多源区域型冷热电联供能源网系统技术方案

本实用新型专利技术涉及能源技术领域，特别是一种多源区域型冷热电联供能源网系统，该系统分为区域型冷热电联供能源站系统、建筑群冷热电联供分支系统和多源能源网系统三个部分组成，并整合集成为一个统一的联供能源网系统。多源能源网系统由多源链式微网和多源环状热网组成。能源站既可与相邻能源站进行横向负荷互补，又可与联供分支系统进行纵向负荷调控，可实现冷热电负荷的动态互补匹配。该系统注重能源梯阶利用的充分性和与其它能源系统的互补利用，同时充分考虑了特殊情况下的互补备用方案，与现有系统相比，能源利用率、系统稳定性和可靠性有很大的提高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Multi source area combined cooling, heating and power system

The utility model relates to the technical field of energy, in particular to a multi regional CCHP energy network system, the system is divided into regional CCHP system, energy station buildings CCHP system and multi branch energy network system is composed of three parts, and integrated into a unified joint set for energy network system. Multi source energy network system is composed of multi source chain micro network and multi loop heat supply network. The energy station can not only carry on the lateral load complementation with the adjacent energy station, but also can carry on the longitudinal load regulation with the joint supply branch system, which can realize the dynamic complementary matching. The system focus on complementary energy ladder use fully and with other energy utilization system, taking full account of the complementary alternatives under special circumstances, compared with the existing system, the energy utilization rate, greatly improves the stability and reliability of the system.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及能源
，特别是一种多源区域型冷热电联供能源网系统
技术介绍
冷热电联供系统是一项先进的清洁能源高效利用技术，是一种建立在能源梯阶利用概念基础上，将供热(供暖和供热水)、制冷及发电过程一体化的分布式能源综合利用系统。在提高人们工作与生活品质的前提下，大幅度节约能源，是低碳城市能源建设的关键技术。因此在世界范围内受到普遍重视。目前冷热电联供系统的研究与应用有三种类型:1、楼宇型——直接向建筑物或小规模建筑群供冷、供热(包括热水)、供电，其发电能力从IOKW(或以下)级到100KW级。楼宇型过于分散，联网、并网及调度管理极为复杂。另外，楼宇型一般采用微型燃气轮机，发电效率低，如采用燃气内燃机，余热品位较低。主要设备依赖进口，设备单位发电功率投资成本高。由于不同楼宇的结构、规模、使用功能、位置、围护结构的不同，因此，楼宇型技术集成方案及评价方式差异大，难以形成统一的技术标准和相关产业标准，所以难以普及推广和形成相关产业集群。2、热电厂型一由大型热电厂和区域空调向城镇范围进行冷热电供应，管网半径可达5-10Km，其发电能力达几百MW。热电厂型由于受燃气供应压力条件制约，需大型燃气轮机采用降压运行技术，因此发电效率下降，另外，在联供系统经济运行半径内，冷热电供应量远大于冷热电的实际需求，联供系统难以实现经济运行，关键设备依赖进口，投资造价高。3、区域型——由中小型冷热电联供系统向一个区域供应冷、热、电，如住宅区、工业区、商业建筑群、大学校园、政府办公区等，其发电能力在1-20丽之间，工业区一般在50MW-100MW之间。区域型一般采用中小型燃气轮机，发电效率较高，与大型燃气轮机发电机组相比，由于输配电电能损失小，因此实际能效与大型燃气轮机发电机组相当。中小型燃气轮机技术成熟，且实现了国产化，国内配套设备齐全，所以综合投资效益较高。区域型是目前国内外主要研究和应用的模式。现有的冷热电联供系统方案主要以楼宇型和热电厂型为主，现有的区域型冷热电联供系统方案只是楼宇型方案的简单容量增加。目前冷热电联供系统方案普遍存在以下几个问题:1、对建筑冷、热、电负荷的动态性及不同步匹配性、系统的变工况特性考虑不充分，系统集成方案忽视了联供系统变工况运行对能源梯级利用的充分性和联供系统运行稳定性的不利影响，导致设计工况与实际运行工况差距大，实际能源利用率低。2、没有考虑与其它能源供应系统的协调，如与大电网、其它分布式发电系统的协调运行。因此导致冷热电联供系统与其它能源供应系统之间在供能方面的复杂冲突矛盾，使冷热电联供系统之间及与其它能源供应系统难以实现互补协调运行。3、冷热电联供系统的互联及并网问题。现有的冷热电联供系统方案没有将互联及并网运行问题融入到系统集成方案中，而现有的微网与热网又是在孤立的进行研究与应用，冷热电联供系统、微网、热网、区域内其它类型分布式发电系统这四者之间没有整合设计。4、没有考虑系统外部能源供应出现问题，如燃气供应和系统内部局部出现故障时冷热电的正常供应的互补与备用方案。这将直接影响到人们的学习、工作、生活的正常进行及社会稳定。
技术实现思路
本技术为了解决现有冷热电联供系统存在的不足，提出一种区域型冷热电联供系统及其方法，该系统具有如下几个特点:1、由于建筑及建筑群之间存在使用功能、位置、外部环境、围护结构等方面的差异，因此其冷热电负荷的动态性也存在差异性。本技术充分利用这一差异特点，首次提出多源链式微网和多源环状热网的组合联网结构，使各能源站的冷、热、电负荷实现相邻互补，这样可以减少设备的装机容量和数量，降低冷热电动态负荷匹配调控的难度和减小匹配调控过程对系统运行稳定性的影响。2、首次提出区域型冷热电联供能源站系统和建筑群冷热电联供分支系统的主从结构模式和调控模式，使负荷匹配方式和削峰填谷方式更具多样性和灵活性，有利于供热与供冷经济运行半径的协调。3、注重与外部其它能源系统的协同互补，使系统具备与大电网、分布式发电系统、系统外部高、中、低温热源的协同互补。4、首次将区域冷热电联供系统、微网、热网、分布式发电系统进行了全面整合集成。5、首次提出大电网、多源区域型冷热电联供能源网、区域内分布式发电系统分级调度管理方法。即大电网对多源区域型冷热电联供能源网进行调度管理，多源区域型冷热电联供能源网对所在区域的分布式发电系统进行调度管理。6、注重系统外部能源供应出现问题和内部系统局部出现故障时，可迅速采用互补和备用方案，保障冷热电的正常供应，确保人们的学习、工作、生活的正常进行及社会稳定。为了解决现有冷热电联供系统的不足和实现上述目的，本技术的技术解决方案是提供一种多源区域型冷热电联供能源网系统，其区域冷热电联供能源站之间的协同互补利用，多源区域型冷热电联供能源网系统与大电网、分布式发电系统、系统外部高、中、低温热源的协同互补利用。以解决冷热电联供系统冷热电负荷的动态负荷匹配难题，提高冷热电联供系统的能源综合与梯级利用的充分性及能源利用实际效率。所述的多源区域型冷热电联供能源网系统，其所述各相邻能源站之间互为备用、横向调节和负荷互补。区域型冷热电联供能源站与大型集中式发电厂、热电厂等有着不同的特点，它是一种分布式能源系统，供能范围相对较小，供能量也相对较少，其供能方式是就近生产，就近利用，就近互补，不需要构建极其复杂的放射状微网和热网，相邻能源站之间互为备用，横向调节和负荷互补，就能够实现冷热电负荷的动态同步均衡。所述的多源区域型冷热电联供能源网系统，其所述区域型冷热电联供能源站系统和建筑群冷热电联供分支系统，这两个系统的关系是主从关系，并通过多源链式微网和多源环状热网将其集成为一个统一的区域型冷热电联供系统，区域冷热电联供能源站系统，既可实现横向调控，又可实现纵向调控；可实现区域冷热电联供系统的动态过程协同，冷热电负荷的动态变化和负荷匹配互补。从而使冷热电联供系统充分实现能源综合与梯级利用的目的。所述的多源区域型冷热电联供能源网系统，其所述区域型冷热电联供能源站系统中经高温余热锅炉排出的低温烟气，所排出的低温烟气温度通常在80°C以下，作为低温余热锅炉的热源，如果低温余热锅炉的热水用于生活，在工程实践中发现是一种浪费，因为热网中蒸汽热水经供热回收的热水或用于溴化锂制冷机制冷后回收的热水和太阳能热水器供应的热水完全可以满足生活热水的供应；如果低温余热锅炉的热水作为溴化锂制冷机的驱动热源，其热水温度偏低。因此在订制高温余热锅炉时，使排出的低温烟气温度达到100°C，这样既可以降低高温余热锅炉的造价，又可以满足制冷和除湿的要求，提高了低温烟气的利用价值，通过改善燃气轮机的运行环境，提高发电效率，充分利用低品位的热能，多生广闻品位的电能。所述的多源区域型冷热电联供能源网系统，与其它能源系统的互补，根据能源品位对口的原则，通过链式微网和环状热网实现其它能源系统与区域型冷热电联供能源站系统及建筑群冷热电联供分支系统协同互补。所述的多源区域型冷热电联供能源网系统，将区域型冷热电联供能源站系统、建筑群冷热电联供分支系统、多源链式微网和多源环状热网的有机整合，是指这四个部分整合成了一个统一的多源冷热电联供能源网系统，而不是简单的拼凑。本技术的有益效果是，借助系统工程理论提出了区域型冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多源区域型冷热电联供能源网系统，由区域型冷热电联供能源站系统、建筑群冷热电联供分支系统和多源能源网系统三个部分组成，区域型冷热电联供能源站系统由燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、压气机、高温余热锅炉、高温集汽缸、高温分汽缸、中温集汽缸、中温分汽缸、蓄热式电锅炉、热交换器、低温余热锅炉、吸收式工业除湿机、单效热水型溴化锂制冷机、阀门组成，建筑群冷热电联供分支系统由中温汽水换热器、高温汽水换热器、蓄热装置、双效热水型溴化锂制冷机、压缩式制冷机、冰蓄冷机、低温余热锅炉、建筑群楼宇太阳能集热热水器、建筑群楼宇热水保温池、阀门组成，多源能源网系统由多源链式微网和多源环状热网组成；?其特征在于多个区域型冷热电联供能源站系统、若干建筑群冷热电联供分支系统、多源能源网集成为一个多源区域型冷热电联供能源网系统，并向多个区域供冷、供热、供电和供热水，各相邻能源站之间通过多源能源网互为备用、横向调节和负荷互补；以区域型冷热电联供能源站为联供中心点，以所在区域的若干建筑群冷热电联供系统为联供分支点，并通过多源链式微网和多源环状热网集成为一个区域型冷热电联供系统，区域型冷热电联供能源站与区域内各建筑群冷热电联供分支点纵向调控和负荷互补。...

【技术特征摘要】
1.一种多源区域型冷热电联供能源网系统，由区域型冷热电联供能源站系统、建筑群冷热电联供分支系统和多源能源网系统三个部分组成，区域型冷热电联供能源站系统由燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、压气机、高温余热锅炉、高温集汽缸、高温分汽缸、中温集汽缸、中温分汽缸、蓄热式电锅炉、热交换器、低温余热锅炉、吸收式工业除湿机、单效热水型溴化锂制冷机、阀门组成，建筑群冷热电联供分支系统由中温汽水换热器、高温汽水换热器、蓄热装置、双效热水型溴化锂制冷机、压缩式制冷机、冰蓄冷机、低温余热锅炉、建筑群楼宇太阳能集热热水器、建筑群楼宇热水保温池、阀门组成，多源能源网系统由多源链式微网和多源环状热网组成； 其特征在于多个区域型冷热电联供能源站系统、若干建筑群冷热电联供分支系统、多源能源网集成为一个多源区域型冷热电联供能源网系统，并向多个区域供冷、供热、供电和供热水，各相邻能源站之间通过多源能源网互为备用、横向调节和负荷互补；以区域型冷热电联供能源站为联供中心点，以所在区域的若干建筑群冷热电联供系统为联供分支点，并通过多源链式微网和多源环状热网集成为一个区域型冷热电联供系统，区域型冷热电联供能源站与区域内各建筑群冷热电联供分支点纵向调控和负荷互补。2.如权利要求1所述的多源区域型冷热电联供能源网系统，其特征在于区域型冷热电联供能源站系统中燃气轮机排烟的高温余热由高温余热锅炉回收，高温余热锅炉连接高温集汽缸，高温集汽缸连接高温分汽缸，高温分汽缸分别连接于燃气轮机的燃烧室、蒸汽轮机和中温集汽缸；蒸汽轮机与中温集汽缸连接，蓄热式电锅炉连接于中温集汽缸，蓄热式电锅炉可以边蓄热边供热，中温集汽缸连接中温分汽缸，中温分汽缸与多源环状热网连接。3.如权利要求1所述的多源区域型冷热电联供能源网系统，其特征在于区域型冷热电联供能源站系统增加了两个集汽缸和分汽缸组合，高温余热锅炉连接高温集汽缸，高温集汽缸连接高温分汽缸，高温分汽缸出口与相邻能源站高温集汽缸入口连接；蒸汽轮机连接中温集汽缸，中温集汽缸连接中温分汽缸，中温分汽缸出口分别与相邻能源站中温集汽缸入口和多源环状热网连接；这两个集汽缸和分汽缸组合负责能源站、相邻能源站和多源环状热网的负荷分配和调节。4.如权利要求1所述的多源区域型冷热电联供能源网系统，其特征在于区域型冷热电联供能源站系统增加了蓄热式电锅炉，为多源环状热网的备用热源，用于大电网电力负荷率低、燃气轮机发电机组出现故障及保养检修停止运行、燃气供应出现问题和热网需应急调控时蓄热供热，保障热网运行安全、冬季正常供热和夏季溴化锂制冷机正常供应冷气。5.如权利要求1所述的多源区域型冷热电联供能源网系统，其特征在于区域型冷热电联供能源站系统经高温余热锅炉排出的低温烟气，分别连接热交换器、低温余热锅炉，热交换器连接吸收式工业除湿机，充分利用低温余热改善由于空气湿度大对燃气轮机作功的影响，降低压气机空气入口的空气湿度，从而提高燃气轮机发电效率；低温余热锅炉连接单效热水型溴化锂制冷机，为区域冷热电联供能源站内部提供冷气，由于夏季气温高，影响燃气轮机...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈戈，王进，
申请(专利权)人：陈戈，
类型：实用新型
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