一种以气体为工质的分布式供能系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种以气体为工质的分布式供能系统，主要包括：气体供应器，升压泵，气体存储器，预热器，加热器，透平机，发电机，预冷器，冷却器，电动机，压缩机，冷凝器，膨胀机，蒸发器，储热装置，储冷装置等。该系统以朗肯循环和电压缩制冷循环为基础，可以有效利用富余电能实现能量存储，在用户存在能量需求时提供电能、冷能和热能。根据用户对电能、热能和冷能需求的不同，该系统可灵活调节能量的输出，实现能量供应与需求的平衡。该系统也可以可再生能源为能量来源，在运行过程中无燃料消耗、不产生污染物，具有较好的环保效益和节能效益。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及储能技术和分布式供能
，具体的说，是一种以朗肯循环和电压缩制冷循环为基础，以气体为工作介质，以富余电能或富余风能、太阳能为主要能量来源，利用储能技术完成能量存储，可实现电、冷、热同时供应的分布式供能系统。
技术介绍
分布式供能系统是实现能源有效利用的一种重要途径，电、热、冷则是分布式供能系统供应能量的主要形式。随着社会的发展进步、人口数量的增多，人们对于电、热、冷的需求越来越高，电、热、冷的需求量随时间的变化越来越复杂。如何利用分布式供能系统实现系统的供能量与用户对能量的需求量之间的平衡，提高能源的利用率，减少能量的浪费，是分布式供能系统面临的重要挑战。近些年，储能技术飞速发展。储能技术可以实现能量的有效存储，并在需要时完成能量的高效率释放。利用储能技术，分布式供能系统可以随时将富余能源(如用电低谷时的电力、风能、太阳能等)转化为电、热和冷等形式进行存储，从而有效减少了能源的浪费。综上，本技术提出了一种以气体为工作介质的新型分布式供能系统，该系统可利用储能技术实现电、热、冷的选择性供应，实现能量供应与用户需求的平衡。
技术实现思路
为克服现有技术的缺点和不足，本技术旨在提供一种分布式供能系统，该系统以气体为工作介质，以朗肯循环和电压缩制冷循环为基础，可以有效利用富余电能实现能量存储，并在释能阶段根据用户需求，输出电能、热能和冷能。该系统可灵活调节能量的输出，并可以富余风能、太阳能为能量来源，具有良好的环保效益和节能效益。本技术为解决其技术问题所采取的技术方案是:一种以气体为介质的分布式供能系统，包括气体储能单元、储热单元、储冷单元和膨胀压缩单元，其特征在于，—所述气体储能单元包括通过管路依次连接的气体供应器、气体供应端开关阀、升压泵、气体存储器、气体存储器出口端开关阀、加热器前端开关阀、加热器、透平机、透平机出口端开关阀、冷却器前端开关阀、冷却器，其中:所述冷却器的气体出口端与气体供应器的进口端连通，二者之间的连通管路上设有气体回收端开关阀；所述气体存储器出口端开关阀和加热器前端开关阀之间通过并联的无预热工况管路和预热工况管路连通，所述无预热工况管路上设置有无预热工况开关阀，所述预热工况管路上设置有预热器前端开关阀和预热器；所述透平机出口端开关阀和冷却器前端开关阀之间通过并联的无预冷工况管路和预冷工况管路连通，所述无预冷工况管路上设置有无预冷工况开关阀，所述预冷工况管路上设置有预冷器前端开关阀和预冷器；一所述膨胀压缩单元包括通过管路依次连接的压气机、冷凝器、膨胀机和蒸发器;一所述储热单元包括储热换热器，其中:所述储热换热器的储热侧进口与所述压气机出口连通，储热侧出口与所述膨胀机进口连通；所述储热换热器的用热侧出口设用热端进口开关阀，储热换热器的用热侧进口设用热端出口开关阀，所述用热端进口开关阀和用热端出口开关阀之间通过并联的带热用户管路和不带热用户管路连通，所述带热用户管路上设有热用户用热进口端开关阀和热用户单元，所述不带热用户管路依次通过加热器供热端入口开关阀、所述加热器的供热侧、加热器供热端出口开关阀后与所述用热端出口开关阀连通；--所述储冷单元包括储冷换热器，其中:所述储冷换热器的储冷侧进口与所述膨胀机出口连通，储冷侧出口与所述压气机进口连通；所述储冷换热器的用冷侧出口设用冷端进口开关阀，储冷换热器的用冷侧进口设用冷端出口开关阀，所述用冷端进口开关阀和用冷端出口开关阀之间通过并联的带冷用户管路和不带冷用户管路连通，所述带冷用户管路上设有冷用户用冷进口端开关阀和冷用户单元，所述不带冷用户管路依次通过冷却器供冷端入口开关阀、所述冷却器的供冷侧、冷却器供冷端出口开关阀后与所述用冷端出口开关阀连通。优选地，所述气体供应器和升压泵之间的连通管路上还设置有气体供应端过滤器、气体供应端止回阀和气体供应端稳压器。优选地，所述升压泵和气体存储器之间的连通管路上设置有气体储能单元过滤器和气体储能单元止回阀。优选地，所述冷却器和气体供应器之间的连通管路上还设置有气体回收端过滤器和气体回收端止回阀。优选地，所述热用户单元的出口分为两路，一路经热用户用热出口端开关阀与所述用热端出口开关阀连通，另一路依次经预热器供热端入口开关阀、所述预热器的供热侧、预热器供热端出口开关阀后与所述用热端出口开关阀连通。优选地，所述冷用户单元的出口分为两路，一路经冷用户用冷出口端开关阀与所述用冷端出口开关阀连通，另一路依次经预冷器供冷端入口开关阀、所述预冷器的供冷侧、预冷器供冷端出口开关阀后与所述用冷端出口开关阀连通。优选地，所述升压泵、透平机、压气机均驱动连接有电动机。由以上技术方案可知，本技术的优点是:1、本技术以气体为工作介质，利用其密度高、易液化的特点，有效减小了系统核心部件如透平机械、换热器的设计难度，同时也可以减小存储容器的规模和成本，进而从总体上增强了系统的紧凑性，降低了系统的复杂程度，缩小了系统的规模。2、本技术以朗肯循环和电压缩制冷循环为基础，根据两循环产能和用能的特点，从能的优化利用角度实现了两循环的合理匹配和耦合，减少了能量的损失，从整体上提高了系统的能量利用效率。3、本技术可根据用户对于电、热、冷的需求情况，合理分配和供应能量；同时，利用储能技术，该系统可以有效地存储能量，减少了能量的浪费，并保证了电、热、冷的及时供应。4、本技术可以富余电力为能量来源，也可以利用风能等可再生能源为系统的电力来源，并结合太阳能实现辅助供热，保证系统供应电、热、冷时的灵活性和高效性。整个系统在能量存储和释放的过程中不产生任何污染物，可与热电厂联合使用，也可用于孤岛、 独立建筑或小区，是一种环保、节能型系统。【附图说明】图1是本技术的以气体为工作介质的分布式供能系统。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本技术，应理解这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围，在阅读了本技术之后，本领域技术人员对本技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图1所示，本技术的以气体为工作介质的分布式供能系统，由气体供应器1，气体供应端开关阀2，气体供应端过滤器3，气体供应端止回阀4，气体供应端稳压器5，气体储能单元电动机6，升压泵7，气体储能单元过滤器8，气体储能单元止回阀9，气体存储器10，气体存储器出口端开关阀11，无预热工况开关阀12，预热器前端开关阀13，预热器14，加热器前端开关阀15，加热器16，透平机17，气体释能单元发电机18，透平机出口端开关阀19，无预冷工况开关阀20，预冷器前端开关阀21，预冷器22，冷却器前端开关阀23，冷却器24，气体回收端开关阀25，气体回收端过滤器26，气体回收端止回阀27，气体储热储冷单元电动机28，压气机29，冷凝器30，膨胀机31，蒸发器32，储热装置储热端进口开关阀33，储热换热器34，储热装置储热端出口开关阀35，储冷装置储冷端进口开关阀36，储冷换热器37，储冷装置储冷端出口开关阀38，储热装置用热端进口开关阀39，热用户单元用热进口端开关阀40，热用户单元41，用热单元控制系统42，预热器供热端入口开关阀43，热用户单元用热出口端开关阀44，预热器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以气体为工质的分布式供能系统，包括气体储能单元、储热单元、储冷单元和膨胀压缩单元，其特征在于，‑‑所述气体储能单元包括通过管路依次连接的气体供应器、气体供应端开关阀、升压泵、气体存储器、气体存储器出口端开关阀、加热器前端开关阀、加热器、透平机、透平机出口端开关阀、冷却器前端开关阀、冷却器，其中：所述冷却器的气体出口端与气体供应器的进口端连通，二者之间的连通管路上设有气体回收端开关阀；所述气体存储器出口端开关阀和加热器前端开关阀之间通过并联的无预热工况管路和预热工况管路连通，所述无预热工况管路上设置有无预热工况开关阀，所述预热工况管路上设置有预热器前端开关阀和预热器；所述透平机出口端开关阀和冷却器前端开关阀之间通过并联的无预冷工况管路和预冷工况管路连通，所述无预冷工况管路上设置有无预冷工况开关阀，所述预冷工况管路上设置有预冷器前端开关阀和预冷器；‑‑所述膨胀压缩单元包括通过管路依次连接的压气机、冷凝器、膨胀机和蒸发器；‑‑所述储热单元包括储热换热器，其中：所述储热换热器的储热侧进口与所述压气机出口连通，储热侧出口与所述膨胀机进口连通；所述储热换热器的用热侧出口设用热端进口开关阀，储热换热器的用热侧进口设用热端出口开关阀，所述用热端进口开关阀和用热端出口开关阀之间通过并联的带热用户管路和不带热用户管路连通，所述带热用户管路上设有热用户用热进口端开关阀和热用户单元，所述不带热用户管路依次通过加热器供热端入口开关阀、所述加热器的供热侧、加热器供热端出口开关阀后与所述用热端出口开关阀连通；‑‑所述储冷单元包括储冷换热器，其中：所述储冷换热器的储冷侧进口与所述膨胀机出口连通，储冷侧出口与所述压气机进口连通；所述储冷换热器的用冷侧出口设用冷端进口开关阀，储冷换热器的用冷侧进口设用冷端出口开关阀，所述用冷端进口开关阀和用冷端出口开关阀之间通过并联的带冷用户管路和不带冷用户管路连通，所述带冷用户管路上设有冷用户用冷进口端开关阀和冷用户单元，所述不带冷用户管路依次通过冷却器供冷端入口开关阀、所述冷却器的供冷侧、冷却器供冷端出口开关阀后与所述用冷端出口开关阀连通。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张远，洪慧，杨科，李雪梅，徐建中，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11