地下能源与地上需求耦合的分布式能源站构建方法和系统

摘要

地下能源与地上需求耦合的分布式能源站构建方法，包括，获取地热资源分布及储量，确定分布式能源站的预选位点及产量；获取用户分布区域，将所述预选位点划分为区域内位点和区域外位点；获取用户能源需求密度，确定所述区域内位点的辐射范围，将所述区域内位点划分为基本位点和冗余位点；在所述基本位点处建立分布式能源站；在所述区域外位点和所述冗余位点处建立中转能源站。本发明根据地热能的特点，根据地热资源的分布和储量以及用户的分布情况设定分布式能源站，减少中间环节的损耗；通过中转能源站以及总管网的设定，实现地热资源就近调度；根据分布式能源站的产量和用户能源需求密度，用最少的能源站覆盖最多的用户区域。

说明书

技术领域

本发明总体涉及能源开采领域，更具体地，涉及地下能源与地上需求耦合的分布式能源站构建方法和系统。

背景技术

分布式能源站是指功率不大、小型模块化、分布在负荷附近的清洁环保发电设施，国际分布式能源联盟对分布式能源定义为，安装在用户端的高效冷/热电联供系统，系统能够在消费地点发电，高效利用发电产生的废能--生产热和电；现场端可再生能源系统包括利用现场废气、废热以及多余压差来发电的能源循环利用系统。

此外，分布式能源还有其他不同的运行方式，具有代表性的主要有:第一种是指将冷/热电系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式直接安装在用户端，可独立地输出冷、热、电能的系统。能源包括太阳能利用、风能利用、燃料电池和燃气冷、热、电三联供等多种形式。第二种是指安装在用户端的能源系统，一次能源以气体燃料为主，可再生能源为辅。二次能源以分布在用户端的冷、热、电联产为主，其它能源供应系统为辅，将电力、热力、制冷与蓄能技术结合，以直接满足用户多种需求，实现能源梯级利用，并通过公用能源供应系统提供支持和补充，实现资源利用最大化。

现有技术中分布式能源系统的主要针对的是天然气及其他形式的能源转换为电能进行利用，尚缺乏对于地热资源的直接应用。而且，直接利用地热能，面临着不容易储存、输送过程损失较大等问题，不利于作为分布式能源的利用。

发明内容

本发明要解决的问题是，解决没有针对地热分布式能源站的布设方法的问题；解决地热资源不利于作为分布式能源的利用的问题；解决地下地热资源的利用冗余和输送过程损耗较大的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了地下能源分布与地上需求耦合的分布式能源站构建方法，包括，第一步骤S1，获取地热资源分布及储量，确定分布式能源站的预选位点及产量；第二步骤S2，获取用户分布区域，将所述预选位点划分为区域内位点和区域外位点；第三步骤S3，获取用户能源需求密度，确定所述区域内位点的辐射范围，将所述区域内位点划分为基本位点和冗余位点；第四步骤S4，在所述基本位点处建立分布式能源站；在所述区域外位点和所述冗余位点处建立中转能源站。

根据本发明的一个实施方式，所述的方法还包括第五步骤S5，根据所述地热资源分布及储量，确定能源总站位点并建立能源总站。

根据本发明的一个实施方式，所述的方法还包括第六步骤S6，构建分管网，所述分管网沿所述分布式能源站的辐射范围排布，与所述分布式能源站连接；将相邻的所述分管网之间互相连接；第七步骤S7，构建总管网，所述总管网与所述能源总站连接，所述总管网在用户分布区域内与所述分管网互补排布；将与所述总管网相邻的所述分管网与所述总管网连接。

根据本发明的一个实施方式，所述的方法，还包括，第八步骤S8将所述中转能源站与临近的所述总管网连接；将所述中转能源站与临近的所述分布式能源站连接。

根据本发明的另一个方面，提供了一种构建地热能分布式能源站的系统，包括，第一设备1，用于，获取地热资源分布及储量，确定分布式能源站的预选位点及产量；第二设备2，用于，获取用户分布区域，将所述预选位点划分为区域内位点和区域外位点；第三设备3，用于，获取用户能源需求密度，确定所述区域内位点的辐射范围，将所述区域内位点划分为基本位点和冗余位点；第四设备4，用于在所述基本位点处建立分布式能源站；，在所述区域外位点和所述冗余位点处建立中转能源站。

根据本发明的一个实施方式，所述的系统还包括，第五设备5，用于根据所述地热资源分布及储量，确定能源总站位点并建立能源总站。

根据本发明的一个实施方式，所述的系统还包括，第六设备6，用于构建分管网，所述分管网沿所述分布式能源站的辐射范围排布，与所述分布式能源站连接；相邻的所述分管网之间互相连接；第七设备7，用于构建总管网，所述总管网与所述能源总站连接，所述总管网在用户分布区域内与所述分管网互补排布；与所述总管网相邻的所述分管网与所述总管网连接。

根据本发明的一个实施方式，所述的系统，还包括，第八设备8，用于将所述中转能源站与临近的所述总管网连接；将所述中转能源站与临近的所述分布式能源站连接。

根据本发明的又一个方面，提供一种分布式能源站，所述分布式能源站由上述任一项的方法构建。

本发明所提供的构建地热能分布式能源站的方法，根据地热能的不易储存、输送过程损失较大的特点，根据地热资源的分布和储量以及用户的分布情况设定分布式能源站，使地热能能够即采即用，减少中间环节的损耗；通过中转能源站以及总管网的设定，实现地热资源就近调度，兼顾了中转调度的低损耗；根据分布式能源站的产量和用户能源需求密度，用最少的能源站覆盖最多的用户区域。

附图说明

图1是一种构建地热能分布式能源站的系统的示意图；

图2是确定预选位点的示意图；

图3是对预选位点进行初步划分的示意图；

图4是对区域内位点进行划分的示意图；

图5是第五设备的示意图；

图6是第六设备和第七设备的示意图；

图7是分管网之间连接的示意图；

图8是分管网与总管网连接的示意图；

图9是第八设备的示意图；

图10是地下能源分布与地上需求耦合的分布式能源站构建方法步骤示意图；

图11是另地下能源分布与地上需求耦合的分布式能源站构建方法步骤示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本发明中的组件、技术，以便本发明的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本发明权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。

图1示出了一种构建地热能分布式能源站的系统的示意图。

如图1所示，一种构建地热能分布式能源站的系统，包括第一设备1，用于获取地热资源分布及储量，确定分布式能源站的预选位点及产量；第二设备2，用于获取用户分布区域，将所述预选位点划分为区域内位点和区域外位点；第三设备3，用于获取用户能源需求密度，确定所述区域内位点的辐射范围，将所述区域内位点划分为基本位点和冗余位点；第四设备4，用于在所述基本位点处建立分布式能源站，在所述区域外位点和所述冗余位点处建立中转能源站。

所述地热资源分布及储量指通过地震勘探或者其他物探技术获得的地热储层的信息，至少包括深度、储量、表面覆层的开采难度等信息，由于地热勘查及地热井钻凿须投入大量资金，因此，只有实现地热开发的可持续性，才能保证地热产业健康、稳定、有序的向前发展。本发明不限定获取地热资源信息的具体技术方案，现有的以及将来发明的物探技术均可应用。

图2示出了确定预选位点的示意图。

如图2所示，所述第一设备1在探明地下地热储层的基础上，首先选定与适合开采地热的位置作为分布式能源站的预选位点，即初步确定可以设置分布式能源站的地点。其次，在确定预选位点的同时，还能够根据地下储层的情况预估出其产量。

在图2中，B层为地热储层的分布走向以及储量大小的示意图，A层对应着地表的预选位点的分布，每个预选位点都与其相对应的地热储层以虚线连接表示对应关系。

根据地热储层的走向及储量等特性，以及参考影响开采井的施工的各种参数，确定出各预选位点，P1～P11，一共十一个预选位点。

图3示出了对预选位点进行初步划分的示意图。

所述用户分布区域，包括地表具备能源需求和消费能力的生产生活区域，包括日常生活、工业、农业等。所述第二设备2将所述用户分布区域与所述预选位点进行比对，对预选位点进行划分，在所述用户分布区域以内的，划分为区域内位点，不在所述用户区域以内的，划分为区域外位点。

如图3所示，A1为地表的预选位点的分布，分别为P1～P11，A2中的虚线区域为用户分布区域，将A1和A2相互叠加，形成A3。通过A3中的对比，可以将所述预选位点进行初步的划分，得到A4和A5，其中A4中的预选位点(P1、P3、P4、P5、P7、P8、P10)分布在用户分布区域内部，作为区域内位点；A5中的预选位点(P2、P6、P9、P11)在用于分布区域外，作为区域外位点。如此，完成了对所述预选位点的初步划分。

图4示出了对区域内位点进行划分的示意图。

所述用户能源需求密度，是指用户分布区域内单位面积内能源的消耗量，由于用户区域的各行业的能源需求量的不同，也可以根据用能形式和用量的不同首先将用户分布区域划分为用能形式和用量相对较均一的子区域，再分别计算其能源需求密度。所述第三设备3根据所述区域内位点的产量，即能源供应量，结合所述能源需求密度，确定出各区域内位点建立分布式能源站后的供应能源的范围，即得到所述区域内位点的辐射范围。当某个特定区域内位点的辐射范围完全被周边的区域内位点的辐射范围覆盖时，所述特定区域内位点即为冗余位点，其余位点即为基本位点。

如图4所示，以P3、P4、P5为例，在区域内预选位点的分布面A4上，分别标示出P3、P4、P5的辐射范围，其中，P3的覆盖范围与P5的覆盖范围部分重叠，而且，二者相加能够完全覆盖P4的覆盖范围，此时，将P4点标记出来，作为冗余位点，其余P3、P5作为基本位点。对其余区域内位点的划分也采用相同的方法，最终，将A4中的区域内位点划分为A6中的基本位点，包括P1、P3、P5、P7、P10；还划分为A7的冗余位点，包括P4和P8。

在确定上述基本位点后，所述第四设备4第四步骤S4，在所述基本位点处建立分布式能源站；，包括P1、P3、P5、P7、P10。在区域外位点和所述冗余位点处建立中转能源站，包括P2、P6、P9、P11、P4和P8。

所述分布式能源站和所述中转能源站都可以提供地热能资源，其区别在于所处的位置以及功能。所述分布式能源站是优先被利用，向其辐射范围内的用户提供地热；所述中转能源站用于在临近分布式能源站出现能源短缺的时，及时就近调配补充；或者向总管网供能。

图5示出了第五设备的示意图。

如图5所示，所述的系统，还包括，第五设备5，用于根据所述地热资源分布及储量，确定能源总站位点并建立能源总站。

所述能源总站的建立，可以包括两种方案，第一种，可以只考虑能源开采的难易程度和储量，不受其他因素如用户分布情况等的干扰；第二种，在考虑能源开采的难易程度和储量的前提下，也可以兼顾用户分布的情况。

图6示出了第六设备和第七设备的示意图。

如图6所示，所述的系统，还包括，第六设备6，用于构建分管网，所述分管网沿所述分布式能源站的辐射范围排布，与所述分布式能源站连接；相邻的所述分管网之间互相连接；第七设备7，用于构建总管网，所述总管网与所述能源总站连接，所述总管网在用户分布区域内与所述分管网互补排布；与所述总管网相邻的所述分管网与所述总管网连接。

此处“相邻的”所述分管网，是指所述分管网对应的分布式能源站的辐射范围相互部分重叠。

图7示出了分管网之间连接的示意图。

如图7所示，相邻的所述分管网之间连接，便于在相邻的所述分布式能源站之间调配地热能源，即，实现地热能源在距离较近的分布式能源站之间短距离输送。

图8示出了分管网与总管网连接的示意图。

如图8所示，与所述总管网相邻的所述分管网是指与总管网临近的分布式能源站的分管网，这些分管网与总管网之间有接触，用于将分布式能源站与相连接，将分布式能源站的地热能源并网至总管网。此外，其他不与总管网连接的分管网通过分管网之间的连接，最终使得每个分布式能源站都与总管网连接。

其中，图7只表示出了分布式能源站之间的分管网的连接的示意图，其连接是通过相邻分管网之间的连接形成的；图8只示出了能源总站与邻近的分布式能源站的连接示意图，其连接是通过总管网和分管网之间的连接形成的。

本发明采用优先利用分布式能源站的分管网覆盖尽可能多的用户分布区域，并且利用总管网补充剩余的用户区域，用于优先利用分布式能源站供应地热能，避免由于主管网远距离输送导致的能源损耗过多的问题。用户区域的用能在某些时段，例如用能高峰期，会导致供应量不足的现象，此时，利用临近的分布式能源站中的多余地热就近补充地热能供应不足，避免直接去总管网调用，减少能源的远距离输送的损耗。此外，还将所述分布式能源站与所述总管网连接，在分布式能源站能源有冗余时候，可以输送至总管网，缺少时，在附近能源站难以满足其需求时，从所述总管网调配能源。

图9示出了第八设备的示意图。

如图9所示，所述的系统还包括，第八设备8，用于将所述中转能源站与临近的所述总管网连接；将所述中转能源站与临近的所述分布式能源站连接。

所述中转能源站可以不设置与其相对应的分管网，只将其能源站与邻近的分布式能源站连接，用于向分布式能源站提供地热能的支援；也可以将中转能源站的地热能源并入总管网，用于向总管网提供能源。还可以预先规划其辐射范围，用于用户区域扩张时，优先利用所述中转能源站，将其转化为分布式能源站使用。

根据本发明的另一个方面，提供了一种分布式能源站，所述分布式能源站前述任一项的方法构建。

图10示出了地下能源分布与地上需求耦合的分布式能源站构建方法步骤示意图。

如图10所示，地下能源分布与地上需求耦合的分布式能源站构建方法，包括，第一步骤S1，获取地热资源分布及储量，确定分布式能源站的预选位点及产量；第二步骤S2，获取用户分布区域，将所述预选位点划分为区域内位点和区域外位点；第三步骤S3，获取用户能源需求密度，确定所述区域内位点的辐射范围，将所述区域内位点划分为基本位点和冗余位点；第四步骤S4，在所述基本位点处建立分布式能源站；；在所述区域外位点和所述冗余位点处建立中转能源站。

图11示出了另地下能源分布与地上需求耦合的分布式能源站构建方法步骤示意图。

如图11所示，所述的方法还包括，第五步骤S5，根据所述地热资源分布及储量，确定能源总站位点并建立能源总站。

如图11所示，所述的方法还包括，第六步骤S6，构建分管网，所述分管网沿所述分布式能源站的辐射范围排布，与所述分布式能源站连接；将相邻的所述分管网之间互相连接；第七步骤S7，构建总管网，所述总管网与所述能源总站连接，所述总管网在用户分布区域内与所述分管网互补排布；将与所述总管网相邻的所述分管网与所述总管网连接。

如图11所示，所述的方法还包括，第八步骤S8将所述中转能源站与临近的所述总管网连接；将所述中转能源站与临近的所述分布式能源站连接。

本发明所提供的构建地热能分布式能源站的方法，根据地热能的不易储存、输送过程损失较大的特点，根据地热资源的分布和储量以及用户的分布情况设定分布式能源站，使地热能能够即采即用，减少中间环节的损耗；通过中转能源站以及总管网的设定，实现地热资源就近调度，兼顾了中转调度的低损耗；根据分布式能源站的产量和用户能源需求密度，用最少的能源站覆盖最多的用户区域。

本发明采用优先利用分布式能源站的分管网覆盖尽可能多的用户分布区域，并且利用总管网补充剩余的用户区域，用于优先利用分布式能源站供应地热能，避免由于主管网远距离输送导致的能源损耗过多的问题。用户区域的用能在某些时段，例如用能高峰期，会导致供应量不足的现象，此时，利用临近的分布式能源站中的多余地热就近补充地热能供应不足，避免直接去总管网调用，减少能源的远距离输送的损耗。此外，还将所述分布式能源站与所述总管网连接，在分布式能源站能源有冗余时候，可以输送至总管网，缺少时，在附近能源站难以满足其需求时，从所述总管网调配能源。

应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。