(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210716469.X (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 苏醒　李赫　 (74)专利代理 机构 北京汇捷知识产权代理事务 所(普通合伙) 11531 专利代理师 李俊华 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 30/20(2020.01) F01K 11/02(2006.01) F03D 9/25(2016.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 113/04(2020.01) G06F 113/06(2020.01) (54)发明名称 一种考虑可再生能源消纳的村镇多能互补 热电联供系统及其应用方法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑可再生能源消纳的 村镇多能互补热电联供系统及其应用方法， 其中 系统包括热电联供模块、 供电模块、 供热模块、 储 热模块和用户侧负荷模块； 所述热电联供模块的 输出端分别与供热模块、 储热模块和所述用户侧 负荷的输入端相连； 所述供电模块的输出端分别 与供热模块和用户侧负荷的输入端相连； 所述供 热模块的输出端分别与储热模块和用户侧负荷 的输入端相连； 所述储热模块的输出端与用户侧 负荷的输入端相连； 所述用户侧负荷包括冬季采 暖热负荷、 全年用电负荷。 本发明利用了西北村 镇丰富的可再生能源， 并较原本的煤炭燃烧取 暖， 实现了节能减排以及提高当地居民的居住品 质并提高西北村镇地区供暖供电的经济性与能 效。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 115293490 A 2022.11.04 CN 115293490 A 1.一种考虑可再生能源消纳的村镇多能互补热电联供系统， 其特征在于， 包括热电联 供模块、 供电模块、 供热模块、 储热模块和用户侧负荷模块； 所述热电联供模块的输出端分 别与供热模块、 储热模块和所述用户侧负荷的输入端相连； 所述供电模块的输出端分别与 供热模块和用户侧负荷的输入端相连； 所述供热模块的输出端分别与储热模块和用户侧负 荷的输入端相连； 所述储热模块的输出端与用户侧负荷的输入端相连； 所述用户侧负荷包 括冬季采暖热负荷、 全年用电负荷。 2.根据权利要求1所述的一种考虑可再生能源消纳的村镇多能互补热电联供系统， 其 特征在于， 所述热电联供模块采用生物质热电联产机组(4)， 用于同时供热和供电， 包括锅 炉、 汽轮机、 余热回收装置或给 水泵。 3.根据权利要求2所述的一种考虑可再生能源消纳的村镇多能互补热电联供系统， 其 特征在于， 所述 生物质热电联产机组(4)采用生物质固体燃料， 包括 秸秆。 4.根据权利要求1所述的一种考虑可再生能源消纳的村镇多能互补热电联供系统， 其 特征在于， 所述供电模块包括 光伏发电装置(3)和或风力发电装置(2)。 5.根据权利要求4所述的一种考虑可再生能源消纳的村镇多能互补热电联供系统， 其 特征在于， 所述 光伏发电装置(3)和风力发电装置(2)分别采用太阳能和风能。 6.根据权利要求1所述的一种考虑可再生能源消纳的村镇多能互补热电联供系统， 其 特征在于， 所述供 热模块包括空气源热泵机组(5)。 7.根据权利要求1所述的一种考虑可再生能源消纳的村镇多能互补热电联供系统， 其 特征在于， 所述储热模块包括蓄热 罐(6)， 用于储放热能。 8.一种考虑可再生能源消纳的村镇多能互补热电联供系统的应用方法， 其特征在于， 所述系统应根据实时热负荷与储热模块容量及储热量、 热电联供模块最小运行功率、 热电 联供模块额定运行功率确定热电联 供模块启闭及运行工况； 当实时热负荷不大于储热模块所储热量时， 系统热电联供模块关闭， 供热模块关闭， 供 电模块、 储热模块 开启； 当实时热负荷大于储热模块所储热量， 且不大于热电联供模块最小功率时， 系统热电 联供模块关闭， 供热模块、 供电模块开启， 储热模块启闭及蓄热量、 供热模块产热量由系统 余电量决定； 当实时热负荷大于热电联供模块最小功率， 且不大于热电联供模块最小功率与储热模 块所储热量之和时， 系统热电联供模块关闭， 供热模块、 供电模块、 储 热模块开启， 供热模块 产热量、 储热模块储放热量由系统余电量决定； 当实时热负荷大于电联供模块最小功率与储热模块所储热量之和， 且不大于热电联供 模块最大功率与储热模块所储热量之和时， 热电联供模块、 供电模块、 储热模块开启， 供热 模块启闭及产热量、 储热模块储放热量由系统余电量决定； 当实时热负荷大于电联供模块最大功率与储热模块所储热量之和时， 热电联供模块、 供热模块、 供电模块、 储热模块开启， 供热模块产热量、 储热模块储放热量由系统余电量决 定； 再根据实时电负荷与 供电模块实时功率、 热电联供模块实时功率确定供热模块运行工 况； 根据各模块实时运行工况及能量平衡约束， 确定储热模块实时储、 放热量； 所述能量平 衡约束包括电能平衡约束以及热能平衡约束；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115293490 A 2系统具体流 程包含以下公式： (1)生物质热电联产机组出力模型： 热电联产机组出力约束： Qchp,min≤Qchp(t)≤Qchp,max 式中Qchp(t)为生物质热电联产机组在t时刻的热出力， kW； Fjg(t)为t时刻机组秸秆耗 量， kg/s； Hjg为秸秆热值， kJ/kg； ηchp,Q为机组产热效率； ECHP(t)为生物质热电联产机组在t 时刻的电出力， kW； ηCHP,E为机组发电效率； Qchp,min为机组最小出力， kW； Qchp,max为机组最大出 力， kW； (2)光伏发电装置出力模型： 式中Epv(t)为光伏发电装置在t时刻的输出功率， kW； Epv,e为光伏发电装置额定功率， kW； se为额定功率下的光照强度， W/m2； s为实时太阳光照强度， W/m2； (3)风力发电装置出力模型： 式中Ewt(t)为风力发电装置在t时刻的输出功率， kW； Ewt,e为风力发电装置额定功率， kW； vr为切入风速， m/s； vc为切出风速， m/s； ve为额定风速， m/s； v为实时风速， m/s； k为形状 系数， 可表示 为： 式中， σ 为风速样本标准差， 为平均风速； (4)空气源热泵出力模型： Qhp(t)＝Ehp(t)·COPhp Qhp(t)＝Qhp,1(t)+Qhp,2(t) 式中Qhp(t)为热泵在t时刻的产热功率， kW； Ehp(t)为热泵在t时刻的电功率， kW； COPhp为 热泵的制热性能系数； 此外， 根据产热的用途不同， Qhp(t)可分为Qhp,1(t)和Qhp,2(t)两部分； 其中， Qhp,1(t)为为 满足用户热负荷要求， 热泵所需提供的热功率； Qhp,2(t)为在保证热量不浪费的前提下， 系统余电量Esp(t)通过热泵产生的热， 可表示权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115293490 A 3