[0001] 本发明涉及清洁能源技术领域，具体涉及一种绿色惠农多能源混成应用系统。

[0002] 对于北方农村来讲，“供热”是无论如何也不可忽视的极重要因素。

[0003] 新型清洁能源如，光伏、太阳池、沼气、生物质能和风能等，各自拥有能提供清洁能源价值的“绿色优点”，它们同时又各自具有人们难以接受的“黑色缺点”；如、太阳能应用效果因季节、昼夜及晴阴而大幅波动；沼气存在出气量不稳定、发酵周期较长、冬季不仅无法利用还容易冻裂废池；秸秆等生物质直接热利用既不方便又低效等。

[0004] 目前，虽然也存在一些能源集成的智能控制系统，但投入成本过高，所创价值入不敷出，不易被农民所接收；同时，现有的方案中，也是基于不同能源之间的切换，并不涉及多清洁能源的真正系统化协同运行利用。

[0034] 下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特
定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发
明。

[0035] 需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用
的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的
过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清
楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

[0036] 在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

[0037] 并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领
域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

[0038] 在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。

[0039] 需要注意的是，本实施例的技术用语，除了另有说明，均为所属技术领域所理解的通常含义。

[0040] 如图1至图7所示，本发明实施例所提供的一种绿色惠农多能源混成应用系统，所述系统包括太阳池1、光伏2、热泵3、沼气生产单元4、生物质单元5、燃烧器6、热库13、冷库
14、控制单元51和管路；

[0041] 所述热泵3、沼气生产单元4和燃烧器6均分别通过管路与所述太阳池1连接；

[0042] 所述太阳池1具备同时对多对象供/储热能的功能；所述太阳池1的热能通过所述管路、热泵3传送至对应的热用户9；其中，所述热用户9上设有对应的检测装置50，所述管路上设有执行设备，所述检测装置50和执行设备均分别与所述控制单元51连接；其中，所述执
行设备包括泵29；所述管路包括上水主管23、回水主管24和用户支管25；应用时，所述热用
户9包括沼气生产单元4、个人住宅单元10、洗涮单元11、设施农业单元12、热库干燥单元13；

[0043] 所述控制单元51被配置为：基于所述检测装置50的数据，控制所述执行设备动作，以实现太阳池的热能向热用户传输和向太阳池1的注入；其中，传输对象为热用户9；注入的
来源包括太阳能0、沼气4的燃烧热能、生物质5在燃烧器6中的燃烧热能、热库干燥单元13除
湿废热以及冷库14制冷废热。其中，太阳能0所对应的光伏2还可分别作用于热泵3、热用户9
及全系统运行管理用电。

[0044] 参照图2，人畜粪便7和生物质5在沼气池4中生成的沼气输送给燃烧器6或住宅10；在沼气池4还产生副产物有机肥8，是人畜粪便7和生物质5在水封隔氧状态下产生沼气后形
成的固液混合型副产物。在寒冷的冬季，通过往沼气池4的保温夹层37受控导入热媒27保障
沼液36能够处于理想的沼气生产温度。作为副产物的有机肥8分别作用于菜棚12、大田14和
系统外客户15；

[0045] 干燥单元13(即热库)把经干燥处理的秸秆5供应给生物质用户(包括沼气池4、燃烧器6、牧场19(作饲料)和煤用户17(作煤替代用))；热库13同时还服务于干燥农副产品18；

[0046] 通过太阳池、大型沼气池、热库及大型燃烧器的系统化协调运行，大量处理禽畜粪便和秸秆，将其化转为沼气、有机肥、生物质燃料或热能。

[0047] 冷库14与鲜货16关联；

[0048] 所述检测装置50包括温度传感器和引线。

[0049] 所述太阳池1是跨季度、大面积、大容量集/蓄太阳光热的大型装置，包括集热单元和蓄热单元，常以水、电解质水溶液或有机溶液做热媒27，其集热单元30可以另处设置(如
设置于设施农业设施上方，也可以设置于其他方便之所)；其蓄热单元1设置在土壤表层28
下方；其中，集热单元和蓄热单元可以是一体型、也可以是分体型。

[0050] 太阳池的热媒27通过泵29打入上水主管23路并通过回流主管24返回太阳池中形成热流大循环；各种热用户通过用户支管25从上水主管23和回水主管24中分流热媒27加以
利用，并通过热泵3适应、调节具有波动性的热媒27温度变化及自己个性化的用热品位需
求；

[0051] 即，太阳池的热媒27通过主管线23输送至各个用户；各个热用户再通过用户支管25将热媒引进来，通过热泵3把热截留利用后再把热媒打回主管线24中；

[0052] 所述太阳池1的蓄热池上方设置有支撑层22、绝热层32以及土壤28及上方的设施农业设施12，在设施农业设施12上面可以设置太阳池集热体30；热媒27通过泵29及太阳池
内的循环管路31经过太阳光集热体30将太阳能带回太阳池1的蓄热池内；其中，绝热层32的
厚度依地区气候及种植需求适时调节。

[0053] 实施时，太阳池1的热媒27温度会随着太阳能26、生物质5燃烧热能回收、沼气4燃烧热能回收、热库13废弃热能回收、冷库14制冷废热回收而上升；同时也会因热用户(4、10、
11、12、13)的用热及全系统自然对流热损失而下降。即，全系统运行中太阳池热媒27的温度会处在大幅度的动态波动中。热泵3的存在能够使热用户获得稳定温度、即高品位的供热服
务；通过切换热泵3的运转模式来做到供热与回收热的简便切换。

[0054] 需要说明的是，各附图之间相同标号的文字名称进行了对应举例或简写；

[0055] 本系统中“太阳池”与普通太阳能热水器上的“水箱”存在以下显著的不同：

[0056] 1、可蓄热容量不是在同一个数量级上，两者相差数百～数千倍；

[0057] 2、太阳池具备可同时对应多对象“供/储”热能的双向功能，而后者只能为单对象单向服务；

[0058] 3、太阳池配合热泵可以为热用户提供稳定温度的热能，而后者即便能做也不现实去做。

[0059] 综上可知，太阳池1上热的进项包括：太阳能26+沼气4的燃烧热能+经热库13干燥的秸秆等生物质5在燃烧器6上燃烧热能+热库13的废弃热回收热+冷库14的压缩热；

[0060] 出项包括：热用户4+10+11+12+13的用热；

[0061] 所述沼气生产单元4、个人住宅单元10、洗涮单元11、设施农业单元12和热库干燥单元13均可以设置各自的对应热泵。

[0062] 参照图5，一种厕所33、洗漱34、沐浴35、沼气4的“一体化单元”和居住单元结合的结构示意图；“一体化单元”：即把家庭用沼气生产、如厕、洗漱、沐浴功能一体化集成、模块化制作，家庭日常粪便可直接落入沼气池中的利好自不用说，所有生物垃圾也都可以经粉碎后倒进沼气池，解决环境卫生问题。所述结合结构，可以是在居民居住设施建筑当初作总
体设计，还可以是在原有居住建筑上贴置所述“一体化单元”。

[0063] 本实施例中，考虑到沼气“产气量的不确定性”与“居民使用的确定性要求”的矛盾，所述沼气生产单元4的所有产气皆通过所述燃烧器6燃烧并通过设置的气液热交换器55
把热注入到所述太阳池1中。

[0064] 进一步地，所述沼气生产单元4包括：

[0065] 设置于居民每家每户的沼气池；

[0066] 利用畜牧场所产粪便和秸秆等生物质的大型沼气池。

[0067] 所述燃烧器6包括：

[0068] 设置在每户居民家的小型燃烧器；

[0069] 专门燃烧大型沼气池产气的燃烧器；

[0070] 专门燃烧经热库干燥的生物质的燃烧器。

[0071] 进一步地，当用户需要供热时，现场低温信号通过温度传感器单元50传给控制单元51，控制单元51据此信号启动热泵3运行，将来自太阳池1的热能输给热用户；即使太阳池
热媒27的温度低于通常意义上的采暖温度时，仍可以由热泵3恒温向热用户供热；其中，热
泵3包括蒸发器53、压缩机52和冷凝器54。

[0072] 当冷库需要制冷及热库需要除湿时，通过所述控制单元51控制热泵3的运行由原来的给热用户供热运行转为给热用户供冷运行模式，以此将热库13大量废弃热及冷库14压
缩热转储至太阳池1。

[0073] 上述方案，提出一种着眼于解决北方农村能源应用的清洁化，以太阳池为核心的，多热用户为应用目标的，多种清洁能源的混成应用系统，再配以执行设备、控制单元和热泵
技术为辅佐，实现多能源之间的合理集成，最大限度地活用了各项低温热能，做到“内部彼
此互补”，实现各要素单元“缺点内消、优点外溢”的良性协同运转态势；可以从容地将苛求稳定使用的热用户与质和量随机波动的“热源”无缝地对接上；

[0074] 同时，又避免城镇化中由于简单复制城市生活模式造成的诸多困难，如投入成本过高、所创价值入不敷出、农民不情愿接受等现实因素；

[0075] 并且真正可以做到“减小农民负担”、“提高农民收入”、“减小环保负荷”、“减小碳排放”；如，首先、利用大型沼气发生装置成规模处理禽畜粪便并消化大量秸秆；其次、利用热库有效提高大量秸秆的利用品位；一、可以疏通因粪便处理不到位而形成的畜牧业发展瓶颈；二、可以有效消化大量秸秆；三、可以大量生产有机肥；四、可以规模化生产可替代煤炭的生物质燃料——“一箭四雕”，实现绿色惠农；

[0076] 加上光伏、太阳池、沼气及秸秆利用均属于已成熟技术，可靠性高，特别适于传统意识强、喜欢保守的农民容易被接受。

[0077] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的一种绿色惠农多能源混成应用系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可
以集成到另一个系统或装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互
之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连
接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

[0078] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替
换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利
要求的保护范围为准。