一种基于冷热电系统的混合储能系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电气工程技术领域，具体设及一种基于冷热电系统的混合储能系统及 方法。
【背景技术】
[0002] 随着人类社会的发展与进步，人们对生活质量的要求越来越高，对电、热、冷的需 求也越来越大。当今社会中，供能方式还基本都是集中式供应，即供电、供热、供冷是相对独 立的。而因为供能侧与负荷侧一般相距较远，运样的供能方式就会导致大量能量损失在传 输过程中，并且传统的集中式供能方式还存在大量余热被白白浪费掉的现象，运使得能源 的有效利用率普遍偏低。化石能源是有限的，随着时间的推移，人类的开采，其储量也在不 断减少，人类已经意识到了能源枯竭的危机感，并且正在寻求其替代能源。但现实证明，在 较长一段时间内，人类对能源的利用仍将是W化石能源为主。
[0003] 因此，人类就要更加合理高效地利用现有的化石能源，如何提高化石能源的利用 效率也就成了人类急需解决的问题。分布式供能技术作为一种新型式的能源集成系统引起 了人们的关注。分布式供能系统符合能量的梯级利用原则，即高品质的能量用于发电，中等 品质的能量用于制冷和制热，低等品质的能量用于供应生活热水、除湿等，通过各层次能量 利用过程的有机结合，使得能源的有效利用率相对于集中供能有了大幅度提高。同时，由于 能源效率提高导致污染物排放下降，运使得分布式供能系统的环保性相对于传统的集中式 供能方式也有了很大的改善。冷热电联产系统作为分布式供能的最主要的组成部分，因为 较低的投资、较高的供能可靠性和很小的能量传输损失等特点在世界范围内越来越受到重 视，它在人们的生产生活中的应用也越来越多。
[0004] 冷热电联产系统虽然有很好的应用价值和前景，但也存在着一些典型的问题，其 中系统的稳定性就是一个重要方面。由于规模较小，冷热电联产系统增加了负荷变化对系 统的稳定性影响。若是从系统动力系统着手直接对系统进行实时调节来解决运个问题，就 需要频繁调整系统的动力系统输出功率和发电、供热的能量分配系数，运样会使能源利用 效率显著降低，需要投入大量的人力、财力对系统进行维护与管理，同时缩短系统的使用寿 命。
[0005] 储能系统因具有能量缓冲、削峰填谷、兼顾调节灵敏性和输出稳定性、有效地降低 系统的调节复杂度、减小管理维护成本等优点而被广泛应用于人们的生产生活中。将储能 装置引人到冷热电联产系统中可W使冷热电系统的整体工作性能得到极大的改善，降低系 统的运行维护成本，改善系统调节平滑性，增加系统的环境适应性，使得冷热电系统尤其小 型冷热电系统的发展与推广更具优势。
[0006] 目前的储能系统尤其是针对冷热电联产系统的储能系统，形式往往W单纯的储电 或储热为方案。单纯的储电方式因为受到目前储电设备整体容量较小、造价较高的影响，发 展受到了极大的限制，而且无论采用单纯的储电方案还是采用储热方案，都需要对冷热电 联产系统的供能子系统供能功率进行实时调节，使得供能子系统脱离额定运行状态，近而 使得供能系统能源的利用率显著的下降。因此，形式多样、调节灵活的储能方案对于冷热电 联产系统将存在巨大的实用价值。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的不足，本发明提出一种基于冷热电系统的混合储能系统及方法。 [000引本发明的技术方案是运样实现的：
[0009] -种基于冷热电系统的混合储能系统，包括化C控制器、上位机、变流滤波器、软化 升压器、功率跟随器、软化蓄电器、桥式整流滤波电路、采控电路和储热装置；
[0010] 所述变流滤波器通过开关、烙断器、接触器和隔离变压器连接到冷热电联产系统 和用户交流负载的交流母线，所述变流滤波器的直流侧正极连接所述功率跟随器的一端， 所述功率跟随器的另一端通过第一电磁继电器连接所述软化蓄电器，同时通过第二电磁继 电器连接所述储热装置，所述软化蓄电器的输出端和所述储热装置的输出端连接所述软化 升压器的低压侧储电分支正极，所述化C控制器的数字输出端连接接触器的控制信号端、第 一电磁继电器、第二电磁继电器和所述软化升压器的IGBT栅极，所述化C控制器的数字输入 端连接所述采控电路的电压逻辑信号输出端，所述化C控制器的模拟输入端通过变送器连 接所述软化蓄电器的电压采集信号端，所述化C控制器通过通讯电缆连接所述上位机，所述 软化升压器的低压侧市电分支通过所述桥式整流滤波电路连接市电，所述软化升压器的低 压侧蓄电分支连接所述软化蓄电器，所述采控电路通过交流降压变压器连接到冷热电联产 系统和用户交流负载的交流母线，所述采控电路的控制信号输出端与所述变流滤波器的四 个IGBT栅极相连，所述储热装置通过换热水管连接吸收式热累和吸收式制冷机，所述的吸 收式热累连接用户热负荷，所述的吸收式制冷机连接用户冷负荷。
[0011] 所述上位机设有通讯模块和监控模块；
[0012] 所述通讯模块，用于与化C控制器进行通讯，并发送控制信号至化C控制器；
[0013] 所述监控模块，用于监控并显示运行参数、系统工作模式及各模式运行时间统计 量;所述运行参数，包括交流母线电压所在区间和软化蓄电器的端电压;所述系统工作模 式，包括工作在交流母线对软化蓄电器进行储电的模式、交流母线对储热装置进行电储热 的模式、软化蓄电器对交流母线提供电能的模式、市电向交流母线提供电能的模式。
[0014] 所述化C控制器设有运算模块和通讯模块；
[0015] 所述运算模块，用于对采集信号进行运算处理，获取需要的输出控制信号；
[0016] 所述通讯模块，用于与上位机进行通讯，将运行参数传输至上位机，同时接收上位 机的控制信号，所述运行参数，包括交流母线电压所在区间和软化蓄电器的端电压。
[0017] 所述功率跟随器包括集成运算放大器、第一比例电阻、第二比例电阻、第S比例电 阻、第四比例电阻、控流可变电阻和电力晶体管；
[0018] 所述集成运算放大器的负极输入端通过所述第一比例电阻与所述交流滤波器的 直流侧正极相连，所述集成运算放大器的负极输入端和运放输出端连接有第二比例电阻， 所述集成运算放大器的正极输入端通过所述第=比例电阻连接功率跟随器参考电压，所述 集成运算放大器的正极输入端通过所述第四比例电阻接地，所述集成运算放大器的运放输 出端通过所述控流可变电阻连接所述电力晶体管的基极，所述电力晶体管的集电极通过所 述第一电磁继电器连接所述软化蓄电器电池组的正极，同时通过所述第二电磁继电器连接 所述储热装置电热丝的正极，所述电力晶体管的发射极与所述交流滤波器的直流侧正极相 连。
[0019] 所述软化升压器包括续流电感、第五IGBT、缓冲电容、缓冲电感、第一向控二极管、 第二向控二极管、第=向控二极管、第=电磁继电器和第四电磁继电器；
[0020] 所述续流电感的一端连接所述第五IGBT的集电极，所述续流电感的另一端连接所 述第=电磁继电器的一端和所述第四电磁继电器的一端，所述第=电磁继电器的另一端连 接所述第一向控二极管的负极，所述第四电磁继电器的另一端连接所述第二向控二极管的 负极，所述第五IGBT与所述缓冲电容并联，所述第五IGBT的发射极连接所述变流滤波器的 直流侧负极，所述第五IGBT的集电极还连接所述缓冲电感的一端，所述缓冲电感的另一端 连接所述第=向控二极管的正极，所述第=向控二极管的负极连接所述变流滤波器的直流 侧正极，所述第一向控二极管的正极连接所述软化蓄电器中铅蓄电池组的正极，所述第二 向控二极管的正极连接所述桥式整流滤波电路直流侧正极，所述第五IGBT的栅极、第=电 磁继电器和第四电磁继电器连接所述化C控制器的数字输出端。
[0021] 所述采控电路包括可调分级电压比较器、第=运算放大器、第四运算放大器、第五 电磁继电器和驱动电路；
[0022] 所述可调分级电压比较器包括整流二极管、稳流电感、测压电阻、续流二极管、第 一运算放大器、第二运算放大器、第一可调分压电容、第二可调分压电容和分压电容；
[0023] 所述整流二极管的正极连接交流降压变压器低压侧火线，所述整流二极管的负极 连接所述稳流电感的正极，所述稳流电感的负极连接所述测压电阻的一端，所述测压电阻 的另一端接地，所述续流二极管与所述稳流电感和所述测压电阻的串联电路并联，所述第 一运算放大器的正极输入端和第二运算放大器的正极输入端连接所述稳流电感和所述测 压电阻的连接点，所述第一可调分压电容的正极连接采控电路参考电压，所述第一可调分 压电容的负极连接所述第二可调分压电容的正极，所述第二可调分压电容的正极连接所述 分压电容的正极，所述分压电容的负极接地，所述第一运算放大器的负极输入端连接所述 第二可调分压电容的正极，所述第二运算放大器的负极输入端连接所述分压电容的正极， 所述第一运算放大器的运放输出端和所述第二运算放大器的运放输出端连接化C控制器的 数字输入端，所述第=运算放大器的正极输入端和所述第四运算放大器的负极输入端连接 交流降压变压器低压侧火线，所述第=运算放大器的负极输入端和所述第四运算放大器的 正极输入端接地，所述第=运算放大器的运放输出端和第四运算放大器的运放输出端分别 通过所述第五电磁继电器和所述驱动电路与所述变流滤波器的四个IGBT栅极相连。
[0024] 采用基于冷热电系统的混合储能系统的混合储能方法，包括W下步骤：
[0025] 步骤1:设定系统初始化参数:设定交流母线对软化蓄电器进行储电或者对储热装 置进行电储热的电压阔值、软化蓄电器对交流母线提供电能或者市电向交流母线提供电能 的电压阔值、功率跟随器参考电压值和采控电路参考电压值；
[0026] 步骤2:根据系统初始化参数确定控流可变电阻的端电压，