程简单、实现容易、节能效果好的优点。

下面结合附图所示

具体实施方式

对本发明一种分布式智慧能源系统及其控制方法作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明一种分布式智慧能源系统的结构示意图。

具体实施方式

首先需要说明的，本发明中所述的上、下、左、右、前、后等方位词只是根据附图进行的描述，以便于理解，并非对本发明的技术方案及请求保护范围进行的限制。

如图1所示本发明一种分布式智慧能源系统的具体实施方式，包括能源站1和设置于负荷末端处的冷水机组2。让能源站1设置集热换热器11和传热换热器12，使集热换热器11的一次侧两端口和传热换热器12的一次侧两端口依次连接构成热交换循环回路，使集热换热器11的二次侧两端口与分布式热源3连接构成集热循环回路，使传热换热器12的二次侧两端口对应通过送水管路4和回水管路5与负荷末端6连接构成供热循环回路。让冷水机组2设置依次排布的第一换热器21、第二换热器22、第三换热器23和第四换热器24。使第一换热器21的两端口与第四换热器24的两端口连接构成散热循环回路，并在第一换热器21的上下侧对应设有第一喷淋器211和第一集液槽212。在第二换热器22的上下侧对应设置第二喷淋器221和第二集液槽222，并使第二喷淋器221和第二集液槽222与高温冷水源223连接构成喷淋循环回路。让第三换热器23的两端口分别通过三通控制阀7对应与送水管路4和回水管路5连接。并使冷水机组2设置第五换热器25，让第五换热器25的两端口分别通过三通控制阀7对应与送水管路4和回水管路5连接，且在第五换热器25的上下侧对应设置第三喷淋器251和第三集液槽252，使第三喷淋器251和第三集液槽252对应与第一集液槽212和第一喷淋器211连接构成盐溶液循环回路。

通过以上结构设置就构成了一种结构简单、成本低廉、控制容易、安全可靠的分布式智慧能源系统。本发明通过在负荷末端6处设置溶液式的冷水机组2，利用能源站1的热量再生冷水机组2的盐溶液，并通过冷水机组2制备冷水即可满足夏季负荷末端6的供冷需求，相比于现有的能源站，本发明从能源站1到负荷末端6只需输送热水即可同时实现冬季供热和夏季供冷目的，能有效减小输配管网的管径，降低建设和运行成本，且简化了系统结构，降低了控制难度。冷水机组2的工作过程如下：空气依次流过第一换热器21、第二换热器22、第三换热器23和第四换热器24时，首先在第一换热器21处喷淋的高浓度盐溶液会对空气进行除湿处理，高浓度盐溶液吸收空气中的水分变为低浓度盐溶液，空气变为干空气；接着在第二换热器22处喷淋的高温冷水会对空气进行降温处理，高温冷水与干空气接触产生蒸发并吸收热量，空气的温度降低变为低温空气；随后低温空气通过第三换热器23并与其中的水进行热交换，使水的温度降低从而实现制备冷水的目的，制备的冷水供给负荷末端6使用；接着空气通过第四换热器24并与其中的水进行热交换后排出。在第一换热器21处高浓度盐溶液与空气热湿交换产生的相变潜热，会通过散热循环回路传送到第四换热器24并由空气带走；除湿后的低浓度盐溶液会通过盐溶液循环回路输送到第三喷淋器251，喷淋过程中由第五换热器25提供盐溶液再生需要的热量，一方面流过第五换热器25的空气会吸收低浓度盐溶液中的水分使其再生为高浓度盐溶液，另一方面空气会吸收第五换热器25中水的热量使其温度降低，温度降低后的水会通过三通控制阀7、送水管路4和回水管路5输送到传热换热器12，如此循环运行。需要指出的是，所述负荷末端6是指住宅、办公楼、商场等场所的空调末端；所述高温冷水是指自来水、河水、湖水或海水等。

作为优化方案，本具体实施方式使能源站1设置了燃油燃气锅炉13，并将燃油燃气锅炉13并联在集热换热器11和传热换热器12之间的热交换循环回路中，其中，燃油燃气锅炉13的两端口处，以及热交换循环回路与燃油燃气锅炉13两端口的连接点之间分别设有电磁控制阀。这一结构设置当分布式热源3提供的热能不能满足负荷末端6的使用要求时，通过控制各电磁控制使燃油燃气锅炉13加入到热交换循环回路中即可进行补热，增强了系统的稳定性和可靠性。作为具体实施方式，本发明通常使集热换热器11设置多个，并使多个集热换热器11并联在热交换循环回路中。而分布式热源3是指地源热泵单元31、太阳能单元32、热电厂余热单元33、工业废热单元34和余热锅炉单元35等。在实际应用中，本发明通常使地源热泵单元31、太阳能单元32、热电厂余热单元33、工业废热单元34和余热锅炉单元35与多个集热换热器11一一对应连接并分别构成集热循环子回路，以便于控制。同理，本发明通常使传热换热器12设置多个，让多个传热换热器12并联在热交换循环回路中，并使多个传热换热器12分别通过对应的供热循环回路与不同的负荷末端连接，同时让冷水机组2也设置多个并对应设置在不同的负荷末端处。为实现储能目的，增强系统的稳定性和可靠性，本发明在盐溶液循环回路中设置了储能罐26，储能罐26的设置数量应根据实际需要而定。

作为具体实施方式，本发明还设置了分别与能源站1、冷水机组2、分布式热源3和三通控制阀7连接的控制器8。并在集热换热器11的一次侧出水口处设置第一温度传感器，在传热换热器12的二次侧出水口处设置第二温度传感器，在地源热泵单元31、太阳能单元32、热电厂余热单元33、工业废热单元34和余热锅炉单元35的出口处对应设置第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第六温度传感器和第七温度传感器，且使第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第六温度传感器和第七温度传感器分别与控制器8连接。通过这一结构设置就能准确检测出各处的温度值，并可依据温度检测值精确控制系统的运行。

需要指出的，在实际应用中热交换循环回路、集热循环回路、供热循环回路、散热循环回路、喷淋循环回路、盐溶液循环回路以及第五换热器25与三通控制阀7的连接管路中分别设有循环泵，以提供循环驱动力，循环泵的具***置应根据实际需要而定。为降低材料成本，提高换热效率，增强耐腐蚀性能，本发明使第一换热器21、第三换热器23、第四换热器24和第五换热器25采用了内冷式塑料换热器，使第二换热器22采用了填料式塑料换热器。

基于同一构思，本发明还提供了一种分布式智慧能源系统的控制方法，具体包括以下步骤：

一、冬季供热工况下，通过控制各三通控制阀7，使冷水机组2与送水管路4和回水管路5断开，并使传热换热器12的二次侧与负荷末端6通过供热循环回路连通。

二、夏季供冷工况下，通过控制各三通控制阀7，使第五换热器25与传热换热器12的二次侧通过送水管路4和回水管路5连接构成再生热循环回路，并使第三换热器23与负荷末端6通过送水管路4和回水管路5连接构成供冷循环回路。

三、启动系统，停止燃油燃气锅炉13，并通过控制各电磁控制阀断开燃油燃气锅炉13与热交换循环回路的连接，通过第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第六温度传感器和第七温度传感器分别检测各对应位置的温度。

四、当第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第六温度传感器和第七温度传感器中某项的温度检测值低于第一温度传感器的温度检测值时，停止对应热源的集热循环子回路。

五、当第二温度传感器的温度检测值低于预设的第一温度阈值时，开启燃油燃气锅炉13，并通过控制各电磁控制阀使燃油燃气锅炉13加入到热交换循环回路中；当第二温度传感器的温度检测值高于预设的第二温度阈值时，停止燃油燃气锅炉13，并通过控制各电磁控制阀断开燃油燃气锅炉13与热交换循环回路的连接。这一方式提高了系统的运行稳定性，并实现了节能目的。

在上述步骤三中，若为冬季供热工况应停止冷水机组2；若为夏季供冷工况下应开启冷水机组2。

本发明提供的分布式智慧能源系统的控制方法，具有流程简单、节能效果好的优点。

以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域技术人员依据本发明的技术方案做出的各种变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。