电热耦合能源路由系统、方法和供热系统与流程

本技术涉及能源转换耦合路由，特别是涉及电热耦合能源路由系统、方法和供热系统。

背景技术：

1、目前，分布式能源系统领域中已有部分技术涉及储能、储热及空气源热泵等单元的集成应用。能够通过将光伏、储能电池、储热装置与空气源热泵进行组合，通过软件层面的能源调度与微电网控制策略，实现多能源的协同供能。

2、然而，现有技术并未针对高寒高海拔地区的特殊工况进行专门设计，这会导致当空气源热泵在低温环境下运行时，空气源热泵蒸发器表面易结霜，引起分布式能源系统的蒸发能力衰减、制热效率下降甚至停机，这就导致会存在低温高寒环境下能源系统供能能力下降的问题。

3、针对相关技术中存在低温环境下能源系统供能能力下降的问题，目前还没有提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、在本实施例中提供了一种电热耦合能源路由系统、方法和供热系统，以解决相关技术中存在低温环境下能源系统供能能力下降的问题。

2、第一个方面，在本实施例中提供了一种电热耦合能源路由系统，包括：集装箱体和旁路风道；所述集装箱体包括输入接口、直流储能模块、空气源热泵、炭块储热模块、公共直流母线以及输出接口；所述旁路风道的入口与所述炭块储热模块的出口相连，所述旁路风道的出口与空气源热泵的蒸发器入口相连；其中：

3、所述输入接口，用于接收直流电能，并将所述电能输送至所述公共直流母线；

4、所述直流储能模块，用于储存所述公共直流母线中的电能，并与所述公共直流母线之间进行双向电能交换；

5、所述空气源热泵，用于从所述公共直流母线获取电能，将所述电能转换为热能，并通过所述输出接口输出热能；

6、所述炭块储热模块，用于将从所述公共直流母线获取的电能转换为热能，对所述炭块储热模块内的空气进行加热，得到加热后的空气；

7、所述旁路风道，用于将所述加热后的空气从所述炭块储热模块输送至所述蒸发器入口；

8、所述公共直流母线，用于将所述输入接口和所述直流储能模块产生的直流电能传输至所述空气源热泵、所述炭块储热模块及所述输出接口。

9、在其中的一些实施例中，所述炭块储热模块包括电加热单元和换热流道；所述电加热单元的输入端与所述公共直流母线连接；所述换热流道的出口与所述旁路风道的入口连接；其中：

10、所述电加热单元，用于将从所述公共直流母线获取的电能转换为热能，对所述炭块储热模块内的固态炭基材料进行加热储热；

11、所述换热流道，用于将所述固态炭基材料储存的热量传递至所述换热流道内的空气中。

12、在其中的一些实施例中，所述电热耦合能源路由系统还包括控制系统和全直流变流器；所述控制系统和所述全直流变流器置于所述集装箱体内，其中：

13、所述控制系统，用于监测所述电热耦合能源路由系统的状态并控制所述炭块储热模块；

14、所述全直流变流器，用于将所述公共直流母线上的直流电转换为交流电并输出。

15、在其中的一些实施例中，所述旁路风道上设置有旁路风机；其中：

16、所述旁路风机，用于通过所述控制系统控制所述旁路风机，当所述空气源热泵的蒸发器达到预设的除霜条件时，所述控制系统开启所述旁路风机，将所述加热后的空气引入所述蒸发器进行除霜。

17、在其中的一些实施例中，所述电热耦合能源路由系统还包括辅助热管理结构；所述辅助热管理结构包括隔热层、空气间隔层以及定向散热通道；所述辅助热管理结构将所述电热耦合能源路由系统划分为储热区域、变流区域以及控制区域；

18、所述隔热层，设置于所述储热区域与所述变流区域之间、以及所述变流区域与所述控制区域之间，用于阻隔热量在不同区域之间的传递；

19、所述空气间隔层，设置于所述隔热层之间或所述隔热层与区域边界之间，用于形成热阻隔间隙；

20、所述定向散热通道，分别与所述储热区域、变流区域及控制区域连通，用于将各区域内产生的热量定向排出至所述集装箱体外部。

21、在其中的一些实施例中，所述公共直流母线中包括直流汇流单元和直流母线单元；其中：

22、所述直流汇流单元，用于将多路直流输入进行汇流处理，输出单路直流电至所述直流母线单元；

23、所述直流母线单元，用于为接入的各直流设备提供直流电能传输通道。

24、在其中的一些实施例中，所述输入接口包括外部风机接口、外部光伏接口以及外部直流新能源接口；其中：

25、所述外部风机接口，用于接入外部风机产生的直流电能，并输送至所述公共直流母线；

26、所述外部光伏接口，用于接入外部光伏产生的直流电能，并输送至所述公共直流母线；

27、所述外部直流新能源接口，用于接入外部直流新能源设备产生的直流电能，并输送至所述公共直流母线。

28、第二个方面，在本实施例中提供了一种电热耦合能源路由加热方法，用于第一个方面中任一项所述的电热耦合能源路由系统；所述方法包括：

29、获取室内温度、环境温度及用户数据；

30、根据所述用户数据选择合适的时间对炭块储热模块进行预加热，得到加热后的空气；

31、实时监测所述室内温度与预设室内温度阈值的偏差，并根据所述偏差调节空气源热泵的输出功率；

32、当所述环境温度低于预设环境温度阈值或检测到空气源热泵的蒸发器结霜时，开启旁路风道，将所述加热后的空气引导至所述蒸发器的入口进行除霜。

33、在其中的一些实施例中，所述根据所述用户数据选择合适的时间对炭块储热模块进行预加热，得到加热后的空气，包括：

34、根据电热耦合能源路由的使用规律建立预测模型；

35、通过所述预测模型预测对所述电热耦合能源路由的用能需求；

36、在所述用能需求高于第一预设用能需求时，启动所述炭块储热模块进行预加热，得到加热后的空气；

37、在所述用能需求低于第二预设用能需求时，关闭所述炭块储热模块。

38、第三个方面，在本实施例中提供了一种供热系统，所述供热系统包括供热管网以及如第一个方面中任一项所述的电热耦合能源路由系统；

39、所述电热耦合能源路由系统的热风输出接口和/或热水输出接口与所述供热管网连接，用于向用户侧提供热能。

40、与相关技术相比，在本实施例中提供的电热耦合能源路由系统、方法和供热系统。电热耦合能源路由系统包括：集装箱体和旁路风道；集装箱体包括输入接口、直流储能模块、空气源热泵、炭块储热模块、公共直流母线以及输出接口；旁路风道的入口与炭块储热模块的出口相连，旁路风道的出口与空气源热泵的蒸发器入口相连；其中：输入接口，用于接收直流电能，并将电能输送至公共直流母线；直流储能模块，用于储存公共直流母线中的电能，并与公共直流母线之间进行双向电能交换；空气源热泵，用于从公共直流母线获取电能，将电能转换为热能，并通过输出接口输出热能；炭块储热模块，用于将从公共直流母线获取的电能转换为热能，对炭块储热模块内的空气进行加热，得到加热后的空气；旁路风道，用于将加热后的空气从炭块储热模块输送至蒸发器入口；公共直流母线，用于将输入接口和直流储能模块产生的直流电能传输至空气源热泵、炭块储热模块及输出接口。通过设置旁路风道将炭块储热模块的加热后的空气直接引导至空气源热泵的蒸发器入口，实现了对蒸发器的主动除霜与低温辅助加热，从而提升了系统在高寒环境下的供能稳定性，提高低温环境下能源系统供能能力。

41、本技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他特征、目的和优点更加简明易懂。