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上海电力大学—— 太阳能+空气源热泵的智能热网

2020.04.27 来自:上电智能微网校园

不同于往常的热水系统使用锅炉加热,上海电力大学临港校区每一栋宿舍顶都安装了空气源热泵与太阳能集热器组合的热水系统,并采用微电脑自动化控制。它将原本不能直接利用的低位热能——空气中的热量通过少量电能驱动压缩机转换为可以利用的高位热能来加热水,从而节省了大量的高位热源。



空气源热泵与传统的电加热或者锅炉加热相比,能够节省75%的能量,同时也没有有害烟气的排放问题,与校区“节能、绿色”的主题完美契合。而太阳能集热器与空气源热泵相结合,完美地预防了空气源热泵在用热水高峰期,所需能量可能不足的问题,将分散的太阳能收集起来,保证学生们的热水能够持续、稳定地供应,也在一定程度上缓解了校区内因人数众多而用电压力大的问题。在经济方面,太阳能与空气能产品都不易损坏,寿命至少在十年以上,而基本热源则都是免费的,所以经济成本低廉。


智慧校园分布式光伏发电技术


目前,我国光伏发电运营模式主要以光伏电量全额上网的统购统销模式为主,其次是电源投资方与用户不是同一法人的合同能源管理模式,用户自建的自发自用模式应用最少。从投资主体来看,统购统销模式以发电集团和光伏电源生产企业为主;合同能源管理模式主要是国家支持的金太阳工程,以工业园区、高新科技园区、经济开发区、集中应用示范区为主;自发自用模式主要是国家支持的金太阳工程,以楼宇示范项目、校园、生态城和工业用户为主。


上海电力大学光伏装机容量介绍


接入公共电网的并网方案主要适用于在统购统销运营模式的光伏发电,公共连接点为公共电网配电箱/线路,公共电网配电室或箱变低压母线,并网点和产权分界点在同一点,接线示意图如图1所示。该方案分单点接入和多点接入两种情况,计量简单,便于维护、调度和管理。


图一 分布式光伏并网方案1


接入用户电网的并网方案主要适用于合同能源管理模式和自发自用模式,接入点为用户配电箱/ 线路,用户配电室或箱变低压母线,并网点和产权分界点不在同一点,接线示意图如图3.2.3所示。在该方案中,以每栋楼屋顶光伏电源为单元,进入楼内低压用户配电箱,以每栋楼内配电箱低压入口处为并网点,再通过低压线路接入附近区域内的公共电网。


图二 分布式光伏并网方案2


智慧校园太阳能集热技术


在电力大学新校区,采用了空气源热泵和太阳能集热技术,打造了一个集安全、环保、低廉的极致能源利用体验。


首先,太阳能集热器可以将太阳辐射能转换为热能。其次,空气源热泵以无处不在的空气中的能量作为主要动力,通过少量电能驱动压缩机运转,实现能量的转移,利用蒸汽压缩制冷循环工作原理,以环境空气为热(冷)源制取热(冷)风或者热(冷)水。通过完美两者的结合,将每个人身边的自然能量进行转移、置换、应用,以满足校区的日常需求。



电能的自给自足在整个上海电力大学校区内,都配置光伏发电、风力发电等新能源分布式发电系统及储能系统。这些新能源将承担校区17%的电力供应,避免了断电、离网对数据存储、安全监控等服务的消极影响,同时,校区大量人员用电的压力也进一步得到缓解。临港新校区是风光储一体化智能微电网系统,包含分布于23个建筑屋面的2兆瓦光伏发电及一台300kW风力发电等新能源分布式发电系统。为了确保在外部供电系统失电的情况下,微电网能够继续保证信息中心机房重要负荷和2栋建筑部分普通负荷供电的需求,系统还配置有容量为100千瓦×2小时的磷酸铁锂电池、150千瓦×2小时的铅炭电池和100千瓦×10秒的超级电容储能设备。三种储能设备与学校的不间断电源相连,一并接入微网系统。



空气-空气型空气源热泵原理图见图3。它是在单冷型的空调器基础上发展的,一般来说,其作为夏季空调器的功能较好,热泵功能是辅助型的。通常是用用四通阀转换夏季空调工况和冬季供热工况,四通阀也可兼用于冬季除霜工况。风冷式室内换热是传统设计,但风冷式需要较高的出风温度, 风速是按照夏季工况制冷时设计的,冬天时人们不希望有较大风速(舒适度较差)。空气-空气型热泵最大的优点就是结构简单,安装方便。从原理上讲,空气-空气系统适于夏季空调,而不适合冬季供热。


图三 空气源热泵


水环热泵空调系统(water-loop heat pump air conditioning system)是水-空气热泵的一种应用方式。通过水环路将众多的水-空气热泵机组并联成一个以回收建筑物余热为主要特征的空调系统。该机组分为单冷型、热泵型、热水型 。根据项目的具体情况和使用地区可灵活选择。一般单冷型和热泵型机组在我国南方地区应用广泛, 运行效果比较理想


水环热泵空调系统由分散布置的空调机组 +冷却塔+冷却水泵+辅助热源(热泵型机组冬季使用)组成, 它是水(地)源空调系统的特殊形式 。在实际应用中因不受地理、地质等环境因素的影响而适合各类建筑 ,应用范围比较广泛。水环热泵机组是回收建筑物余热的一种空调形式,当建筑物的内区和外区达到热平衡时是最理想的运行模式,但实际应用中此类工程很少。所以在冬季一般需要设置辅助热源来满足制热 。水环热泵空调系统可利用的外部能源有太阳能、水(地表水、井水、河水等)、土壤能、空气等。这些能源具有资源无限、可再生、与生态环境和谐的特点。


图四 太阳能水环热泵系统




相关线下活动:


第十届光热发电中国聚焦大会2020(6月18-19日,中国北京)

第五届光热发电中东北非大会2020(9月9-10日,阿联酋迪拜)


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