專利名稱：多能互補能源系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種能源系統(tǒng)，特別是一種多能互補能源系統(tǒng)，屬于太陽能
背景技術：
家用太陽能熱水器和集團用太陽能集中供熱水系統(tǒng)已經(jīng)實用化，缺點是陰雨天需要常規(guī)能源來輔助，對于太陽能集中供熱水系統(tǒng)還需要提供動力電源。太陽能光伏發(fā)電技術飛速發(fā)展，發(fā)電成本下降很快，但要保證陰雨天也能正常供電則成本又會上升。風力發(fā)電技術也有長足的進步，且發(fā)電成本也很低，但存在無風天氣無法正常供電的問題。地溫熱泵既能集熱又能集冷，技術很成熟，可用于空調和供熱水系統(tǒng)。缺點是需要供電裝置。從上述可以看出，以上四種新能源技術在單獨使用時都受到資源狀況的限制，并且由于成本問題，都只能提供一種能量，即熱能或電能。經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，殷祥麟等人在《太陽能》1996年(3)，第30-31頁撰文“能源自給的費萊堡太陽房”，該文介紹了由太陽能集熱器、太陽電池和儲氫裝置組合起來的能源系統(tǒng)，把太陽電池多余的電能用來分解水制氫，并把氫作為儲備能源以解決陰天太陽能不夠的問題。這種系統(tǒng)雖然能夠全天候地提供生活用能，但代價太大，至少在目前是無法推廣應用的。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足和缺陷，提供一種多能互補能源系統(tǒng)，使其將太陽電池、風力發(fā)電機、太陽能集熱器、地溫熱泵機組有機地結合起來，經(jīng)濟、有效地利用這些新能源向用戶供電、供熱、供冷。本發(fā)明主要包括太陽電池方陣、風力發(fā)電機組、蓄能水箱、太陽能集熱系統(tǒng)、電力共用系統(tǒng)、地溫熱泵系統(tǒng)，其連接方式為太陽電池方陣與風力發(fā)電機組以并聯(lián)方式同電力共用系統(tǒng)連接，電力共用系統(tǒng)的輸出端同太陽能集熱系統(tǒng)和地溫熱泵系統(tǒng)的用電器(一)(循環(huán)泵、熱泵等)以及其他用電器(二)(照明、家電等)連接；太陽能集熱系統(tǒng)同地溫熱泵系統(tǒng)分別同蓄能水箱連接，以并聯(lián)形式向蓄能水箱供熱(冷)能，再由蓄能水箱向負載(三)供熱能和負載(四)供冷能。
太陽能集熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器方陣、循環(huán)泵(一)，其連接方式為太陽能集熱器方陣的進出口設置兩根水管，太陽能集熱器方陣的進口通過一根水管和循環(huán)泵(一)同蓄能水箱的熱水室連接，太陽能集熱器方陣的出口通過另一根水管直接同蓄能水箱的熱水室連接。蓄能水箱的熱水室設置兩根水管，一根與用水器連接，提供熱水，一根與上水道連接，接受補充水。循環(huán)泵的電源來自配電箱。
地溫熱泵系統(tǒng)包括地溫熱泵機組、循環(huán)泵(二)和(三)、切換閥，其連接方式為地溫熱泵機組的輸入端設置兩根工質管，經(jīng)地層熱交換后通過循環(huán)泵(二)形成環(huán)路，地溫熱泵機組的輸出端設置三根水管，一根通過循環(huán)泵(三)同切換閥連接，另外兩根分別同蓄能水箱的熱水室和冷水室連接，切換閥設置兩根水管分別同蓄能水箱的熱水室和冷水室連接。地溫熱泵系統(tǒng)的電源來自配電箱。
電力共用系統(tǒng)包括接線箱、蓄電池、控制逆變器(包括充放電控制器)、配電箱，其連接方式為太陽電池方陣和風力發(fā)電機組的輸出端正負極分別設置兩根電纜，這四根電纜匯集于接線箱，接線箱的輸出端同蓄電池并聯(lián)后再同控制逆變器輸入端連接，控制逆變器的輸出端同配電箱連接，配電箱輸出端同負載(一)和(二)連接。當負載(一)和(二)開路時，太陽電池方陣和/或風力發(fā)電機組向蓄電池充電；當負載(一)和/或(二)閉合時，由太陽電池方陣和/或風力發(fā)電機組或蓄電池通過控制逆變器和配電箱向負載(一)和/或(二)供電。
蓄能水箱包括熱水室、冷水室，熱水室和冷水室之間用絕熱材料隔開。
本發(fā)明的太陽電池方陣和風力發(fā)電機組組合起來通過電力共用系統(tǒng)形成不間斷供電；太陽能集熱系統(tǒng)和地溫熱泵系統(tǒng)組合起來通過蓄能水箱形成不間斷供熱(冷)，其消耗的電能由太陽電池方陣和風力發(fā)電機組通過電力共用系統(tǒng)提供，太陽電池方陣、風力發(fā)電機組、太陽能集熱器、地溫熱泵機組集為一體，組成一個經(jīng)濟、有效地利用太陽能、風能、地下能的獨立的、不需要外援的能源系統(tǒng)，穩(wěn)定而持續(xù)地提供電能、熱能和冷能。整個多能互補能源系統(tǒng)由一臺計算機集中控制，可實現(xiàn)全自動運行和即時顯示發(fā)電量、溫度、流量、用電量和蓄電池電壓等。
太陽電池方陣和風力發(fā)電機組成一個發(fā)電機構，利用晴天太陽能輻射量大而風力小、晚間和陰天太陽能輻射量弱而風力大的自然現(xiàn)象形成互補，白天由太陽電池發(fā)電，風大時風力發(fā)電機也發(fā)電，晚上由風力發(fā)電機發(fā)電，兩者通過接線箱交替地、持續(xù)地向蓄電池充電、貯存電能，或通過控制逆變器隨時向循環(huán)泵和地溫熱泵機組以及家電提供電力。這種系統(tǒng)雖然也需要蓄電池，但不需要很大的蓄電池，蓄電池的容量只要能起到緩沖電力和維持無風且陰天時(這種天氣一般較少)所需即可。無風且陰天時由蓄電池提供所需電能。
太陽能集熱器和地溫熱泵機組組成集熱和制冷機構。晴天通過循環(huán)泵把太陽能集熱器收集的熱能傳送到蓄能水箱的熱水室供用水器使用或供空調(冬季)，陰雨天或冬季所收集的能量不夠時，地溫熱泵機組和循環(huán)泵啟動，從地層中抽取熱能，切換閥轉向熱水室側向熱水室提供熱能。夏季由于太陽能集熱器所收集的熱能足以滿足熱水用量，因此地溫熱泵機組主要用來提供冷能用于空調，此時從地層中抽取冷能，切換閥轉向冷水室側向冷水室提供冷能。這樣，太陽能集熱器和地溫熱泵機組形成了互補供熱系統(tǒng)，而不需要外加輔助熱源，而且地溫熱泵機組還提供冷能。蓄能水箱可確保用水器和空調能量需求的瞬時調節(jié)和季節(jié)性調節(jié)，提高了供能的可靠性和新能源利用的效率。
本發(fā)明具有實質性特點和顯著進步，本發(fā)明將太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、電力共用系統(tǒng)、太陽能集熱器、地溫熱泵和蓄能水箱等結合起來，構成多能互補的能源系統(tǒng)，利用當?shù)氐淖匀荒茉磳崿F(xiàn)供電、供熱、供冷，適合于在西部大開發(fā)中作為工程指揮部的能源系統(tǒng)用，具有鮮明的節(jié)能和環(huán)保特點，本能源系統(tǒng)的各組成部分的大小可因地制宜，根據(jù)當?shù)氐奶攸c和用戶需求進行優(yōu)化設計和優(yōu)化配置。


圖1本發(fā)明結構示意圖具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明主要包括太陽電池方陣1、風力發(fā)電機組2、太陽能集熱系統(tǒng)3、地溫熱泵系統(tǒng)4、電力共用系統(tǒng)5、蓄能水箱16，其連接方式為太陽電池方陣1與風力發(fā)電機組2并聯(lián)起來同電力共用系統(tǒng)5連接，太陽能集熱系統(tǒng)3與地溫熱泵系統(tǒng)4分別同蓄能水箱16連接，電力共用系統(tǒng)5的輸出端同太陽能集熱系統(tǒng)3和地溫熱泵系統(tǒng)4的用電器連接。
太陽能集熱系統(tǒng)3包括太陽能集熱器方陣10、循環(huán)泵11，其連接方式為太陽能集熱器方陣10的進出口設置兩根水管，太陽能集熱器方陣10的進口通過一根水管和循環(huán)泵11同蓄能水箱16的熱水室17連接，太陽能集熱器方陣10的出口通過另一根水管直接同蓄能水箱16的熱水室17連接。
地溫熱泵系統(tǒng)4包括地溫熱泵機組12、循環(huán)泵13和14、切換閥15，其連接方式為地溫熱泵機組12的輸入端設置兩根工質管，經(jīng)地層熱交換后通過循環(huán)泵13形成環(huán)路，地溫熱泵機組12的輸出端設置三根水管，一根通過循環(huán)泵14同切換閥15連接，另外兩根分別同蓄能水箱16的熱水室17和冷水室18連接，切換閥15設置兩根水管分別同蓄能水箱16的熱水室17和冷水室18連接。
電力共用系統(tǒng)5包括蓄電池6、控制逆變器7、接線箱8、配電箱9，其連接方式為從太陽電池方陣1和風力發(fā)電機組2的輸出端正負極分別接出兩根電纜，這四根電纜匯集于接線箱8的輸入端，接線箱8的輸出端同蓄電池6并聯(lián)后再同控制逆變器7的輸入端連接，控制逆變器7的輸出端同配電箱9的輸入端連接，配電箱9的輸出端同負載21和22連接。當負載21和22開路時，太陽電池方陣1和/或風力發(fā)電機組2向蓄電池充電；當負載21和/或22閉合時，由太陽電池方陣1和/或風力發(fā)電機組2或蓄電池6通過控制逆變器7和配電箱9向負載21和/或22供電。
蓄能水箱16包括熱水室17、冷水室18，熱水室17和冷水室18之間用絕熱材料隔開。
蓄能水箱16的熱水室17設置兩根水管，一根與用水器19連接，一根與上水道連接。
權利要求
1.一種多能互補能源系統(tǒng)，主要包括太陽電池方陣(1)、風力發(fā)電機組(2)、太陽能集熱系統(tǒng)(3)、地溫熱泵系統(tǒng)(4)、電力共用系統(tǒng)(5)、蓄能水箱(16)，其特征在于其連接方式為太陽電池方陣(1)與風力發(fā)電機組(2)并聯(lián)起來同電力共用系統(tǒng)(5)連接，太陽能集熱系統(tǒng)(3)與地溫熱泵系統(tǒng)(4)分別同蓄能水箱(16)連接，電力共用系統(tǒng)(5)輸出端同太陽能集熱系統(tǒng)(3)和地溫熱泵系統(tǒng)(4)的用電器連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的這種多能互補能源系統(tǒng)，其特征是太陽能集熱系統(tǒng)(3)包括太陽能集熱器方陣(10)、循環(huán)泵(11)，其連接方式為太陽能集熱器方陣(10)的進出口設置兩根水管，太陽能集熱器方陣(10)的進口通過一根水管和循環(huán)泵(11)同蓄能水箱(16)的熱水室(17)連接，太陽能集熱器方陣(10)的出口通過另一根水管直接同蓄能水箱(16)的熱水室(17)連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的這種多能互補能源系統(tǒng)，其特征是地溫熱泵系統(tǒng)(4)包括地溫熱泵機組(12)、循環(huán)泵(13)和(14)、切換閥(15)，其連接方式為地溫熱泵機組(12)的輸入端設置兩根工質管，經(jīng)地層熱交換后通過循環(huán)泵(13)形成環(huán)路，地溫熱泵機組(12)的輸出端設置三根水管，一根通過循環(huán)泵(14)同切換閥(15)連接，另外兩根分別同蓄能水箱(16)的熱水室(17)和冷水室(18)連接，切換閥(15)設置兩根水管分別同蓄能水箱(16)的熱水室(17)和冷水室(18)連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的這種多能互補能源系統(tǒng)，其特征是電力共用系統(tǒng)(5)包括蓄電池(6)、控制逆變器(7)、接線箱(8)、配電箱(9)，其連接方式為太陽電池方陣(1)和風力發(fā)電機組(2)的輸出端正負極分別設置兩根電纜，這四根電纜匯集于接線箱(8)的輸入端，接線箱(8)的輸出端同蓄電池(6)并聯(lián)后再同控制逆變器(7)的輸入端連接，控制逆變器(7)的輸出端同配電箱(9)的輸入端連接，配電箱(9)的輸出端同負載(21)和(22)連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的這種多能互補能源系統(tǒng)，其特征是蓄能水箱(16)包括熱水室(17)、冷水室(18)，熱水室(17)和冷水室(18)之間用絕熱材料隔開。
6.根據(jù)權利要求1或5所述的這種多能互補能源系統(tǒng)，其特征是蓄能水箱(16)的熱水室(17)設置兩根水管，一根與用水器(19)連接，一根與上水道連接。
全文摘要
一種多能互補能源系統(tǒng)屬于能源應用領域。主要包括太陽電池方陣、風力發(fā)電機組、電力共用系統(tǒng)、太陽能集熱系統(tǒng)、地溫熱泵系統(tǒng)、蓄能水箱，太陽電池方陣與風力發(fā)電機組并聯(lián)起來同電力共用系統(tǒng)連接，太陽能集熱系統(tǒng)與地溫熱泵系統(tǒng)分別同蓄能水箱連接，電力共用系統(tǒng)的輸出端同太陽能集熱系統(tǒng)和地溫熱泵系統(tǒng)的用電器連接。本發(fā)明將太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、電力共用系統(tǒng)、太陽能集熱器、地溫熱泵和蓄能水箱等結合起來，構成多能互補的能源系統(tǒng)，利用自然能源實現(xiàn)供電、供熱、供冷，適合在西部大開發(fā)中作為工程指揮部的能源系統(tǒng)用，具有鮮明的節(jié)能和環(huán)保特點，本能源系統(tǒng)各組成部分大小可因地制宜，根據(jù)當?shù)氐奶攸c和用戶需求進行優(yōu)化設計、配置。
文檔編號F24J2/00GK1403760SQ02137379
公開日2003年3月19日 申請日期2002年10月10日 優(yōu)先權日2002年10月10日
發(fā)明者崔容強, 趙春江, 徐林, 楊宏喜, 丁正明 申請人:上海交通大學