基于石墨蓄热的智慧供热系统及供热方法

技术领域

本发明涉及基于石墨蓄热的智慧供热系统及供热方法。

背景技术

传统的化石燃料曾在过往的人类发展历史上发挥了巨大的作用，但面对日益增长的能源品位要求和环境保护要求，化石燃料已无可避免的遇到了瓶颈。

近年来，以风电和太阳能等清洁能源得到了迅速的发展，其资源丰富，对自然环境友好，且随着新技术和新材料的发展，其工艺手段和成本也得到了极大的优化，对广泛实施起到了推动性作用。然而，清洁能源的发电时段和时长仍存在着不确定性和间歇性，因此对电网造成了一定的负荷冲击和调度上的不确定性。

火电机组供热电厂一方面承担着电力供应的任务，另一方面还承担着地方供热的任务。现有的供热系统智慧化、智能化程度低，对自然环境具有较大的负面影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中供热系统智慧化、智能化程度低，对自然环境具有较大负面影响的缺陷，提供一种提高供热系统数字化、信息化、智慧化，通过对电能或清洁来源的电能的利用，实现对以火电电厂热源的解裂，以逐步实现供热电气化或供热来源为清洁能源的低碳化的安全的基于石墨蓄热的智慧供热系统及供热方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种基于石墨蓄热的智慧供热系统，所述智慧供热系统包括一石墨蓄热模块、一处理模块、一云端模块以及一加热模块，

所述云端模块用于根据当前时间、天气预报以及供热计划生成一供热策略；

所述处理模块用于获取云端模块发送供热策略，并根据所述供热策略向所述加热模块发送控制信号；

所述加热模块用于根据所述控制信号利用谷电电能加热所述石墨蓄热模块中的石墨；

所述处理模块还用于根据供热策略控制所述石墨蓄热模块进行换热。

较佳地，所述智慧供热系统还包括一太阳能模块以及一蓄电池，

所述蓄电池用于存储太阳能模块传输的电能；

所述加热模块用于根据所述控制信号利用谷电电能以及蓄电池电能加热所述石墨蓄热模块中的石墨。

较佳地，所述供热策略中包括一输出总功率，

对于一预设时段的输出总功率，所述云端模块用于判断输出总功率是否被预设时段的谷电电能的输入总功率满足，若是则计算谷电电能加热所述石墨的加热时长，若否则利用预设时段内的全部谷电电能加热所述石墨并计算平电电能加热所述石墨的加热时长，所述供热策略包括谷电电能及平电电能加热所述石墨的加热时长。

较佳地，对于一预设时段的输出总功率，所述云端模块用于判断输出总功率是否被预设时段的谷电电能、平电电能的输入总功率满足，若是则利用预设时段内的全部谷电电能加热所述石墨并计算平电电能加热所述石墨的加热时长，若否利用预设时段内的全部谷电电能、平电电能加热所述石墨并计算峰电电能加热所述石墨的加热时长，所述供热策略包括平电电能及峰电电能加热所述石墨的加热时长。

较佳地，所述智慧供热系统包括一燃气锅炉，

对于一预设时段的输出总功率，所述云端模块用于判断输出总功率是否被预设时段的谷电电能的输入总功率满足，若是则计算谷电电能加热所述石墨的加热时长，若否则根据经济性计算平电或峰电电能输入功率与燃气锅炉输入功率的配比，利用预设时段内的全部谷电电能以及所述配比的能源加热所述石墨，所述供热策略包括所述配比。

较佳地，所述供热计划包括一燃气使用对照表，所述燃气对照表以预设时段的时长为单位且每一单位对应一根据供热周期中天气的变化、一年中的燃气阶梯价格以及历史燃气使用量数据库规划的单位燃气消耗量，

对于一目标预设时段的输出总功率，所述云端模块用于判断输出总功率是否被目标预设时段的谷电电能的输入总功率满足，

若是则计算谷电电能加热所述石墨的加热时长，

若否则根据目标预设时段对应的单位燃气消耗量和燃气分配值之和的价格与平电或峰电电能消耗的价格做比较，生成平电或峰电电能实际消耗量对应的输入功率与燃气实际消耗量对应的输入功率的配比，并利用目标预设时段内的全部谷电电能以及所述配比的能源加热所述石墨，所述燃气分配值为目标预设时段之前的燃气消耗量总量减燃气实际使用量的所得值根据极端天气持续时长分配所得的数值。

较佳地，所述智慧供热系统包括若干供热节点，每一供热节点包括一个所述石墨蓄热模块、一个所述处理模块、一个所述云端模块以及一个所述加热模块，一个所述燃气锅炉对应若干供热节点，燃气锅炉与供热节点的输出管网连接。

较佳地，对于一预设时段的输出总功率，所述云端模块用于判断输出总功率是否被预设时段的谷电电能的输入总功率满足，若是则利用谷电电能加热所述石墨，并根据石墨当前温度以及石墨加热速度曲线计算在预设时段中谷电电能结束时刻石墨达到预设最高温度的加热策略，所述供热策略包括所述加热策略。

较佳地，所述石墨内设有若干串联设置的换热管组，每一换热管组与供热管网的输出管网之间设有电磁阀，

所述处理模块用于获取所述石墨的当前温度，并根据当前温度获取一组换热管组的电磁阀开启时长；

所述处理模块还用于根据电磁阀开启时长依次控制换热管组进行换热。

本发明还提供一种供热方法，所述供热方法用于如上所述的智慧供热系统。

符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明能够提高供热系统数字化、信息化、智慧化，通过对电能或清洁来源的电能的利用，实现对以火电电厂热源的解裂，以逐步实现供热电气化或供热来源为清洁能源的低碳化。

附图说明

图1为本发明实施例1的智慧供热系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

参见图1，本实施例提供一种基于石墨蓄热的智慧供热系统，所述智慧供热系统包括一石墨蓄热模块11、一处理模块12、一云端模块13以及一加热模块14。

所述云端模块用于根据当前时间、天气预报以及供热计划生成一供热策略；

所述处理模块用于获取云端模块发送供热策略，并根据所述供热策略向所述加热模块发送控制信号；

所述加热模块用于根据所述控制信号利用谷电电能加热所述石墨蓄热模块中的石墨；

所述处理模块还用于根据供热策略控制所述石墨蓄热模块进行换热。

进一步地，所述智慧供热系统还包括一太阳能模块以及一蓄电池，

所述蓄电池用于存储太阳能模块传输的电能；

所述加热模块用于根据所述控制信号利用谷电电能以及蓄电池电能加热所述石墨蓄热模块中的石墨。

具体地，所述供热策略中包括一输出总功率，所述输出总功率是指供热系统对供热管网的输出总功率。

对于一预设时段的输出总功率，所述云端模块用于判断输出总功率是否被预设时段的谷电电能的输入总功率满足：

若是则计算谷电电能加热所述石墨的加热时长；

若否则利用预设时段内的全部谷电电能加热所述石墨并计算平电电能加热所述石墨的加热时长；

其中，所述供热策略包括谷电电能及平电电能加热所述石墨的加热时长。

进一步地，对于一预设时段的输出总功率，所述云端模块用于判断输出总功率是否被预设时段的谷电电能、平电电能的输入总功率满足：

若是则利用预设时段内的全部谷电电能加热所述石墨并计算平电电能加热所述石墨的加热时长；

若否利用预设时段内的全部谷电电能、平电电能加热所述石墨并计算峰电电能加热所述石墨的加热时长；

其中，所述供热策略包括平电电能及峰电电能加热所述石墨的加热时长。

进一步地，所述智慧供热系统包括一燃气锅炉。

对于一预设时段的输出总功率，所述云端模块用于判断输出总功率是否被预设时段的谷电电能的输入总功率满足：

若是则计算谷电电能加热所述石墨的加热时长；

若否则根据经济性计算平电或峰电电能输入功率与燃气锅炉输入功率的配比，利用预设时段内的全部谷电电能以及所述配比的能源加热所述石墨；

其中，所述供热策略包括所述配比。

进一步地，除了考虑当前能源的消耗，还要考虑一段时间内的能源总消耗。

所述供热计划包括一燃气使用对照表，所述燃气对照表以预设时段的时长为单位且每一单位对应一根据供热周期中天气的变化、一年中的燃气阶梯价格以及历史燃气使用量数据库规划的单位燃气消耗量。

例如每一预设时段为两天，根据历史测量数据可以生成一个10月至第二年4月的燃气使用对照表，一般情况下10月和4月所消耗的能源相对较低。

当出现极端天气时，谷电电能无法满足供热需求时，利用低阶梯价格的燃气量进行燃气补给。

同时不仅需要考虑应对当前极端天气，还需要考虑未来极端天气的到来，做好能源的划分，节省能源的消耗并提高经济性。

对于一目标预设时段的输出总功率，所述云端模块用于判断输出总功率是否被目标预设时段的谷电电能的输入总功率满足，

若是则计算谷电电能加热所述石墨的加热时长，

若否则根据目标预设时段对应的单位燃气消耗量(根据燃气使用对照表查询获取)和燃气分配值之和的价格与平电或峰电电能消耗的价格做比较，生成平电或峰电电能实际消耗量对应的输入功率与燃气实际消耗量对应的输入功率的配比，并利用目标预设时段内的全部谷电电能以及所述配比的能源加热所述石墨，所述燃气分配值为目标预设时段之前的燃气消耗量总量减燃气实际使用量的所得值根据极端天气持续时长分配所得的数值。

进一步地，所述智慧供热系统包括若干供热节点，每一供热节点包括一个所述石墨蓄热模块、一个所述处理模块、一个所述云端模块以及一个所述加热模块，一个所述燃气锅炉对应若干供热节点，燃气锅炉与供热节点的输出管网连接。

具体地，对于一预设时段的输出总功率，所述云端模块用于判断输出总功率是否被预设时段的谷电电能的输入总功率满足：

若是则利用谷电电能加热所述石墨，并根据石墨当前温度以及石墨加热速度曲线计算在预设时段中谷电电能结束时刻石墨达到预设最高温度的加热策略，所述供热策略包括所述加热策略。

所述石墨内设有若干串联设置的换热管组，每一换热管组与供热管网的输出管网之间设有电磁阀。

所述处理模块用于获取所述石墨的当前温度，并根据当前温度获取一组换热管组的电磁阀开启时长。

所述处理模块还用于根据电磁阀开启时长依次控制换热管组进行换热。

利用上述智慧供热系统，本实施例还提供一种供热方法，包括：

所述云端模块根据当前时间、天气预报以及供热计划生成一供热策略；

所述处理模块获取云端模块发送供热策略，并根据所述供热策略向所述加热模块发送控制信号；

所述加热模块根据所述控制信号利用谷电电能加热所述石墨蓄热模块中的石墨；

所述处理模块根据供热策略控制所述石墨蓄热模块进行换热；

换热管换热后利用换热器输出热能。

进一步地，所述供热方法包括：

所述蓄电池存储太阳能模块传输的电能；

所述加热模块根据所述控制信号利用谷电电能以及蓄电池电能加热所述石墨蓄热模块中的石墨。

具体地，所述云端模块根据当前时间、天气预报以及供热计划生成一供热策略包括：

对于一预设时段的输出总功率，所述云端模块判断输出总功率是否被预设时段的谷电电能的输入总功率满足，若是则计算谷电电能加热所述石墨的加热时长，若否则利用预设时段内的全部谷电电能加热所述石墨并计算平电电能加热所述石墨的加热时长，所述供热策略包括谷电电能及平电电能加热所述石墨的加热时长。

具体地，所述云端模块根据当前时间、天气预报以及供热计划生成一供热策略包括：

对于一预设时段的输出总功率，所述云端模块判断输出总功率是否被预设时段的谷电电能、平电电能的输入总功率满足，若是则利用预设时段内的全部谷电电能加热所述石墨并计算平电电能加热所述石墨的加热时长，若否利用预设时段内的全部谷电电能、平电电能加热所述石墨并计算峰电电能加热所述石墨的加热时长，所述供热策略包括平电电能及峰电电能加热所述石墨的加热时长。

具体地，所述云端模块根据当前时间、天气预报以及供热计划生成一供热策略包括：

对于一预设时段的输出总功率，所述云端模块判断输出总功率是否被预设时段的谷电电能的输入总功率满足，若是则计算谷电电能加热所述石墨的加热时长，若否则根据经济性计算平电或峰电电能输入功率与燃气锅炉输入功率的配比，利用预设时段内的全部谷电电能以及所述配比的能源加热所述石墨，所述供热策略包括所述配比。

具体地，所述云端模块根据当前时间、天气预报以及供热计划生成一供热策略包括：

所述供热计划包括一燃气使用对照表，所述燃气对照表以预设时段的时长为单位且每一单位对应一根据供热周期中天气的变化、一年中的燃气阶梯价格以及历史燃气使用量数据库规划的单位燃气消耗量，

对于一目标预设时段的输出总功率，所述云端模块判断输出总功率是否被目标预设时段的谷电电能的输入总功率满足，

若是则计算谷电电能加热所述石墨的加热时长，

若否则根据目标预设时段对应的单位燃气消耗量和燃气分配值之和的价格与平电或峰电电能消耗的价格做比较，生成平电或峰电电能实际消耗量对应的输入功率与燃气实际消耗量对应的输入功率的配比，并利用目标预设时段内的全部谷电电能以及所述配比的能源加热所述石墨，所述燃气分配值为目标预设时段之前的燃气消耗量总量减燃气实际使用量的所得值根据极端天气持续时长分配所得的数值。

所述智慧供热系统包括若干供热节点，每一供热节点包括一个所述石墨蓄热模块、一个所述处理模块、一个所述云端模块以及一个所述加热模块，一个所述燃气锅炉对应若干供热节点，燃气锅炉与供热节点的输出管网连接。

具体地，所述云端模块根据当前时间、天气预报以及供热计划生成一供热策略包括：

对于一预设时段的输出总功率，所述云端模块判断输出总功率是否被预设时段的谷电电能的输入总功率满足，若是则利用谷电电能加热所述石墨，并根据石墨当前温度以及石墨加热速度曲线计算在预设时段中谷电电能结束时刻石墨达到预设最高温度的加热策略，所述供热策略包括所述加热策略。

所述石墨内设有若干串联设置的换热管组，每一换热管组与供热管网的输出管网之间设有电磁阀，供热方法包括：

所述处理模块获取所述石墨的当前温度，并根据当前温度获取一组换热管组的电磁阀开启时长；

所述处理模块根据电磁阀开启时长依次控制换热管组进行换热。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。