一种多能源形式冬季供热的区域供能系统

摘要

本发明提供一种基于供能表的多能源形式冬季供热的区域能源供能系统克服了传统能源系统供能形式单一、运行效率较低、运行成本高、经济性较差的缺陷，通过采用多种能源形式相结合的复合型能源，实现了能源的梯级利用及多能源之间的互补，有效提高了系统的运行效率，同时降低了运营成本。

说明书

技术领域

本发明涉及供能技术领域，具体涉及一种多能源形式冬季供热的区域供能系统。

背景技术

近年来，随着供能技术的进步，一些多能源形式互补的供能系统开始出现，而多能源形式互补的供能系统是通过能源站内配置的多种不同的供能模块进行联合供能以满足供能需求，而供能模块一般包括再生水源热泵系统模块、天然气三联供系统模块、冰蓄冷系统模块、地源热泵系统模块、冷水机组模块、市政热源模块，而每一能源站对应模块的数量不同，且不同的模块所输出的能量不同，而且不同供能模块所消耗的能量以及所产生的污染也不同，所以通过联合供能的方式进行供能可以满足供能需求的前提下，最大可能的减少能耗和污染。而目前对每一供能站不同供能模块的工作调度以及决策都通过人为决策完成，一来决策的过程影响进度，二来人为决策难免出现误差或考虑不周，导致资源的占用和浪费。

发明内容

本发明的目的在于，在系统中的每一能源站配置供能表，直接可以根据供能的需求确定对应工作的不同供能模块的一种多能源形式冬季供热的区域供能系统，解决以上技术问题；

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种多能源形式冬季供热的区域供能系统，包括云平台、若干能源站、换热站、用户端，每一所述能源站均配置有若干供能模块，所述供能模块对应于不同的供能类型输出不同的能量；所述换热站分别连接所述能源站与用户端，用于为所述用户端供能并向所述云平台反馈供能需求数据；其特征在于，

所述云平台接收每一所述换热站反馈的所述供能需求数据，并通过一第一策略生成若干分别对应每个所述能源站的供能指令，每一所述供能指令中包括一供能能数；

所述云平台将所述供能指令发送至对应的所述能源站，每一所述能源站通过一第二策略预先构建对应的能源站供能表，所述能源站供能表包括若干相互对应的供能范围和供能策略，每一所述供能策略用于确定至少一个所述供能模块的工作状态，所述能源站获取所述供能指令中的所述供能能数，并于所述能源站供能表中确定所述供能能数对应的所述供能范围，随后根据所述供能范围在所述能源站供能表中确定对应的所述供能策略；

所述第二策略包括，根据所述能源站配置的所述供能模块的所述供能类型以及所述供能模块的数量，以一预设的数值间隔生成若干模拟的供能数值并确定所述供能数值所对应的所述供能策略；选择所述供能策略相同的任意相邻的两个所述供能数值作为端点以形成对应的所述供能范围。

进一步的，所述换能站采集的所述供能需求数据通过所述换能站连接的所述能源站反馈至所述云平台。

进一步的，所述供能模块包括再生水源热泵系统模块，和/或天然气三联供系统模块，和/或地源热泵系统模块和/或市政热源模块。

进一步的，还包括：

外网蓄能模块，连接于所述能源站和所述换热站之间，用于存储所述供能模块输出的能量。

进一步的，每一所述换热站对应用户端配置一能量表以根据用户端能耗获取采样值，所述换热站根据其配置的所述能量表的采样值以获得所述供能需求数据。

进一步的，每一所述换热站还配置有温度计，所述温度计用于采集所述供回水管网的温度值，所述换热站根据其配置的所述温度计的温度值以获得所述供能需求数据。

进一步的，所述换热站每隔第一预设时间获取所述能量表的采样值以及所述温度计的温度值以更新所述供能需求数据。

进一步的，所述第一策略包括，

根据所述供能需求数据以及对应的用户端位置，构建所述用户端所对应的区域内的供能密度模型；

根据所述供能密度模型确定用能几何中心；

根据所述用能几何中心的位置与每一所述能源站的位置的距离，以及每一所述能源站的最大供能量生成供能指令。

进一步的，当一所述能源站中的所述供能模块同时包括有一再生水源热泵系统模块和一地源热泵系统模块时，还包括一实时策略，当所述再生水源热泵系统模块的入水口温度高于一预设温度，相比所述地源热泵系统模块优先使所述再生水源热泵系统模块投入供能。

进一步的，所述实时策略还包括：

当所述再生水源热泵系统模块的入水口温度高于所述地源热泵系统模块的入水口温度时，相比所述地源热泵系统模块优先使所述再生水源热泵系统模块投入供能。

通过上述技术方案，产生了如下有益效果：1.简化能源站运行策略，提高能源站运行效率，降低能源站运行成本，使得整个系统运行成本降低。2.能源站内不同供能模块通过供能表上的不同供能范围进行筛选，可以更加灵活的调节供能量，提高能源利用率。

附图说明

图1为本发明的区域供能系统的功能流程图；

图2为本发明的实时策略流程示意图；

图3a为本发明的系统架构图一；

图3b为本发明的系统架构图二；

图3c为本发明的系统架构图三。

附图标记：1、云平台；2、能源站；3、换热站；4、用户端；51、温度计；52、能量表。

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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

参照图3a-3c所示，一种多能源形式冬季供热的区域供能系统，包括云平台1、若干能源站2、换热站3、用户端4，每一能源站2均配置有若干供能模块，供能模块包括再生水源热泵系统模块、天然气三联供系统模块、地源热泵系统模块、市政热源模块中的一种或多种，区域供能系统还可以包括外网蓄能模块，外网蓄能模块配合供能模块起到储能的效果，供能模块根据其不同类型输出的能量不同；换热站3连接能源站2与用户端4，用于为用户端4供能并向云平台1反馈供能需求数据，云平台与能源站连接示意图如图3a所示，一个云平台1可以连接若干个能源站2；能源站2与换热站3连接示意图如图3b所示，一个能源站2可以连接多个换热站3，换热站3与用户端4连接示意图如图3c所示，一个换热站3可以连接多个用户端4。

云平台1接收每一换热站3反馈的供能需求数据，具体实施如下，每一换热站3对应用户端4配置一能量表52，换热站3根据其对应的所有能量表52的采样值以获得供能需求数据。换热站3还配置有温度计51，温度计51用于采集供回水管网的温度值，换热站3根据其对应的所有的温度计51的温度值以获得供能需求数据。换热站3每隔第一预设时间获取能量表52的采样值以及温度计51的温度值以更新供能需求数据，换能站采集的供能需求数据通过该换能站连接的能源站2反馈至云平台1，并通过第一策略生成若干对应能源站2的供能指令，如图1所示，第一策略包括，根据供能需求数据供能需求值以及对应的用户端4位置，构建用户端4所在的一定区域内的供能密度模型；根据供能密度模型确定用能几何中心；根据用能几何中心的位置与每一能源站2的位置的距离，以及每一能源站2的最大供能量生成供能指令，由于反馈的供能需求数据可以确定每一位置需要的能量，这样一来，需要考虑每一能源站2的位置，以确定一个最佳的功能方案也就是对应生成供能指令，而最佳的供能方案是考虑供能距离和供能密度实现的，所以如果能确定用能几何中心，那么根据不同的能源站2与用能几何中心的距离计算，就可以给不同的能源站2分配供能任务，较为简单可靠，提高能源利用率。每一供能指令中包括一供能能数；云平台1将供能指令发送至对应的能源站2，每一能源站2通过第二策略预先构建对应的能源站2供能表，能源站2供能表包括若干相互对应的供能范围和供能策略，每一供能策略用于确定一或多个供能模块工作，能源站2获取供能指令中的供能能数，并于能源站2供能表中确定该供能能数落入的供能范围，且根据该供能范围在能源站2供能表中确定对应的供能策略；

第二策略包括，根据该能源站2配置的供能模块类型以及供能模块数量，以一定数值间隔生成若干模拟供能数值并确定该模拟供能数值所对应的供能策略；选择对应供能策略相同的任意相邻的供能数值作为端点以形成与该供能数值所对应的供能范围。

参照图2所示，当一能源站2中的供能模块同时包括有再生水源热泵系统模块和地源热泵系统模块时，还包括一实时策略，当再生水源热泵系统模块的入水口温度高于预设温度，相比地源热泵系统模块优先使再生水源热泵系统模块投入供能。再生水源热泵系统模块的入水口温度高于地源热泵系统模块的入水口温度时，相比地源热泵系统模块优先使再生水源热泵系统模块投入供能。这种策略设置下，在保证能源利用的前提下，可以优先选择再生水源热泵系统模块进行供能，更加环保可靠。

整个系统具体的调度流程及工作原理如下：该能源站2智能控制流程主要由三部分组成：用户端4的负荷采集(供能需求数据)及上传至云平台1，云平台1根据供能需求进行调度及生成供能指令，能源站2根据供能指令查询供能表确定供能策略。三部分共同完成能源站2的智能控制。

在用户端4的负荷采集(供能需求数据)及上传至云平台1阶段，每个用户端4均有对应的换热站3，通过供回水管网与用户端4的换热，为用户端4提供热量。能量表52采集到的用户端4的用能情况且温度计51采集到供回水管网温度数值，定时通过无线传输方式传回相对应的换热站3，再传输到对应的能源站2，再经相应能源站2传至云平台1。

云平台1根据供能需求进行调度及生成供能指令阶段，云平台1定时将收集到的能源站2上传的供能需求数据传输给每个能源站2的备份的能源站2系统。云平台1根据采集的供能需求数据与各个能源站2运行情况，通过预测模型，向各个能源站2发布供能指令。能源站2依据云端平台给出的供能需求，向相应区域供能。同时对实时历史数据进行存储。同时，云平台1将根据各用户端4的分布以及能源需求量，计算用能几何中心。云平台1根据计算得出的用能几何中心，按各个能源站2距离用能几何中心的远近，以总的供能成本最低为目标，向不同能源站2发布是否供能以及供能多少的供能指令。每间隔30min，云平台1对各用户端4的用能需求以及用能几何中心进行二次计算，再次根据用能分配原则向各能源站2是否供能以及供能多少进行供能指令发布。当能源站2端在一定时间内没有收到云级监控平台指令时，判断云平台1发生故障。此时，各个能源站2内运行系统切换为备用的云平台1。

能源站2根据供能指令查询供能表确定供能策略阶段，当各能源站2接收到云端的供能指令后，能源站2对照本能源站2供能表，确定供能策略以进行供能。

为了方便理解本发明，所以在具体情境下进行说明：本发明所涉及的区域能源供能系统包含了多种能源形式，以某区域能源供能系统为例，根据每个能源站2周边可利用资源量分布情况，就近配置相应区域能源供能系统。首先，对不同供能模块的供能量进行说明，再生水源热泵系统模块的供热量为2.0MW；天然气三联供系统模块的供热量为1.2MW；冰蓄冷系统模块的供热量为0MW；地源热泵系统模块的供热量为16.8MW；冷水机组模块供热量为0MW；市政热源模块供热量为8.7MW。本发明以供热为例，所以供冷量就不做举例。

当各能源站2接收到云端的供能指令后，各个能源站2对照自己的能源站2供能表确定供能策略，例如表1所示为其中一个供能表，

表1 1号能源站冬季供能字典表

参照表1所示，该能源站2的供能模块有，一组再生水源热泵系统模块、两组再生水源热泵系统模块和两组天然气三联供系统模块组成，若供能需求小于3MW，供能模块为一组再生水源热泵系统模块和外网蓄能模块；当供能范围为3-5MW时，再添加一个再生水源热泵系统模块。这里，外网蓄能为通过水蓄能形式进行供冷供热，1号能源站2冬季供热的供能单元配比中，供能范围中都需要通过水蓄能形式进行供热，不再赘述。若供能范围为5-9MW，采用地源热泵系统模块供能，供能模块为地源热泵系统模块*0.5(地源热泵系统模块可实现50％-100％供能，这里0.5为任意开启的地源热泵系统模块)；当供能范围为9-11MW时，供能模块为地源热泵系统模块*0.5加一组再生水源热泵系统模块；当供能范围为11-13MW时，再增加一组再生水源热泵系统模块；当供能范围为13-17MW时，供能模块只包含一组地源热泵系统模块，在17-19MW以及19-21MW时，依次增加一组再生水源热泵系统模块；当供能范围为21-22MW时，供能模块由一组再生水源热泵系统模块、两组再生水源热泵系统模块和一组天然气三联供系统模块组成。由此实现了当单一供能模块供能无法满足云平台1的负荷要求时，陆续开启剩余供能单元。供能范围在22-23MW，供能模块包括一组再生水源热泵系统模块、两组再生水源热泵系统模块和两组天然气三联供系统模块组成。

对供能模块进行选择时，由于室外管网供能输送过程中液体比摩阻可忽略不计，此时只单纯考虑不同供能单元之间的成本。当采用一种单一形式的供能模块进行供能时，随着负荷增加供能单元逐渐上升到高负荷运行，此时供能模块效率会有一定程度的降低，将会增加供能成本。因此，在此过程中，需要定期比较正在使用的供能模块成本与未使用供能模块开启产生的成本。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。