具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种可再生能源供热系统及方法，以解决现有技术中可再生能源利用率低的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供了一种可再生能源供热系统，包括：电网1、可再生能源发电单元2、制热单元3、储热单元5、供暖终端6以及中央处理器4。

所述电网1以及所述可再生能源发电单元2分别与所述制热单元3连接，所述制热单元3分别与所述储热单元5以及所述供暖终端6连接；所述储热单元5与所述供暖终端6连接；所述可再生能源发电单元2以及储热单元5均与所述中央处理器4连接。所述电网1以及所述可再生能源发电单元2用于为所述制热单元3供电；所述制热单元3用于产生热量并向所述供暖终端6供热；所述储热单元5用于储存所述制热单元3的热量以及向所述供暖终端6供热。

当所述可再生能源发电单元2的发电功率大于发电功率阈值时，所述中央处理器4控制所述可再生能源发电单元2向所述制热单元3供电，所述制热单元3向所述供暖终端6供热，并将剩余的热量储存到所述储热单元5中。

当所述可再生能源发电单元2的发电功率小于发电功率阈值且所述储热单元5的储热功率大于第一储热功率阈值时，所述中央处理器4控制所述储热单元5向所述供暖终端6供热。

当所述可再生能源发电单元2的发电功率小于发电功率阈值且所述储热单元5的储热功率小于第一储热功率阈值时，所述中央处理器4控制所述电网1向所述供暖终端6供热，并将剩余的热量存储到所述储热单元5中。

作为本发明实施例可选的一种实施方式，所述制热单元3包括空气源热泵8以及电辅热器7。

所述电网1分别与所述空气源热泵8以及所述电辅热器7连接，所述可再生能源发电单元2分别与所述空气源热泵8以及所述电辅热器7连接，所述电网1以及所述可再生能源发电单元2均用于为所述空气源热泵8以及所述电辅热器7供电；所述空气源热泵8以及所述电辅热器7均与所述储热单元5连接，所述空气源热泵8以及电辅热器7均与所述供暖终端6连接，所述空气源热泵8以及所述电辅热器7均用于为所述储热单元5以及所述供暖终端6供热。

当所述空气源热泵8的热功率与所述空气源热泵8的电功率的比值大于所述空气源热泵8的工作效率阈值时，所述制热单元3为所述空气源热泵8；当所述空气源热泵8的热功率与所述空气源热泵8的电功率的比值不大于所述空气源热泵8的工作效率阈值时，所述制热单元3为所述电辅热器7。

作为本发明实施例可选的一种实施方式，还包括：第一电功率传感器9、第二电功率传感器10、第一热功率传感器11以及第二热功率传感器12。

所述第一电功率传感器9分别与所述可再生能源发电单元2以及所述中央处理器4连接，所述第一电功率传感器9用于检测所述可再生能源发电单元2的发电功率并发送至所述中央处理器4；所述第二电功率传感器10分别与所述空气源热泵8以及所述中央处理器4连接，所述第二电功率传感器10用于检测所述空气源热泵8的电功率并发送至所述中央处理器4；所述第一热功率传感器11分别与所述空气源热泵8以及所述中央处理器4连接，所述第一热功率传感器11用于检测所述空气源热泵8的热功率并发送至所述中央处理器4；所述第二热功率传感器12分别与所述储热单元5以及所述中央处理器4连接，所述第二热功率传感器12用于检测所述储热单元5的储热功率并发送至所述中央处理器4。

作为本发明实施例可选的一种实施方式，所述储热单元5为中低温相变储热装置，中低温相变储热装置包括中低温相变材料及金属换热器。储热过程是所述中低温相变材料通过所述金属换热器由固体变为液体吸收热量储存，释热过程是所述中低温相变材料通过所述金属换热器由液体变为固体释放热量。

作为本发明实施例可选的一种实施方式，所述供暖终端6为利用水地暖供热的终端或利用风机盘管供热的终端。

如图2所示，本发明提供了一种可再生能源供热方法，应用于上述所述的可再生能源供热系统，所述可再生能源供热方法包括：

步骤101：获取可再生能源发电单元的发电功率以及供暖终端的热负荷。

步骤102：根据所述热负荷确定发电功率阈值。

步骤103：判断所述发电功率是否大于所述发电功率阈值，若是，执行步骤104，若否，执行步骤105。

步骤104：利用所述可再生能源发电单元为制热单元供电，并利用所述制热单元对所述供暖终端供热，以及控制储热单元储存所述可再生能源发电单元供电时所述制热单元的剩余热量。

步骤105：判断所述储热单元的第一储热功率是否大于第一储热功率阈值，若是，执行步骤106，若否，执行步骤107。

步骤106：利用所述储热单元存储的热量对所述供暖终端进行供热。

步骤107：利用电网对所述制热单元供电，并利用所述制热单元对所述供暖终端进行供热，以及控制储热单元储存所述电网供电时所述制热单元的剩余热量。

作为本发明实施例可选的一种实施方式，所述利用所述可再生能源发电单元为制热单元供电，之前还包括：

所述制热单元包括空气源热泵以及电辅热器。

获取所述空气源热泵的第一热功率、第一电功率以及第一工作效率阈值。

判断所述第一热功率和第一电功率的比值是否大于所述第一工作效率阈值，得到第三判断结果。

若所述第三判断结果表示为所述第一热功率和所述第一电功率的比值大于所述第一工作效率阈值，则确定所述制热单元为所述空气源热。

若所述第三判断结果表示为所述第一热功率和所述第一电功率的比值不大于所述第一工作效率阈值，则确定所述制热单元为所述电辅热器。

作为本发明实施例可选的一种实施方式，所述利用电网对所述制热单元供电，之前还包括：

获取所述空气源热泵的第二热功率、第二电功率以及第二工作效率阈值。

判断所述第二热功率和所述第二电功率的比值是否大于所述第二工作效率阈值，得到第四判断结果。

若所述第四判断结果表示为所述第二热功率和所述第二电功率的比值大于所述第二工作效率阈值，则确定所述制热单元为所述空气源热泵。

若所述第四判断结果表示为所述第二热功率和所述第二电功率的比值不大于所述第二工作效率阈值，则确定所述制热单元为所述电辅热器。

作为本发明实施例可选的一种实施方式，所述控制储热单元储存所述可再生能源发电单元供电时所述制热单元的剩余热量，之前还包括：

判断所述储热单元的第二储热功率是否大于第二储热功率阈值，得到第五四判断结果。

若所述第五判断结果表示为所述第二储热功率大于所述第二储热功率阈值，则控制所述储热单元不储存所述制热单元的剩余热量。

若所述第五判断结果表示为所述第二储热功率不大于所述第二储热功率阈值，则控制所述储热单元储存所述制热单元的剩余热量。

作为本发明实施例可选的一种实施方式，所述控制储热单元储存所述电网供电时所述制热单元的剩余热量，之前还包括：

判断所述储热单元的第三储热功率是否大于第三储热功率阈值，得到第六判断结果。

若所述第六判断结果表示为所述第三储热功率大于所述第三储热功率阈值，则控制所述储热单元不储存所述制热单元的剩余热量。

若所述第六判断结果表示为所述第三储热功率不大于所述第三储热功率阈值，则控制所述储热单元储存所述制热单元的剩余热量。

将上述技术方案结合到实际应用中，本发明给出一种含中低温相变储热装置可再生能源系统的具体的控制方法，如图3所示，包括以下几个步骤：

步骤1：数据采集，通过第一电功率传感器9检测可再生能源发电单元2的发电功率W11，第二电功率传感器10检测空气源热泵8的电功率W12，第一热功率传感器11检测空气源热泵8的热功率W21，第二热功率传感器12检测中低温相变储热装置的储热功率W22，并反馈于中央处理器47，检测中低温相变储热装置中水温、室内温度并将检测数据反馈于中央处理器4。

步骤2：中央处理器4判断可再生能源发电单元2的发电功率W11>设定值We时，(设定值We是根据供热终端热负荷数据确定的，是根据实际工程设计所采用的设备及设备数量决定的)，则通过可再生能源发电单元2为空气源热泵8供电，当中央处理计算W21/W12>η₁，且判断k＝0，W22<设定值Wa(Wa是根据根据需不需要对中低温相变储热装置供热而设定的值)，则空气源热泵8为供暖终端6(例如水地暖、风机盘管)、中低温相变储热装置供热；若W21/W12>η₁，且判断k≠0，W22>设定值Wa，则空气源热泵8单独为供暖终端6(例如水地暖、风机盘管)供热，其中K值是根据电网1峰谷电价绘制的数据表格查询而得的设定值。利用低谷电价获取更好的经济性。

步骤3：中央处理器4判断可再生能源发电单元2单元的发电功率W11<设定值We时，同时检测室内环境温度低于供暖温度设定值T1，W22>设定值Wb(Wb是根据要不要利用中低温相变储热装置为供暖终端6供热而设定的值)时，则中低温相变储热装置通过供暖终端6(例如水地暖、风机盘管)进行供热；若检测到中低温相变储热装置W22<设定值Wb，引入电网1电能驱动空气源热泵8或电辅热器7通过供暖终端6(例如水地暖、风机盘管)进行供热。中央处理器4计算W21/W12>η₁，(η₁用来表征空气源热泵8的工作效率阈值，若效率比较低则不采用空气源热泵8制热改采用电辅制热，减小空气源热泵8低效率工作时间延长热泵使用寿命，η₁的确定由设计人员根据实际工况综合考虑设定，)且判断k＝0，W22<设定值Wa，则空气源热泵8为供暖终端6(例如水地暖、风机盘管)、中低温相变储热装置供热；若W21/W12>η₁，且判断k≠0，W22>设定值Wa，则空气源热泵8单独为供暖终端6(例如水地暖、风机盘管)供热，其中K值是根据电网1峰谷电价绘制的数据表格查询而得的设定值。利用低谷电价获取更好的经济性。

进一步的检测室内环境温度大于供暖温度设定值T1，无需供热时中央处理器4将可再生能源发电单元22生产的电量进行售卖。

随着风电、光伏渗透率逐渐增大，风电、光伏给电网运行带来了诸多挑战，其中调峰问题尤为突出。随着新能源渗透率的激增，具有随机性、波动性以及反调峰特性的新能源并网将给电网的实时功率平衡和安全稳定运行带来极大的挑战。本发明提出了一种可再生能源发电系统和方法，对可再生能源发电单元和电网的运行方式进行了优化，并增加了储能单元，能将发电供热时产生的多余的热量储存起来，不会造成能源的浪费，化学电池储能电站是一种有效的解决方案。但是，由于其接入点有限，成本相对高昂，易引发公众对环境污染问题的担忧，特别是这类电站的消防安全问题尚未得到彻底解决，针对这一缺陷，发明人想到了相变储热技术，相变储热技术作为能量储存的一种方式，效率高、调节性能好，是提高光伏发电消纳能力的有效补充手段。电厂排烟废热、工业锅炉废热以及各种内燃机排气的废热等都可以采用相变储热技术使之得到有效的利用，从而节省大量的能源。太阳能热利用、热泵制热等是当前较为成熟的节能技术，结合相变温度为40～60℃的中低温相变储热技术则可以使太阳能热水系统、热泵热水系统在生活热水领域具有更好的应用前景。研究表明，家居建筑的能耗十分可观，占社会总能耗的1/3以上，且采暖、通风、制冷能耗占非工业生产建筑能耗的60％以上。利用蓄热式电锅炉供热，将电能转化为热能，提高风电就地消纳的能力。空调-建筑系统具有热储备能力，可将其纳入临时性削峰指令中。有利用熔融盐作为蓄热介质，将低谷电、弃风电、弃光电等电能转换为高品位热能进行存储。还有基于电热泵的运行特性建立电-热能量转换模型，利用热泵空调系统给用户供暖。

基于以上发明构思，本发明提出了一种可再生能源供热系统及方法：空气源热泵主要是对光伏、风力发电的电能进行就地消纳，高效转化成热能，中低温相变储热装置是通过空气源热泵提供的热能将能量进行存储，由于热负荷与光伏和风力出力特性不匹配，达不到充分利用弃光电量制热的目的。因此需要对热能进行存储，例如光伏白天发电多进行储热，光伏出力变小或晚上由存储的热能供暖，或者有峰谷电价的区域可以利用低谷电储热，降低供暖成本，而风电发电出力随风力大小变化，风大时进行储热，出力变小时由储热供暖，弥补可再生能源的不确定因素，提高电制热功率调节能力。相变储热装置储存的热量通过供暖末端设备给用户供暖，中央处理器是根据光伏或风力发电情况来管理系统后端的供暖情况。本发明提供的可再生能源供热系统实现了能源合理分配、绿色供暖，应用场景广泛，应用效果好，能够解决目前光伏、风力发电等可再生能源弃风弃光就地消纳问题，实现“热电解耦”，高效利用可再生能源，节约化石能源的消耗，从而减少环境污染。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。