本技術(shù)涉及供熱系統(tǒng)，尤其涉及一種固體氧化物燃料電池耦合空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、固體氧化物燃料電池是一種環(huán)保高效的供能方式，自身可實現(xiàn)熱電聯(lián)供，其發(fā)電也可用于驅(qū)動空氣源熱泵，組成耦合系統(tǒng)進(jìn)行供熱。但空氣源熱泵運(yùn)行調(diào)節(jié)方式會導(dǎo)致其電輸入功率頻繁變化，而固體氧化物燃料電池跟蹤負(fù)載、需求響應(yīng)能力較差，無法及時響應(yīng)，可能會造成耦合系統(tǒng)無法正常工作，不能保證穩(wěn)定供能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種固體氧化物燃料電池耦合空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)，以能夠?qū)崿F(xiàn)固體氧化物燃料電池耦合空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)可以高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種固體氧化物燃料電池耦合空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括固體氧化物燃料電池、空氣源熱泵、儲能電池、儲能電池管理單元、煙氣-水換熱器、儲水罐、控制中心；

3、所述固體氧化物燃料電池與所述空氣源熱泵、所述儲能電池、所述煙氣-水換熱器相連；所述煙氣-水換熱器與所述儲水罐連接；所述儲水罐還分別與用戶末端、所述空氣源熱泵連接；所述控制中心分別與所述固體氧化物燃料電池、所述空氣源熱泵、所述儲能電池、所述儲能電池管理單元連接；

4、所述固體氧化物燃料電池，用于利用天然氣和空氣，產(chǎn)生直流電，以及，向所述空氣源熱泵和所述儲能電池供直流電；

5、所述煙氣-水換熱器，用于將所述固體氧化物燃料電池排出的高溫?zé)煔馀c通過所述儲水罐的循環(huán)水進(jìn)行換熱，排放出低溫?zé)煔猓?/p>

6、所述儲水罐，用于存儲從所述空氣源熱泵換出的熱水；與所述煙氣-水換熱器通過余熱回收的熱水進(jìn)行換熱；將所述熱水向所述用戶末端輸送，以及，在所述用戶末端散熱后通過水泵回到所述空氣源熱泵，形成供熱循環(huán)；

7、所述空氣源熱泵，用于從空氣中吸收熱量，將所述熱量轉(zhuǎn)換為熱水，并將所述熱水向所述儲水罐傳輸；

8、所述儲能電池，用于存儲和釋放電能，以補(bǔ)償所述空氣源熱泵的電輸入功率需求的變化；

9、所述儲能電池管理單元，用于監(jiān)測所述儲能電池的剩余電量值并將所述儲能電池的剩余電量值傳輸給所述控制中心，以便所述控制中心根據(jù)所述儲能電池的剩余電量值對所述固體氧化物燃料電池的發(fā)電設(shè)備的輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，以及，根據(jù)所述控制中心基于所述空氣源熱泵與所述儲能電池之間的直流母線上的電壓u值所確定的指令控制所述儲能電池進(jìn)行充電或放電；

10、所述控制中心，用于監(jiān)測和調(diào)節(jié)所述系統(tǒng)中的所述固體氧化物燃料電池、所述空氣源熱泵、所述儲能電池、所述儲能電池管理單元的參數(shù)，確保所述系統(tǒng)的運(yùn)行。

11、可選的，所述空氣源熱泵包括：直流變頻壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥以及帶有直流風(fēng)機(jī)和電加熱除霜裝置的蒸發(fā)器；其中，所述直流變頻壓縮機(jī)分別與所述固體氧化物燃料電池、所述冷凝器、所述蒸發(fā)器、所述儲能電池、所述儲能電池管理單元連接；所述冷凝器分別與所述直流變頻壓縮機(jī)、所述儲水罐、所述用戶末端連接；所述膨脹閥分別與所述冷凝器、所述蒸發(fā)器連接；所述蒸發(fā)器分別與所述固體氧化物燃料電池、所述直流變頻壓縮機(jī)、所述膨脹閥連接。

12、可選的，所述帶有直流風(fēng)機(jī)和電加熱除霜裝置的蒸發(fā)器，用于利用制冷劑吸收空氣中的熱量，產(chǎn)生低溫、低壓的氣體，以及所述空氣源熱泵處于融霜模式時，利用直流電加熱除霜。

13、可選的，所述直流變頻壓縮機(jī)，用于將所述低溫、低壓的氣體進(jìn)行壓縮，生成高溫、高壓的氣體，以及用于當(dāng)所述用戶末端的溫度發(fā)生變化時，根據(jù)所述用戶末端的溫度變化情況調(diào)節(jié)所述直流變頻壓縮機(jī)的功率。

14、可選的，所述冷凝器，用于將所述高溫、高壓的氣體與所述用戶末端散熱后的冷水進(jìn)行換熱，形成高壓液體。

15、可選的，所述膨脹閥，用于將所述高壓液體轉(zhuǎn)換為低溫、低壓的液體或氣液混合物，重新進(jìn)入所述帶有直流風(fēng)機(jī)和電加熱除霜裝置的蒸發(fā)器。

16、可選的，所述儲水罐，具體用于存儲從所述冷凝器換出的熱水；與所述煙氣-水換熱器通過余熱回收的熱水進(jìn)行換熱；將所述熱水向所述用戶末端輸送，以及，在所述用戶末端散熱后通過水泵回到所述冷凝器，形成供熱循環(huán)。

17、可選的，所述控制中心，具體用于：

18、通過裝在所述用戶末端的室內(nèi)溫度監(jiān)測器監(jiān)測室內(nèi)溫度，當(dāng)監(jiān)測到所述室內(nèi)溫度t小于設(shè)定的第一溫度tl時，控制所述直流變頻壓縮機(jī)增大壓縮機(jī)頻率；若通過直流電壓監(jiān)測傳感器檢測到所述空氣源熱泵與所述儲能電池之間的直流母線上的電壓u低于預(yù)設(shè)的第一電壓ul時，則調(diào)用所述儲能電池管理單元控制所述儲能電池進(jìn)入放電模式；

19、當(dāng)利用所述儲能電池管理單元檢測到所述儲能電池的當(dāng)前的剩余電量值soc大于或等于預(yù)設(shè)的第一剩余電量值rl時，不對所述固體氧化物燃料電池的發(fā)電設(shè)備調(diào)節(jié)功率，保持其穩(wěn)定負(fù)荷運(yùn)行；當(dāng)所述儲能電池的當(dāng)前剩余電量值soc低于所述第一剩余電量值rl時，控制所述固體氧化物燃料電池的發(fā)電設(shè)備增大功率輸出。

20、可選的，所述控制中心，具體用于：

21、通過裝在所述用戶末端的室內(nèi)溫度監(jiān)測器監(jiān)測室內(nèi)溫度，當(dāng)監(jiān)測到所述室內(nèi)溫度t大于設(shè)定的第二溫度th時，控制所述直流變頻壓縮機(jī)減少壓縮機(jī)頻率；若通過直流電壓監(jiān)測傳感器檢測到所述空氣源熱泵與所述儲能電池之間的直流母線上的電壓u高于預(yù)設(shè)的第二電壓uh時，則發(fā)送充電指令至所述儲能電池管理單元，以便利用所述儲能電池管理單元控制所述儲能電池進(jìn)入充電模式；

22、當(dāng)利用所述儲能電池管理單元檢測到所述儲能電池的當(dāng)前的剩余電量值soc小于或等于預(yù)設(shè)的第二剩余電量值rh時，不對所述固體氧化物燃料電池的發(fā)電設(shè)備調(diào)節(jié)功率，保持其穩(wěn)定負(fù)荷運(yùn)行；當(dāng)所述儲能電池的當(dāng)前的剩余電量值soc高于所述第二剩余電量值rh時，控制所述固體氧化物燃料電池的發(fā)電設(shè)備降低功率輸出。

23、可選的，所述控制中心，具體用于：

24、當(dāng)所述空氣源熱泵開啟融霜模式時，控制所述空氣源熱泵中的所述直流變頻壓縮機(jī)、所述直流風(fēng)機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài)，以及，打開所述蒸發(fā)器的電加熱盤管，利用所述固體氧化物燃料電池和所述儲能電池為所述電加熱盤管供電；

25、當(dāng)所述空氣源熱泵的融霜操作結(jié)束，關(guān)閉所述蒸發(fā)器的電加熱盤管，同時啟動所述空氣源熱泵中的所述直流變頻壓縮機(jī)、所述直流風(fēng)機(jī)，以及，檢測所述空氣源熱泵與所述儲能電池之間的直流母線上的電壓u，根據(jù)所述空氣源熱泵與所述儲能電池之間的直流母線上的電壓u對所述固體氧化物燃料電池和所述儲能電池的功率變化和充放電模式進(jìn)行調(diào)控。

26、由上述技術(shù)方案可以看出，本技術(shù)提供了一種固體氧化物燃料電池耦合空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括固體氧化物燃料電池、空氣源熱泵、儲能電池、儲能電池管理單元、煙氣-水換熱器、儲水罐、控制中心；所述固體氧化物燃料電池與所述空氣源熱泵、所述儲能電池、所述煙氣-水換熱器相連；所述煙氣-水換熱器與所述儲水罐連接；所述儲水罐還分別與用戶末端、所述空氣源熱泵連接；所述控制中心分別與所述固體氧化物燃料電池、所述空氣源熱泵、所述儲能電池、所述儲能電池管理單元連接；所述固體氧化物燃料電池，用于利用天然氣和空氣，產(chǎn)生直流電，以及，向所述空氣源熱泵和所述儲能電池供直流電；所述煙氣-水換熱器，用于將所述固體氧化物燃料電池排出的高溫?zé)煔馀c通過所述儲水罐的循環(huán)水進(jìn)行換熱，排放出低溫?zé)煔?；所述儲水罐，用于存儲從所述空氣源熱泵換出的熱水；與所述煙氣-水換熱器通過余熱回收的熱水進(jìn)行換熱；將所述熱水向所述用戶末端輸送，以及，在所述用戶末端散熱后通過水泵回到所述空氣源熱泵，形成供熱循環(huán)；所述空氣源熱泵，用于從空氣中吸收熱量，將所述熱量轉(zhuǎn)換為熱水，并將所述熱水向所述儲水罐傳輸；所述儲能電池，用于存儲和釋放電能，以補(bǔ)償所述空氣源熱泵的電輸入功率需求的變化；所述儲能電池管理單元，用于監(jiān)測所述儲能電池的剩余電量值并將所述儲能電池的剩余電量值傳輸給所述控制中心，以便所述控制中心根據(jù)所述儲能電池的剩余電量值對所述固體氧化物燃料電池的發(fā)電設(shè)備的輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，以及，根據(jù)所述控制中心基于所述空氣源熱泵與所述儲能電池之間的直流母線上的電壓u值所確定的指令控制所述儲能電池進(jìn)行充電或放電；所述控制中心，用于監(jiān)測和調(diào)節(jié)所述系統(tǒng)中的所述固體氧化物燃料電池、所述空氣源熱泵、所述儲能電池、所述儲能電池管理單元的參數(shù)，確保所述系統(tǒng)的運(yùn)行。可見，本技術(shù)通過利用固體氧化物燃料電池與空氣源熱泵所組成的耦合系統(tǒng)，可以實現(xiàn)在不能并網(wǎng)上網(wǎng)條件下，天然氣與可再生能源的耦合高效利用，以及，可以采用增加儲能電池的方式來解決當(dāng)前固體氧化物燃料電池自身不能跟蹤電力負(fù)載適時調(diào)節(jié)的問題，從而實現(xiàn)了固體氧化物燃料電池耦合空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)可以高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

27、上述的非慣用的優(yōu)選方式所具有的進(jìn)一步效果將在下文中結(jié)合具體實施方式加以說明。