基于潜热蓄冷的冷库冷能供给系统及其供给方法与流程

本发明涉及新能源储电，尤其涉及一种基于潜热蓄冷的冷库冷能供给系统及其供给方法。

背景技术：

1、近年来，随着我国经济的高速发展及消费者消费品质的日益提高，极大地促进了冷库装备行业的大发展。众所周知，冷库制冷设备是全国用电大户，冷库用户的主要运营成本来自于用电成本。为缓解电力昼夜供需不平衡的矛盾问题，我国有关部门要求峰谷电价差原则上不不低于4:1。蓄冷技术基于储能原理既可用于调节峰谷电力资源的平衡，又可降低恒温库制冷压缩机启停频率以提高制冷设备的可靠性。现有技术中的蓄冷式节费型冷库系统由制冷机组、徐冷水箱、风冷机、电控装置即载冷剂循环管路等组成，其充分利用谷电时段电价低的特点，由制冷剂组高效制冷，将冷量存储于蓄冷水箱中；待电价较高时段，关闭耗电量较大的制冷机组，通过循环泵提取蓄冷水箱的冷量，进行融冰供冷，满足冷库温度控制要求的同时，可大量节约用电年费用，实现削峰填谷等目的。

2、专利公开号为cn105020961a的一种蓄冷保鲜库及保鲜方法中记载，利用不同时间段电价的差别，在晚上电价低谷时，运转制冷循环系统进行制冷，运行载冷剂换热循环系统将制冷进行存储、蓄冷；在白天电价高峰时，仅运行载冷剂循环系统，用存储的冷源进行保鲜库的制冷。这种方式充分利用能源，且有效地降低了运行成本。专利公开号为cn104848631a的一种蓄冷式果蔬冷藏库，在夜间低谷电价时段，果蔬冷藏库进行蓄冷操作，蓄冷时第二电磁截止阀11关闭，第一电磁截止阀10开启，蓄冷循环回路内的制冷剂在第一蒸发器3吸热并使蓄冷池2内蓄冷介质降温。在白天电价较高的时段，果蔬冷藏库通过夜间的蓄冷量对冷藏库降温，此时机械压缩制冷系统关闭，循环泵14开启带动载冷剂循环，载冷剂不断的将蓄冷池2内蓄冷介质的冷量输送至冷藏库1内。当蓄冷冷量不足以满足冷藏库1的热负荷需求时，启动蓄冷池供冷与制冷系统联合供冷，此时第二电磁截止阀11开启，第一电磁截止阀10关闭，循环泵开启，制冷系统与蓄冷池同时向冷藏库1提供冷量。上述技术方案虽然一定程度上实现了削峰填谷的目的，但是其并没有实现根据下一阶段的用电量数据来优化蓄冷箱的实际蓄冷量，导致蓄冷箱蓄冷过渡或者蓄冷不够，同样造成较大的电力费用和无效供冷的蓄冷材料损耗。

3、此外，相变材料作为一种储能材料，具有较高的能量密度高、温度恒定的特点，可大大减小蓄冷箱的体积，减少设备投入成本。相变蓄冷箱的核心技术在于内部的换热结构设计，与相变材料相变点小温度差实现谷电时段蓄冷和峰电时段释冷是其设计的关键技术，现有技术中的换热结构依旧存在换热时间长、效率低等缺点。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于潜热蓄冷的冷库冷能供给系统以及该系统的供给方法。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种基于潜热蓄冷的冷库冷能供给系统，所述系统包括

4、制冷循环系统、蓄冷循环系统以及释冷循环系统，所述制冷循环系统和所述蓄冷循环系统通过板式换热器相连，所述板式换热器的冷却介质入口和冷却介质出口接入所述制冷循环系统的第一循环管道，所述板式换热器的待冷切介质入口和待冷却介质出口连接于所述蓄冷循环系统的第二循环管道，所述蓄冷循环系统包括设于第二循环管道上的蓄冷箱；所述释冷循环系统包括制冷释冷循环管道以及第三循环管道，所述第三循环管道包括设于蓄冷箱前侧且并联于第二循环管道的第三循环部分管道，所述第三循环部分管道与第二循环管道形成第三循环管道；所述制冷释冷循环管道包括两端连接于所述第二循环管道上并与所述蓄冷箱的管道并联的制冷释冷部分管道，所述制冷释冷部分管道与第三循环管道形成制冷释冷循环管道。

5、一个优选的技术方案中，所述蓄冷箱采用多个蓄冷单元组成，每个所述蓄冷单元包括箱体以及设于箱体内的换热装置，所述换热装置包括设于箱体内的上部的总管以及列管式布置于所述总管下部的传热管，所述总管分为左右两侧相互独立的分液管和集液管，所述传热管为u型管体构造，所述传热管的一端与所述分液管连通，另一端与所述集液管连通，且多个传热管平行排列于总管上，所述总管内装载低温载冷剂；每个所述换热装置的分液管通过伸出于箱体外的连接管道连接于第二循环管道上的进液管，每个所述换热装置的集液管通过伸出于箱体外的连接管道连接于第二循环管道上的出液管，每一所述连接管道设有自动调节阀。

6、一个优选的技术方案中，每一所述换热装置内设有温度传感器；所述传热管由多段采用高密度聚乙烯材料添加石墨材料制成的管体相互衔接构成，相邻两段所述管体的连接端通过横向延展机构热熔成一体，所述横向延展机构包括中部的环体以及自环体外壁面中部向外延伸的椭圆形的导热板；

7、所述环体和导热板的表面均涂覆有复合石墨烯膜，所述膜的厚度为0.5-1.2mm，所述环体和导热板可采用高导热系数的铜合金材料制成；或者，所述环体和导热板采用石墨烯增强铜基复合材料制成。

8、一个优选的技术方案中，所述导热板的椭圆形长边朝向相邻的传热管，所述导热板一侧的长边侧沿设有弧形内凹的凹部，所述导热板另一侧的长边侧沿设有与所述凹部相匹配的弧形凸部；当相邻的传热管安装完毕后，相邻传热管管体上的导热板长边相互匹配连接。

9、一个优选的技术方案中，所述传热管的内壁面设有沿着内壁面螺旋环形的内换热翅片，外壁面设有外换热翅片，所述传热管内设有弹性螺旋环体构造的扰流器，所述扰流器的环体上套接有可上下摆动的小型叶片；所述导热板的板体均匀分布有多个通孔或者板体的两侧设有多个凸起的附换热翅片。

10、又一个优选的技术方案中，所述第二循环管道包括设于蓄冷箱进口端管道上的第三调节阀、从所述蓄冷箱出口且返回至板式换热器管道上的第五调节阀、以及设于所述第五调节阀前侧管道上的膨胀水箱以及变频水泵，所述制冷释冷循环管道的进口端连接于所述第三调节阀的后侧，所述制冷释冷循环管道的出口端连接于所述第五调节阀的后侧；

11、所述第三循环管道包括设于管道上的包含多个风机表冷器的释冷模块，所述第三循环管道的进口端连接于所述第五调节阀的后侧，出口端连接于所述第五调节阀的前侧。

12、一个优选的技术方案中，所述板式换热器对应待冷切介质入口的管道和对应待冷却介质出口的管道均设有节点监测组件，所述蓄冷箱的进口端和出口端的管道上设有节点监测组件，所述变频水泵的进口端和出口端的管道上设有节点监测组件，所述释冷模块进口端的管道上设有节点检测组件；所述节点检测组件包括膨胀节、压力表、温度计、检修阀以及流量计。

13、再一个优选的技术方案中，所述制冷循环系统的管道上包括依次联接的气液分离器、压缩机、油视镜、电磁阀、过滤器、油球阀、油分离器、风冷冷凝器、储液器、粗过滤器、视液镜、供液球阀、供液电磁阀以及热力膨胀阀，所述气液分离器连接于所述板式换热器的冷却介质出口，所述热力膨胀阀连接于所述板式换热器的冷却介质入口。

14、第二方面，本发明提供一种应用于上述系统的基于潜热蓄冷的冷库冷能供给方法，所述方法包括

15、检测当前电力所属状态，并根据所属状态值进行不同的蓄冷供冷方案的切换：

16、当前电力属于谷电状态且不需供冷时，制冷循环系统的第一循环管道、蓄冷循环系统的第二循环管道连通，蓄冷箱进行蓄冷；

17、当前电力属于谷电状态且需要供冷时，制冷循环系统的第一循环管道、蓄冷循环系统的第二循环管道以及释冷循环系统的冷释冷循环管道和第三循环管连通，蓄冷箱进行蓄冷，同时释冷模块进行释冷；

18、当前电力属于平电状态且需要供冷时，制冷循环系统的第一循环管道、释冷循环系统的冷释冷循环管道连通，释冷模块进行释冷；

19、当前电力属于峰电状态且需要供冷时，与蓄冷箱进口端和出口端的释冷循环系统的第三循环管道连通，释冷模块进行释冷；

20、当所述蓄冷箱进行蓄冷时，系统发出下一阶段的目标区域用电量预测请求并执行，进行下一用电时间段的用电量的预测，进而获取目标区域中不同的目标用电类型对应的用电量的预测结果；根据电力负荷量和预测结果获得冷库下一阶段的具体用电量数据，判断下一阶段冷库供冷状态下的预测用电量，根据预测用电量和冷库在对应阶段供冷实际需求电量计算获得缺口电量；基于缺口电量所能获取的供冷量数据以及每个蓄冷单元的供冷量数值判断蓄冷箱在下一阶段需要供冷的蓄冷单元的目标数量；控制蓄冷箱中目标数量的蓄冷单元的自动调节阀门开启，进行蓄冷。

21、一个优选的技术方案中，所述系统发出下一阶段的用电量预测请求并执行，获得下一阶段用电量的预测结果具体包括：

22、获取目标区域的发力设备的历史用电时序数据，并调用与冷库用电类型匹配的预先训练好的目标用电量预测模型；

23、采用频域编码器对所述历史用电时序数据进行特征提取，得到历史用电量数据对应的用电量特征；

24、将所述用电量特征输入至训练好的目标用电量预测模型，以通过所述目标用电量预测模型基于所述用电量特征，对未来预设时间内的用电量进行预测。

25、本发明提供的基于潜热蓄冷的冷库冷能供给系统解决传统载冷剂冷库蓄冷箱占地面积大、投入成本高、供冷温度变化大等问题，整体系统结构优化了各蓄冷释冷线路，使其在尽可能少的管道线路实现多模式的蓄冷释冷。第二方面系统通过蓄冷箱内部结构的设计加快传热管的传热效率、缩短进液时间以及缩短蓄冷时间；换热管采用高效的细通道换热结构，相变材料融化有效率100％，结合横向延展机构增强传热效率和降低压损。本发明再一方面采用的供给方法在蓄冷式冷库相变材料实现移峰填谷的基础上进一步优化了蓄能量的精准，从而降低用户运营电费。