一种智慧能源装置的制作方法

本实用新型涉及能源领域，尤其涉及一种智慧能源装置。

背景技术：

随着经济的高速发展，人类对能源的需求越来越大，人类在不断开发新能源的同时，提高能源的利用效率也是至关重要的。其中的关键点是各种新能源与老式能源的融合，尽可能的提高新能源的利用率，减少传统化石能源的使用。

目前，已有微电网的概念提出，微电网主要是通过将风力发电，太阳能集热等新式能源与小型的化石能源发电相结合。然而微电网仍然过于局限，对能源的控制仅仅体现在对电的控制上，忽略了热能、冷能等。当外界需要热能时，现有的微电网只能将太阳能集热等新式能源采集的热能转化成电能，然后在将电能转化成热能向外界提供，如此多次转换，能量的损失很大，导致能量浪费，降低了能源的使用效率。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种智慧能源装置，实现电、热、冷的协同供能和存储，提高了能源的使用效率。

本实用新型实施例提供了一种智慧能源装置，包括集电模块，集热模块，供热模块，供冷模块和控制模块；

所述集电模块与所述集热模块，所述供热模块，所述供冷模块和所述控制模块均相连，用于采集电能并为所述集热模块，所述供热模块，所述供冷模块和所述控制模块提供电能；

所述集热模块采集所述集电模块产生的废热并存储；

所述控制模块与所述集热模块和所述供热模块相连，用于将所述集热模块存储的热量传输至所述供热模块，进而控制所述供热模块向外界供热；

所述控制模块还与所述供冷模块相连，用于将所述集热模块存储的热量传输至所述供冷模块；并控制所述供冷模块将接收到的所述热量转换成冷能，进而控制所述供冷模块向外界供冷。

可选的，所述控制模块包括：数据采集与监视控制单元，与所述集电模块、所述集热模块、所述供热模块和所述供冷模块连接，用于实时监控所述集电模块和所述集热模块的能源来源数据，以及所述供热模块和所述供冷模块的能源消耗数据；

能源平衡单元，与所述数据采集与监视控制单元、所述集电模块、所述集热模块、所述供热模块和所述供冷模块均相连，用于根据所述能源来源数据和所述能源消耗数据控制所述智慧能源系统能源的供应和消耗保持平衡。

可选的，所述集电模块包括电能采集单元和电能存储单元；

所述电能采集单元与所述电能存储单元连接，所述电能存储单元与所述能源平衡装置连接；

所述电能采集单元包括可再生能源发电设备和化石能源发电设备；

所述可再生能源发电设备和化石能源发电设备分别与所述电能存储单元连接，所述化石能源发电设备与所述集热模块连接。

可选的，所述可再生能源供电设备包括风力发电设备、光伏发电设备、潮汐发电设备、波浪发电设备和生物质发电设备中的至少一种。

可选的，所述集热模块包括热能采集单元和第一热能存储单元；

所述热能采集单元和所述第一热能存储单元连接，所述热能存储单元与所述能源平衡单元连接。

可选的，所述集热模块还包括电能转换单元；

所述电能转换单元的一端与所述集电模块连接，另一端与所述第一热能存储单元连接，用于将所述集电模块存储的电能转换成热能并传输至所述第一热能存储单元进行存储。

可选的，所述热能采集单元包括太阳能集热器、废热采集设备、地热能源采集设备和空气热能源采集设备中的至少一种。

可选的，所述供热模块包括第二热能存储单元和热能输出单元；

所述第二热能存储单元与所述能源平衡单元和所述热能输出单元均连接。

可选的，所述供冷模块包括制冷机组、冷能存储单元和冷能输出单元；

所述制冷机组与所述能源平衡单元连接；

所述冷能存储单元与所述制冷机组和所述冷能输出单元均连接。

可选的，该智慧能源装置还包括热循环回收模块和冷循环回收模块；

所述热循环回收模块一端与所述供冷模块连接，另一端与所述能源平衡单元连接，用于回收所述供冷模块产生的废热；

所述冷循环回收模块一端与所述供热模块连接，另一端与所述能源平衡单元连接，用于回收所述供冷模块产生的废冷。

本实用新型实施例提供了一种智慧能源装置，通过将集电模块与集热模块，供热模块，供冷模块和控制模块均相连，使集电模块为整个智慧能源装置供电；通过将控制模块与集热模块和供热模块相连，控制模块与供冷模块相连，使控制模块控制集热模块采集的热量传输至供热模块向外界供热或传输至供冷模块向外界供冷；通过集热模块采集集电模块产生的废热并存储，避免能源的浪费。本实用新型解决了现有能源装置电、热、冷单独控制造成的能源浪费问题，实现了电、热、冷的协同供能和存储，提高了能源的使用效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的一种智慧能源装置。

图2为本实用新型实施例二提供的一种智慧能源装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

目前在大的电网上，风力发电，光伏发电由于各自的不稳定性等原因，与大电网融合的非常差。微电网因其体量小，相比于大电网容易控制，目前主要用于远离大陆的岛屿。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的一种智慧能源装置的结构示意图，参见图1，该智慧能源装置包括集电模块110，集热模块120，供热模块130，供冷模块140和控制模块150；

集电模块110与供热模块130，供冷模块140和控制模块150均相连，用于采集电能并为集热模块120，供热模块130，供冷模块140和控制模块150提供电能；

集热模块120采集集电模块110产生的废热并进行存储；

控制模块150与集热模块120和供热模块130相连，用于将集热模块120采集的热量传输至供热模块130，进而控制供热模块130向外界供热；

控制模块150还与供冷模块140相连，用于将集热模块120存储的热量传输至供冷模块140；并控制供冷模块140将接收到的热量转换成冷能，进而控制供冷模块140向外界供冷。

该智慧能源的工作原理为：

集电模块110采集电能为整个智慧能源装置供电，集热模块120采集热能并进行存储，当外界需要供热时，控制模块150根据供热的需求控制集热模块120传输一部分热能至供热模块130向外界供热；当外界需要供冷时，控制模块150根据供冷的需求控制集热模块120传输一部分热能至供冷模块130，供冷模块130将热能转化成冷能后向外界供冷。集电模块110在工作过程中，会产生一定的废热，因此将集电模块110与集热模块120连接，收集集电模块110产生的废热并进行存储。

本实用新型实施例提供了一种智慧能源装置，通过将集电模块110与集热模块120，供热模块130，供冷模块140和控制模块150均相连，使集电模块110为整个智慧能源装置供电；通过将控制模块150与集热模块120和供热模块130相连，控制模块150与供冷模块140相连，使控制模块150控制集热模块120采集的热量传输至供热模块130向外界供热或传输至供冷模块140向外界供冷；通过集热模块120采集集电模块110产生的废热并进行存储，避免能源的浪费。本实用新型解决了现有能源装置电、热、冷单独控制造成的能源浪费问题，实现了电、热、冷的协同供能和存储，提高了能源的使用效率。

需要说明的是，该智慧能源装置还包括多个开关阀门(图中未示出)，可选为电磁阀，开关阀门串联于集电模块110、集热模块120，供热模块130，供冷模块140和控制模块150之间，控制模块150与各开关阀门电连接，根据能源的供应量和需求量控制开关阀门开启或闭合。

实施例二

图2为本实用新型实施例二提供的一种智慧能源装置，参见图2，在上述各实施例的基础上，可选地，将智慧能源装置优化为：

控制模块150包括数据采集与监视控制单元151，与集电模块110、集热模块120、供热模块130和供冷模块140连接，用于实时监控集电模块110和集热模块120的能源来源数据，以及供热模块130和供冷模块140的能源消耗数据；

能源平衡单元152，与数据采集与监视控制单元151、集电模块110、集热模块120、供热模块130和供冷模块140均相连，用于根据能源来源数据和能源消耗数据控制智慧能源系统能源的供应和消耗保持平衡。

在本实施例中，通过设置控制模块150包括数据采集与监视控制单元151和能源平衡单元152，可实现智慧能源装置的远程监控与控制功能，当可再生能源提供的热能可以满足外界的供热和供冷时，控制不使用化石能源，当可再生能源提供的热能无法满足外界的供冷和供热时，控制使用化石能源供能进行补充，可实现增加可再生能源的利用效率，减小化石能源的使用；通过控制模块150根据能源来源数据和能源消耗数据合理分配能源以达到冷热供应的平衡，可实现减少能源的流失，达到生活舒适度高的同时资源消耗最小。

其中，数据采集与监控控制单元151可选为SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，数据采集与监视控制)系统。SCADA系统是以计算机为基础的数据传输系统与电力自动化监控系统，主要包括监控计算机、远程终端单元(RTU)、可编辑逻辑器件(PLC)、通信基础设施和人机界面等，可广泛应用于电力等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。本实用新型实施例通过设置数据采集与监控控制单元151，可实现集电模块110和集热模块120的能源来源数据，以及供热模块130和供冷模块140的能源消耗数据的采集与监控。

在图2中，示例性的，数据采集与监控控制单元151可选为与集电模块110、集热模块120、供热模块130和供冷模块140无线连接，这仅是本实用新型的一个具体示例，而非对本实用新型的限制。

可选的，能源平衡单元152包括热平衡机组，热平衡机组与数据采集与监控控制单元151、集热模块120、供热模块130和供冷模块140均相连，实现热能的需求和消耗保持平衡，保证系统的稳定性。

请继续参见图2，在上述各实施例的基础上，进一步地，可以将智慧能源装置优化为：

集电模块110包括电能采集单元111和电能存储单元112；电能采集单元111与电能存储单元112连接，电能存储单元112与能源平衡单元152连接；电能采集单元111包括可再生能源发电设备113和化石能源发电设备114；可再生能源发电设备113和化石能源发电设备114分别与电能存储单元112连接，化石能源发电设备114与集热模块120连接。

其中，可再生能源发电设备113根据应用地区的实际情况可选为风力发电设备、光伏发电设备、潮汐发电设备、波浪发电设备和生物质发电设备中的一种或多种，在图2中，示例性地，可再生能源的发电设备113包括风力发电设备115、光伏发电设备116、潮汐发电设备117，这仅是本实用新型的一个具体示例，而非对本实用新型的限制。

化石能源发电设备114根据应用地区的实际情况可选为煤、燃气、油等火力发电等。当可再生能源发电设备113提供的电能足以满足系统的电力需求时，化石能源发电设备114停止工作；当可再生能源发电设备113提供的电能无法满足该智慧能源装置的电力需求时，化石能源发电设备114可辅助可再生能源发电设备113提供电能，提高电力的稳定性。在化石能源发电设备114工作时，会产生废热，将化石能源发电设备114与集热模块120连接，可将化石能源发电设备114工作时产生的废热存储再利用，提高能源的利用率，实现充分利用可再生能源为该智慧能源装置供能，降低不可再生能源的开发和利用。

可选的，电能存储单元112可以为蓄电池，超级电容器，飞轮储能等，设置电能存储单元112可以保持该智慧能源装置的稳定性，以及对可再生能源应用的调控。

请继续参见图2，在上述各实施例的基础上，进一步地，还可以将该智慧能源装置优化为：

集热模块120包括热能采集单元121和第一热能存储单元122；热能采集单元121和热能存储单元122连接，第一热能存储单元122与能源平衡单元152连接。

其中，热能采集单元121根据应用地区的实际情况可选为包括太阳能集热器、废热采集设备、地热能源采集设备和空气热能源采集设备中的一种或多种，在图2中，示例性的，热能采集单元121包括太阳能集热器123和废热采集设备124，这仅是本实用新型的一个具体示例，而非对本实用新型的限制。

可选的，第一热能存储单元122可选为储热罐，储热罐的大小可根据应用地区的实际情况进行选择。

需要说明的是，在实际应用中，可能存在部分地区的可再生能源并不丰富，通过可再生能源采集的热量无法满足外界的供热和供冷需求，因此，在上述各实施例的技术上，进一步地，集热模块120还包括电能转换单元125；电能转换单元125的一端与集电模块110连接，另一端与第一热能存储单元122连接，用于将集电模块110存储的电能转换成热能并传输至第一热能存储单元122进行存储。通过这样的设置，可以实现充分利用可再生能源的基础上，保证外界的供热和供冷需求，更好地实现该智慧能源装置电、热、冷的协同供能。

请继续参见图2，在上述各实施例的基础上，进一步地，还可以将该智慧能源装置优化为：

供热模块130包括第二热能存储单元131和热能输出单元132；第二热能存储单元131与能源平衡单元152和热能输出单元132均连接。

供冷模块140包括制冷机组141、冷能存储单元142和冷能输出单元143；制冷机组141与能源平衡单元152连接；冷能存储单元142与制冷机组141和冷能输出单元143均连接。

其中，供热模块130实现为外界供热，通过设置第二热量存储单元131可进一步提高该智慧能源装置供热的稳定性。供冷模块140通过利用热能制冷，其中的制冷机组141可选为溴化锂机组，设置冷能存储单元142可进一步提高该智慧能源装置供冷的稳定性。

进一步地，请参见图2，该智慧能源装置还可以包括热循环回收模块210和冷循环回收模块220；热循环回收模块210一端与供冷模块140连接，另一端与能源平衡单元152连接，用于回收供冷模块140产生的废热；冷循环回收模块220一端与供热模块130连接，另一端与能源平衡单元152连接，用于回收所述供冷模块140产生的废冷。通过设置热循环回收模块210和冷循环回收模块220可以将供冷模块140产生的废热和供热模块130产生的废冷回收至能源平衡单元152再次循环利用，充分利用了热能和冷能，实现能源利用更高效更环保。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。