一种小型车载分布式能源站制造技术

本实用新型专利技术涉及一种小型车载分布式能源站，包括冷能热能利用单元及设置在机动车上的供气单元、电能利用单元及车载控制中心(17)；供气单元包括LNG储罐(1)和LNG气化器(2)；冷能热能利用单元包括供热换热器(15)、供冷换热装置、第一循环工质回路(18)、第二循环工质回路(19)及第三循环工质回路(20)；电能利用单元包括加装发电机(11)；车载控制中心(17)控制机动车在机动车功能状态和车载能源站功能状态间切换。与现有技术相比，本实用新型专利技术主要使用天然气、兼顾其它可再生能源接入，满足运输、农业生产，兼具发电、供热、供冷与供燃气等，以达到减低能耗、保护环境等目的。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于清洁能源高效利用应用
，设计一种小型车载分布式能源站极其集成技术，尤其是涉及一种利用天然气燃料汽车发动机及其车载储气罐，综合改造成小型或微型天然气冷热电联产分布式能源站，该能源站还可外接扩展成多种再生能源接入如太阳能、风能的管理中心，为远离天然气管道的偏远地区如山区、海岛或远郊的农居民宿、村镇行政活动中心、农家乐等场所提供现代化的清洁能源解决方案。
技术介绍
天然气作为一种优质、高效、清洁的能源，在各国能源消费结构中都具有越来越重要的地位。依据IEA最近统计数据显示，2014年全球天然气消费量为3.5万亿立方米，在一次能源(包括煤炭、原油和天然气)中所占比例为23.8％，天然气已成为继煤炭、原油后世界第三大能源。我国天然气消费虽然每年以两位数的增速高速增长，2014年达到1800亿立方米，是2001年需求量的近7倍，2015年需求量达到约1950亿立方米，但在我国一次能源消费结构中依然仅占6.8％，结构失衡严重，与24％的世界平均水平相比有很大差距，超过65％以上的能源来自煤炭，这是造成我国空气污染、雾霾严重的重要原因。所以如何尽快提升天然气利用水平、增加天然气消费量也是目前国家污染治理、节能减排的一项重要工作。目前国内天然气的主要用途是调峰发电，或者工业生产，这两部分合计占到全部天然气耗量的一半以上，另外40％以上的天然气是提供给城市居民生活用气。而广大农村边远地区居民由于天然气管网尚未或者无法铺设等原因，依然使用落后的煤炭、柴禾秸秆等，燃烧效率低且环境污染大，是造成当地局部区域PM10、PM2.5超标空气污染问题的主要原因之一，所以如何帮助解决这部分居民的生活清洁高效用能问题也是国家能源结构调整、节能减排的主要工作内容。近年来，随着我国政府《关于发展天然气分布式能源的指导意见》、《天然气“十二五”规划》、《天然气利用政策》、《可再生能源发展“十二五”规划》、《可再生能源电价附加补助资金管理暂行办法》以及《能源“十二五”规划》的相继出台，分布式能源已成为上至政府、下至企事业单位高度关注的焦点之一。2012年10月国务院发表的《中国的能源政策(2012)》白皮书指出：“因地制宜在农村、林区、海岛推进分布式可再生能源建设。制定分布式能源标准，完善分布式能源上网电价形成机制和政策，努力实现分布式发电直供及无歧视、无障碍接入电网。‘十二五’期间建设1000个左右天然气分布式能源项目，以及10个左右各类典型特征的分布式能源示范区域。”至此，分布式能源项目的建设成为我国现阶段能源建设的重头戏之一，相关的标准、设计规范相继出台，已经掀起了新一轮国内分布式能源和冷热电三联供系统的研究高潮。为避免歧义，国家发改委在《关于发展天然气分布式能源的指导意见》更明确天然气分布式能源综合能源利用效率必须要在70％以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式。所以，使用天然气做为燃料的小型分布式能源站及其相关集成应用技术是近年来兴起的、向居民用户提供二次能源供应较好的、一种比较先进的能源利用方式，其综合能源利用效率一般高达70％以上，不仅可以发电还可以提供冷、热水供应，可以使居民家庭环境的用能水平、用能条件、生活舒适度都可以得到显著改善。而且与传统的集中式能源供应系统相比，这种天然气小型分布式能源更接近负荷，不需要建设大电网进行远距离高压或超高压输电，可大大减少线损，节省输配电建设投资和运行费用；同时由于兼具发电、供热供冷等多种能源服务功能，可以有效地实现能源梯级利用，达到更高能源综合利用效率；而且启停方便，负荷调节灵活，各子系统可以相互独立，可靠性和安全性都较高，也是非常适合农村地区居民使用的一种能源形式。但一直以来，由于许多欠发达的农村地区，特别是边远山区、农牧区、海岛渔村等还没有天然气管网的地方，受人口分布密度小、天然地理条件限制等因素造成初期管网建设投资很大，如果贸然大规模实施天然气管网或者进行其他能源建设，会使得能源最终送达农户的用能成本显著增加而显得不经济，所以如何采用一种经济的方式，将天然气送达边远地区，并于小型分布式能源站结合，为这些地方的居民特别是农民、牧民、渔民提高用能水平、完善用能条件、提升生活舒适度是个难度非常大的挑战，也是建设现代化新型农村道路上的拦路虎。一般而言，解决这一问题最合理途径就是利用液化天然气(LNG)易于运输的物化性质进行陆路运输，突破没有管网的客观限制。但是由于液化天然气(LNG)也需要在农村等地区建立储罐及相应的气化设备、连接各家各户的管网等，总体投资依然比较昂贵，可能会造成每户居民承担的成本较高，超出一般农户经济能力承受范围，因此预计也将无法大面积铺开。针对这种情况，如何基于现有农村基础设施条件，将液化天然气(LNG)大规模引入农村、并为农牧民设计一种比较合理、经济的小型天然气分布式能源站，使之达到一般城市甚至超过的能效利用水平成为当前急需解决的问题。我国目前的分布式能源系统多为工业园区生产或建筑群楼的能源需求应用，体量相对较大，基于天然气为燃料的微小型分布式能源站应用于户用单元尚没有很好的开发；并且天然气主要来源于管道输送，无法满足偏远地区无法提供管道气的用能要求。有较多的专利涉及LNG的输送与气化使用，一般是加热气化，使得LNG成为NG气态，供发动机使用；也有考虑充分利用LNG气化冷能，用于LNG车上冷却发动机；LNG车常用于运输与生产，没有考虑LNG机动车的能源综合利用，多用途利用。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种主要使用天然气、兼顾其它可再生能源接入，满足运输、农业生产，兼具发电、供热、供冷与供燃气等，以达到减低能耗、保护环境等目的的小型车载分布式能源站。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种小型车载分布式能源站，包括冷能热能利用单元及设置在机动车上的供气单元、电能利用单元及车载控制中心；所述的供气单元包括用于为车载发动机提供燃料的LNG储罐和LNG气化器，所述的LNG气化器与车载发动机之间设有用于热交换的循环工质回路；所述的冷能热能利用单元包括供热换热器、供冷换热装置、第一循环工质回路、第二循环工质回路及第三循环工质回路，LNG气化器通过第一循环工质回路与车载发动机连接，供热换热器通过第二循环工质回路与车载发动机连接，供冷换热装置通过第三循环回路与LNG气化器连接；所述的电能利用单元包括加装发电机，所述的加装发电机通过机动车的离合装置与车载发动机连接；所述的车载控制中心分别与供气单元、冷能热能利用单元及电能利用单元通讯连接，并控制机动车在机动车功能状态和车载能源站功能状态间切换；当机动车处于机动车功能状态时，车载发动机与传动装置接合，LNG气化器与车载发动机进行热交换，当机动车处于车载能源站功能状态时，车载发动机通过离合装置与传动装置分离，带动加装发电机进行发电，用冷设备通过供冷换热装置与LNG气化器进行热交换，用热设备通过供热换热器与车载发动机进行热交换。所述的车载发动机的冷却通道两端连接有循环工质主管路，循环工质主管路上并联设有第一支管、第二支管和第三支管，所述的LNG气化器设置在第一支管上，与车载发动机连接形成第一循环工质回路，供热换热器设置在第二支管上，与车载发动机连接形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型车载分布式能源站，其特征在于，包括冷能热能利用单元及设置在机动车上的供气单元、电能利用单元及车载控制中心(17)；所述的供气单元包括用于为车载发动机(6)提供燃料的LNG储罐(1)和LNG气化器(2)；所述的冷能热能利用单元包括供热换热器(15)、供冷换热装置、第一循环工质回路(18)、第二循环工质回路(19)及第三循环工质回路(20)，LNG气化器(2)通过第一循环工质回路(18)与车载发动机(6)连接，供热换热器(15)通过第二循环工质回路(19)与车载发动机(6)连接，供冷换热装置通过第三循环回路(20)与LNG气化器(2)连接；所述的电能利用单元包括加装发电机(11)，所述的加装发电机(11)通过机动车的离合装置(7)与车载发动机(6)连接；所述的车载控制中心(17)分别与供气单元、冷能热能利用单元及电能利用单元通讯连接，并控制机动车在机动车功能状态和车载能源站功能状态间切换。

【技术特征摘要】
1.一种小型车载分布式能源站，其特征在于，包括冷能热能利用单元及设置在机动车上的供气单元、电能利用单元及车载控制中心(17)；所述的供气单元包括用于为车载发动机(6)提供燃料的LNG储罐(1)和LNG气化器(2)；所述的冷能热能利用单元包括供热换热器(15)、供冷换热装置、第一循环工质回路(18)、第二循环工质回路(19)及第三循环工质回路(20)，LNG气化器(2)通过第一循环工质回路(18)与车载发动机(6)连接，供热换热器(15)通过第二循环工质回路(19)与车载发动机(6)连接，供冷换热装置通过第三循环回路(20)与LNG气化器(2)连接；所述的电能利用单元包括加装发电机(11)，所述的加装发电机(11)通过机动车的离合装置(7)与车载发动机(6)连接；所述的车载控制中心(17)分别与供气单元、冷能热能利用单元及电能利用单元通讯连接，并控制机动车在机动车功能状态和车载能源站功能状态间切换。2.根据权利要求1所述的一种小型车载分布式能源站，其特征在于，所述的车载发动机(6)的冷却通道两端连接有循环工质主管路，循环工质主管路上并联设有第一支管、第二支管和第三支管，所述的LNG气化器(2)设置在第一支管上，与车载发动机(6)连接形成第一循环工质回路(18)，供热换热器(15)设置在第二支管上，与车载发动机(6)连接形成第二循环工质回路(19)，供冷换热装置设置在第三支管上，与LNG气化器(2)连接形成第三循环工质回路(20)，所述的循环工质主管路、第一支管、第二支管和第三支管上均设有截止阀，各截止阀均与车载控制中心通信连接。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈斌，李琦芬，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：新型
国别省市：上海;31