一种高设备利用率模块型冷热电三联供系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种高设备利用率模块型冷热电三联供系统，包括能源输入组块、电力系统组块、能源复合生产组块和能源输出组块。其特征在于：所述能源复合生产组块在现有的三联供系统中增加了风冷热泵机组（空气源热泵机组）、水源热泵机组，使系统增加以电换冷和以电换热的功能，使系统调节更具灵活性，减少燃气发电机组的年启停频率，延长燃气机组的年运行时间和使用寿命，使三联供能系统的能源转换过程保持连续正常的运行状态。此外，还可附带增加冬季低品位热源的回收利用功能，提高了系统整体的能源回收利用效率，同时也降低了终端用能客户的经济负担，最终实现多方盈利的三联供能系统建设目标。

【技术实现步骤摘要】
一种高设备利用率模块型冷热电三联供系统
本技术涉及分布式能源领域，具体涉及一种高能效、高设备利用率、模块化冷热电三联供系统。
技术介绍
人类以燃烧矿石燃料为主的传统凝汽式发电循环已有一百多年的运行历史，目前技术上相当成熟，大型电站已采用超-超临界机组，循环效率已接近理论值，能达到45%左右，热电厂循环效率也只能达到65%左右，为人类的生活和社会经济发展作出了巨大的贡献。但是以燃烧矿石燃料为主的传统发电系统存在着大量污染物排放和余热能源排放浪费，造成了严重的环境及空气的污染以及形成城市热岛效应。对人类的健康生活和社会经济可持续发展已构成严重威胁，因此，如何减少对环境空气污染和提高一次能源利用效率已迫在眉睫。随着人类生活水平不断提高，人们对热能、冷能消耗量也愈来愈大，城市能源消耗居高不下，如何节能减排已是当前经济可持续发展的头等大事。随着日益严峻的能源形势和科学技术的不断进步，余热利用技术研发和推广应用的必要性和紧迫性也成了社会共识。三联供能系统=发电系统+供热系统+制冷系统，是把三种系统组合成一套闭环式能源综合、梯级、高效生产并保持正常输出的能源生产系统，该系统已得到了经济发达国家的认可和推广。现有的冷热电三联供系统(简称:CCHP三联供系统)一般是由天然气为燃料的燃气发电机组、溴化锂吸收式冷/热水机组和离心压缩式单冷机组等装置设备所组成，能在产生35%左右电能的同时充分利用近45%余热生产冷能、热能，燃气的热能被充分利用，大大提高了能源的综合利用功效。冷热电三联供系统具有以下优点:1.能源转换效率高；2.实现了能源的梯度利用；3.能调节平衡天然气与电能(季节)负荷；4.化学污染排放少。但以往所设计的类似系统由于受到区域内用户端负荷(冷、热、电)需求条件的不同、系统运行效率及设备的可利用小时得不到保障、系统冷热电的能量平衡能力不够强等缺陷，从而存在着系统经济性不高的问题。冷热电三联供系统分为工业应用冷热电三联供系统和区域民用建筑冷热电三联供系统。区域民用建筑冷热电三联供系统是指为较大体量的楼宇建筑或楼宇建筑群，提供冷、热、电能源的设备系统。本技术针对在民用建筑能耗中很大一部分用于建筑的供电、供冷、供热，如何降低建筑的供电供冷供热能耗、提高系统运行效率和稳定性，对提高能源利用率和经济性有着非常重要的意义。由于冷热电三联供系统在运行过程中会受到环境及用能对象负荷等多种变量的影响，区域冷热电三联供系统具有过程参数时变、被控对象延时量较大、负荷变化较大的特点，是典型的多变量、非线性系统。以一年四季时间阶段分隔明显的上海地区为例，其能源利用状态:冬季只需要电能和热能，春秋季节只需要电能和部分热能、部分冷能，夏季只需要电能和冷能、少量热能。冷、热、电三种能量除电能基本保持月平均正常使用率外，其他冷能和热能存在着巨大的季节反差使用率，其次上海的极端气温和突然性巨变气温发生天数频率也比较高。现有的冷热电三联供系统普遍存在缺乏能量平衡调节的灵活要素和空间、投入运行后系统能量转换不平衡的缺点，并由此可能导致更大的能源浪费和系统不稳定，有时甚至发生严重的故障或系统瘫痪，系统的安全可靠性和经济性都不理想。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有区域冷热电三联供系统的上述缺陷，提供一种高能效、高设备利用率、模块化冷热电三联供能系统，它可连续平稳运行安全、能源利用率高、调节灵活、负荷变化适应性强的系统。区域冷热电三联供系统高效运行的基本条件:系统能以终端建筑用户的电能负荷、热能负荷、冷能负荷及环境气象条件的即时变化及时进行调整系统运行策略。为此，必须有能适应系统灵活调节的系统配置方式，适应终端建筑负荷(冷、热、电)负荷变化，具有模糊控制调节的实时数据处理功能，从而才有可能达到能源的梯级、综合、高效利用目标。本技术的技术方案具体如下:一种高设备利用率模块型冷热电三联供系统，包括能源输入组块、电力系统组块、能源复合生产组块和能源输出组块，其特征在于:所述能源复合生产组块包括风冷热机模块、水冷热机模块和单制冷机模块；所述风冷热机模块为冷媒总输送管网中并联连接的η台风冷热泵机组，η为正整数；所述水冷热机模块为冷媒总输送管网中并联连接的η台水源热泵机组，η为正整数；所述单制冷机模块为冷媒总输送管网中并联连接的η台水冷冷水机组，η为正整数；水源热泵机组的冷却水部分与水冷冷水机组的冷却管网并联连接。在传统的三联供系统中增加了风冷热泵机组(空气源热泵机组)、水源热泵机组，使系统增加以电换冷和以电换热的功能，使系统调节更具灵活性，减少燃气发电机组的年启停频率，延长燃气机组的年运行时间和使用寿命，使三联供能系统的能源转换过程保持连续正常的运行状态。优选的，所述能源复合生产组块还包括能量储藏模块。能量储藏模块的作用在于调节系统用能高峰和用能低谷间的冷热能量平衡。优选的，所述电力系统组块包括燃气发电机模块、溴化锂冷热机组模块和电力上网模块。燃气内燃发电机组与烟气型溴化锂机组组合成联合型模块化系统，当然装置功率大小与模块数量的多少可根据终端用户的热能和冷能需求总容量来确定。原则上燃气内燃发电机组可实现全年除系统设备维保等工作原因的连续运行，为保障国家电网安全提供条件，冷、热、电能量系统内进行自控平衡。项目实施前准备工作是需要做好区域内终端用户的用能状态分析，依据第一手资料、并细化到年逐时的用能分析报告。优选的，还包括运行参数显示和设置输入组块。优选的，还包括数据档案云储存和处理组块。优选的，还包括数据现场输出组块。优选的，还包括数据远程输出输入组块和加密隔离组块。可选的，所述风冷热泵机组和水源热泵机组的容量比例为3:1。可选的，所述风冷热泵机组和水源热泵机组的容量比例为1:3。可选的，所述风冷热泵机组和水源热泵机组的容量比例为1:1。以消耗天然气的高能效、高设备利用率、模块化冷热电三联供能系统为例，首先燃气内燃机发电机组将高品位能源天然气转换为绿色电能，约能实现30-35%的能源利用，产生的中品位450°C~500°C烟气余热能和75°C~90°C缸套和油温冷却余热能合计约45~55%。其中燃气内燃发电机组的30-35%绿色电能供给能源中心闭环系统内其他用电设备消耗(主供风冷热泵机组、水源热泵机组、水冷冷水机组等)，富余电能输入市电网。烟气余热能将全部供给烟气型溴化锂制冷机组转换成冷热能约60飞5%，缸套和油温余热能将全部供给换热机组转换成可利用热能。高设备利用率模块型冷热电三联供系统依据客户的冷能、热能实际需求量生产，满足按需生产能源的系统能量平衡体系，达到一次能源利用率不低于80%和系统进行常年稳定运行的目标。其方法:在一般常规三联供系统基础上增加风冷热机模块和水冷热机模块，配置的数量和容量需按系统总容量推算。如上海可大致按风冷热泵机组30%和水源热泵机组10%比例组合；如北京地区可大致按风冷热泵机组10%和水源热泵机组30%比例组合；南方广东地区可大致按风冷热泵机组20%和水源热泵机组20%比例组合。不同区域不同配置，具体还要根据每个项目的特点进行科学地理论计算。配置一定容量的风冷热泵机组(即空气源热泵机组)使系统增加以电换冷和以电换热的功能，满足系统特殊状态的运行，使系统调节更具灵活性，减少燃气发电机组启停频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高设备利用率模块型冷热电三联供系统，包括能源输入组块、电力系统组块、能源复合生产组块和能源输出组块，其特征在于：所述能源复合生产组块包括风冷热机模块、水冷热机模块和单制冷机模块；所述风冷热机模块为冷媒总输送管网中并联连接的n台风冷热泵机组，n为正整数；所述水冷热机模块为冷媒总输送管网中并联连接的n台水源热泵机组, n为正整数；所述单制冷机模块为冷媒总输送管网中并联连接的n台水冷冷水机组, n为正整数；水源热泵机组的冷却水部分与水冷冷水机组的冷却管网并联连接。

【技术特征摘要】
1.一种高设备利用率模块型冷热电三联供系统，包括能源输入组块、电力系统组块、能源复合生产组块和能源输出组块，其特征在于:所述能源复合生产组块包括风冷热机模块、水冷热机模块和单制冷机模块；所述风冷热机模块为冷媒总输送管网中并联连接的η台风冷热泵机组，η为正整数；所述水冷热机模块为冷媒总输送管网中并联连接的η台水源热泵机组，η为正整数；所述单制冷机模块为冷媒总输送管网中并联连接的η台水冷冷水机组，η为正整数；水源热泵机组的冷却水部分与水冷冷水机组的冷却管网并联连接。2.根据权利要求1所述的高设备利用率模块型冷热电三联供系统，其特征在于:所述能源复合生产组块还包括能量储藏模块。3.根据权利要求1所述的高设备利用率模块型冷热电三联供系统，其特征在于:所述电力系统组块包括燃气发电机模块、溴化锂冷热机组模块和电力上网模块。4.根据权利要求1所述的高设备利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亮，王伟军，
申请(专利权)人：上海斯俊空调销售有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31