本实用新型专利技术公开了一种微型可再生能源高效利用的热电联产系统。包括太阳能发电产热系统、风能产热系统、生物质发电产热系统、有机工质循环发电产热系统、储热罐及温度控制器；所述生物质发电产热系统的生物质厌氧消化装置利用热泵发出的部分热量促进生物质发酵；所述有机工质循环发电产热系统的有机工质管道有三个并联支路，分别通过工质调节阀与热光伏电池、生物质厌氧消化装置和烟气换热装置相连，利用余热气化有机工质；该实用新型专利技术实现了太阳能、风能和生物质能的有效结合，既满足用户的电热需求，又大幅提高了系统的稳定性、灵活性和能源利用效率，降低了系统的运行成本。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种应用可再生能源的热电联产系统，尤其涉及一种微型可再生能源高效利用的热电联产系统。
技术介绍
能源紧缺是制约经济和社会发展的重要因素之一，为缓解能源危机，大力发展新能源产业是有效途径之一，尤其是可再生能源的发展与利用。目前得到大力发展的可再生能源主要有太阳能、风能和生物质能。太阳能和风能作为自然资源，受自然因素影响大，具有不稳定、不可控和不连续性等显著缺点，但利用二者的互补性可提高太阳能和风能互补的联产系统的稳定性。生物质能源包括秸秆、谷壳等农业废弃物、农作物、工业有机废弃物和城市固体有机垃圾等，据统计，2012年全球生物质能源规模为51EJ，占世界能源总量的10%左右，具有巨大的开发利用价值。传统的直燃发电方式对生物质的利用效率只有15%左右，且系统不稳定，发电效率低，为提高生物质能的利用效率，近年来生物质流化床燃烧技术、混燃技术、热电联产及气化技术得以快速发展，其中，生物质热电联产的总效能可达70%-90%。基于上述可再生能源的特点，利用可再生能源间的互补性，充分提高能源利用率是目前学者和企业研究的方向和目标。例如，申请号为201310049680.1、公开号为CN103147945A的名称为“太阳能和生物质能互补有机朗肯循环热电联产系统”的专利技术，利用低温换热流体吸收太阳能集热器和生物质气化炉的热量，被加热的换热流体进入有机工质蒸发器，在其中对有机工质进行放热，被加热的有机工质注入汽轮机做功，从而驱动发电机发电，汽轮机的排气经余热换热器放热后经冷凝器冷凝供热。该专利技术充分利用了生物质气化炉和太阳能集热器的热量发电，提高了能源利用率和系统发电能力，但由换热流体吸热再与有机工质换热的过程复杂，增加了系统的热量损失。另外，申请号为201320568468.1、公开号为CN203454466U的名称为“一种可再生能源互补的冷热电联产系统”的技术，利用太阳能集热器为生物质恒温发酵装置提供热量，恒温发酵装置产生的沼气经净化后用于燃气轮机驱动发电机发电，太阳能集热器的剩余热量用于供热和制冷。该技术充分利用太阳能集热器的余热促进生物质发电，提高了系统的余热利用率，但仅由生物质发酵驱动发电，需要大量稳定的生物质来源，系统运行成本高。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提出了一种微型可再生能源高效利用的热电联产系统，实现了太阳能、风能和生物质能的有效结合，既满足用户的电热需求，又大幅提高了系统的稳定性、灵活性和能源利用效率，降低了系统的运行成本。一种微型可再生能源高效能利用的热电联产系统，包括太阳能发电产热系统、风能产热系统、生物质发电产热系统、有机工质循环发电产热系统、储热罐及温度控制器；所述太阳能发电产热系统、风能产热系统、生物质发电产热系统、有机工质循环发电产热系统均分别与温度控制器连接，所述太阳能发电产热系统、风能产热系统均分别与储热罐连接，其中，所述温度控制器控制向用户供热的蒸汽温度。其中，所述太阳能发电产热系统，包括热光伏电池、太阳能集热器、控制器和蓄电池；其中，所述热光伏电池与控制器相连，所述控制器与蓄电池的电极相连，所述太阳能集热器通过调节阀与温度控制器相连，所述太阳能集热器通过调节阀与储热罐的入口相连。其中，所述风能产热系统，包括风力发电机组和热泵；其中，所述风力发电机组与热泵的压缩机相连，所述热泵的蒸汽出口通过调节阀与温度控制器相连，所述热泵的蒸汽出口还通过调节阀与储热罐相连。其中，所述生物质发电产热系统，包括生物质厌氧消化装置、甲烷净化装置、储气罐、微型燃气轮机、发电机和烟气换热装置；其中，所述生物质厌氧消化装置的出口与甲烷净化装置的入口相连，所述甲烷净化装置的出口与储气罐的入口相连，所述储气罐的出口通过调节阀与微型燃气轮机的进气口相连，所述微型燃气轮机与发电机相连，所述微型燃气轮机的排气口与烟气换热装置相连。其中，所述有机工质循环发电产热系统，包括有机工质管道、汽轮机、发电机、换热装置、工质泵；其中，流体状有机工质注入所述有机工质管道，经加热至蒸汽状态的有机工质注入汽轮机，所述汽轮机与发电机相连，所述汽轮机的排气口与换热装置相连，所述换热装置与工质泵相连，所述工质泵与有机工质管道相连，排气经换热装置放热后经工质泵注入有机工质管道；所述换热装置还与温度控制器相连。其中，所述控制器为三端口控制器，包括热光伏电池接入端、直流电输出端、交流电输出端、隔离开关Ⅰ、断路器、隔离开关Ⅱ、开关和逆变器；其中，所述热光伏电池接入端与热光伏电池相连，所述直流电输出端与蓄电池的电极相连，所述交流电输出端与电用户配电网相连；所述热光伏电池接入端与隔离开关Ⅰ、断路器、隔离开关Ⅱ、交流电输出端顺序相连；所述热光伏电池接入端（23）还与开关、逆变器、直流电输出端顺序相连。其中，所述热泵的蒸汽出口通过调节阀与生物质厌氧消化装置的热流体管道入口相连，利用所述热泵提供的高温蒸汽促进生物质厌氧消化，所述生物质厌氧消化装置的加热管道出口与温度控制器相连。其中，还包括工质调节阀Ⅰ、工质调节阀Ⅱ、工质调节阀Ⅲ，所述有机工质管道设三个并联分支，通过所述工质调节阀Ⅰ与热光伏电池的换热装置入口相连，所述热光伏电池的换热装置出口与汽轮机相连；通过所述工质调节阀Ⅱ与生物质厌氧消化装置的换热装置入口相连，所述生物质厌氧消化装置的换热装置出口与汽轮机相连；通过所述工质调节阀Ⅲ与烟气换热装置的入口相连，所述烟气换热装置的出口与汽轮机相连，通过调节工质调节阀Ⅰ、工质调节阀Ⅱ、工质调节阀Ⅲ控制流入各支路的有机工质量。其中，所述太阳能集热器和热泵采用的工质、以及所述换热装置采用的冷却工质均为水工质。其中，所述有机工质循环发电产热系统采用的有机工质为低沸点的无毒无污染有机工质。综上所述，与现有技术相比，本技术有以下有益效果：1、本技术利用风能产热系统，提高风能的利用效率和系统发电能力：风能经风力发电机组发出电量用于热泵产热，热量部分用于供热和储热，部分用于生物质厌氧消化产生甲烷；将品质差不能并网而被浪费的风电转换为热能，既满足热用户的需求，又能利用余热和生物质能生产甲烷蓄积，蓄积的甲烷经微型燃气轮机发电的电能品质良好，可并网满足用户电需求。2、本技术通过有机工质循环充分利用系统余热发电，提高了各类可再生能源的利用效率和系统发电能力：有机工质管道采用并联形式，充分利用热光伏电池、生物质厌氧消化装置和烟气换热装置的余热直接将低沸点有机工质加热至蒸汽状态，代替了蒸发器，简化了系统结构，同时减少热量的散失；蒸汽状态的有机工质在汽轮机中膨胀做功带动发电机发电，利用余热提高了系统的发电能力；做功后的有机工质通过换热装置向用户供热，有机工质通过工质泵又注入有机工质管道循环，充分利用做功后的有机工质的余热。3、本技术利用生物质发电产热系统、有机工质循环发电产热系统提高了系统的稳定性和运行调节的灵活性：除了控制蓄电池的充发电调节热电联产系统的发电出力外，还可通过控制储气罐与微型燃气轮机间相连的调节阀，控制进入微型燃气轮本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微型可再生能源高效利用的热电联产系统，其特征在于：包括太阳能发电产热系统、风能产热系统、生物质发电产热系统、有机工质循环发电产热系统、储热罐（7）及温度控制器（22）；所述太阳能发电产热系统、风能产热系统、生物质发电产热系统、有机工质循环发电产热系统均分别与温度控制器（22）连接，所述太阳能发电产热系统、风能产热系统均分别与储热罐（7）连接，其中，所述温度控制器（22）控制向用户供热的蒸汽温度。
【技术特征摘要】
1.一种微型可再生能源高效利用的热电联产系统，其特征在于：包括太阳能发电产热系统、风能产热系统、生物质发电产热系统、有机工质循环发电产热系统、储热罐（7）及温度控制器（22）；
所述太阳能发电产热系统、风能产热系统、生物质发电产热系统、有机工质循环发电产热系统均分别与温度控制器（22）连接，所述太阳能发电产热系统、风能产热系统均分别与储热罐（7）连接，其中，所述温度控制器（22）控制向用户供热的蒸汽温度。
2.根据权利要求1所述的一种微型可再生能源高效利用的热电联产系统，其特征还在于：所述太阳能发电产热系统，包括热光伏电池（1）、太阳能集热器（2）、控制器（3）和蓄电池（4）；其中，所述热光伏电池（1）与控制器（3）相连，所述控制器（3）与蓄电池（4）的电极相连，所述太阳能集热器（2）通过调节阀与温度控制器（22）相连，所述太阳能集热器（2）通过调节阀与储热罐（7）的入口相连。
3.根据权利要求2所述的一种微型可再生能源高效利用的热电联产系统，其特征还在于：所述风能产热系统，包括风力发电机组（5）和热泵（6）；其中，所述风力发电机组（5）与热泵（6）的压缩机相连，所述热泵（6）的蒸汽出口通过调节阀与温度控制器（22）相连，所述热泵（6）的蒸汽出口还通过调节阀与储热罐（7）相连。
4.根据权利要求3所述的一种微型可再生能源高效利用的热电联产系统，其特征还在于：所述生物质发电产热系统，包括生物质厌氧消化装置（8）、甲烷净化装置（9）、储气罐（10）、微型燃气轮机（11）、发电机（12）和烟气换热装置（13）；其中，所述生物质厌氧消化装置（8）的出口与甲烷净化装置（9）的入口相连，所述甲烷净化装置（9）的出口与储气罐（10）的入口相连，所述储气罐（10）的出口通过调节阀与微型燃气轮机（11）的进气口相连，所述微型燃气轮机（11）与发电机（12）相连，所述微型燃气轮机（11）的排气口与烟气换热装置（13）相连。
5.根据权利要求4所述的一种微型可再生能源高效利用的热电联产系统，其特征还在于：所述有机工质循环发电产热系统，包括有机工质管道（14）、汽轮机（15）、发电机（16）、换热装置（17）、工质泵（18）；其中，流体状有机工质注入所述有机工质管道（14），经加热至蒸汽状态的有机工质注入汽轮机（15），所述汽轮机(15)与发电机（16）相连，所述汽轮机（15）的排气口与换热装置（17）相连，所述换热装置（17）与工质泵（18）相连，所述工质泵（18）...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐业琰，彭思成，杨铮，廖清芬，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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