一种带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统，其包括燃气轮机组、压气机旁路抽气储能子系统、压缩空气释能子系统、供热/冷子系统。燃气轮机组及压缩空气释能子系统以“以热定电”模式运行，用于协调燃气轮机输出电功率与用户电负荷不匹配问题。该系统充分引入太阳能光热利用，提高燃气轮机冷热电联产系统能源利用率。通过调节压气机旁路抽气储能子系统的空气流量以控制燃气轮机组电力负荷；通过压缩空气释能子系统弥补用电高峰时电力缺额。本实用新型专利技术公开的带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统，具有整体效率高、热电负荷调配灵活等优点，适用于探索能源的高效、梯级、多级利用等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统
本技术涉及燃气轮机
，具体涉及一种带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统。
技术介绍
冷热电联产系统作为一种新型的多能流供应形式，符合能量的梯级利用原则，具有很高的能源利用率，如何提高系统灵活性仍是亟需解决的重要问题之一。当前，热电联产系统为更大限度利用输入系统的能源，常常采用“以热定电”的运行模式，由此导致系统的输出电功率与需求侧电负荷往往不相匹配，容易造成电力过剩、原动机平均负荷率不高、系统效率较低等问题。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统。本技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统，所述的冷热电联产系统包括燃气轮机组19、压气机旁路抽气储能子系统20、压缩空气释能子系统21及供热/冷子系统22，所述的压气机旁路抽气储能子系统20与所述的燃气轮机组19的压气机出口相连，所述的压缩空气释能子系统21与所述的压气机旁路抽气储能子系统20的出口相连，所述的供热/冷子系统22分别与所述的压缩空气释能子系统21及所述的燃气轮机组19的出口相连；其中，所述的燃气轮机组19依次由环境空气经压气机1、燃烧室2、燃气透平3组成，其中，环境空气经压气机1形成压缩空气后分两路，其中一路与燃料混合经燃烧室2燃烧产生高温燃气，燃气经燃气透平3膨胀输出电功率，为用户供电；其中，所述的压气机旁路抽气储能子系统20依次由恒压阀4、第一流量调节阀5、单向阀6、太阳能集热及蓄热绝热储气室8组成，所述的太阳能集热及蓄热绝热储气室8设置有安全阀7，所述的环境空气经压气机1形成压缩空气的另一路输入到恒压阀4，所述的太阳能集热及蓄热绝热储气室8依次由绝热储气室9、油-气换热器10、导热油储罐11、太阳能集热加热器12、温控三通阀13组成；其中，所述的压缩空气释能子系统21依次由第二流量调节阀14及空气透平15组成，其中，第二流量调节阀14与太阳能集热及蓄热绝热储气室8的出口相连。进一步地，在用户电需求过剩时，第一流量调节阀5接收功率剩余信号，控制阀门开度及储气流量，并作为燃气轮机组19的负荷调节手段，设置恒压阀4以保持管道内空气流量可控，设置单向阀6以防止管内空气倒流。进一步地，所述的太阳能集热及蓄热绝热储气室8在压缩空气储能阶段，高温导热油通过太阳能集热加热器12加热及温控三通阀13达到设定温度以内；在压缩空气释能阶段，绝热储气室9经第二流量调节阀14控制释气流量，释气经油-气换热器10加热后进入空气透平15膨胀做功，输出至用户，弥补电力缺额，其中，第二流量调节阀14接收空气透平15的功率指令信号。进一步地，所述的供热/冷子系统22由余热锅炉16、溴化锂吸收式冷水机组17及三通蒸汽流量控制阀18组成，其中，余热锅炉16同时利用空气透平15及燃气轮机组19的余热产生微过热水蒸气，三通蒸汽流量控制阀18根据用户冷/热负荷指令调节阀门开度，决定供热用蒸汽流量与供冷用蒸汽流量大小。本技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：本技术公开的一种带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统，在系统“以热定电”运行出现用户电力过剩时，启动压气机旁路抽气储能子系统，可以有效地实现削峰填谷，提高系统灵活性；当用户电力不足时，压缩空气经太阳能加热，进入空气透平膨胀做功以弥补电力不足，燃气透平及空气透平的余热均导入余热锅炉，提高了一次能源利用率。本技术适用于探索能源的高效、梯级、多级利用等领域，为分布式能源系统的灵活设计与高效利用提供一种有效的技术参考。附图说明图1是本技术公开的一种带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统的结构框图；图2是本技术公开的一种带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统的能流示意图；图3是本技术公开的一种带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统中的太阳能集热及蓄热绝热储气室示意图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例下面结合附图1、附图2及附图3对本技术的带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统做进一步阐述。如附图1的结构示意图所示，本技术由燃气轮机组19、压气机旁路抽气储能子系统20、压缩空气释能子系统21、供热/冷子系统组成。如附图2的一种带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统能流示意图所示，能流过程为：环境空气经压气机1形成压缩空气，压缩空气分两路。其中一路与燃料混合经燃烧室2燃烧产生高温燃气，燃气经燃气透平3膨胀输出电功率，为用户供电；当燃气轮机组19功率大于用户用电需求时，另一路压缩空气进入压气机旁路抽气储能子系统20，压缩空气流量由外界剩余电负荷确定。当电力不足时，释能子系统21投运，其释气流量及空气透平15的输出功率由第二流量调节阀14调节。燃气透平3及空气透平15的排气余热经余热锅炉16对给水加热产生微过热水蒸气，水蒸气经三通蒸汽流量控制阀18为用户供热，同时驱动溴化锂吸收式冷水机组17提供冷量，并实现冷/热负荷分配。压气机旁路抽气储能子系统20根据流程依次由恒压阀4、第一流量调节阀5、单向阀6、太阳能集热及蓄热绝热储气室8组成，并设置安全阀7。如附图3的一种带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统中的太阳能集热及蓄热绝热储气室示意图，其能流过程为：来自单向阀6的压缩空气进入绝热储气室9实现压缩空气储能，同时利用太阳能光-热将导热油经太阳能集热加热器12加热升温后存储于导热油罐11。当释能系统投运时，绝热储气室9的空气经油-气换热器10加热，其温度由温控三通阀13调节，最终进入第二流量调节阀14及空气透平15。本技术所述的带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统，其燃气轮机组以“以热定电”的模式运行，燃气轮机组及压缩空气释能系统同时为用户提供冷/热能和电能。当燃气轮机输出电功率与需求侧电负荷不匹配，若燃气轮机输出电功率超出用户电负荷需求时，燃气轮机组经压气机旁路抽气调节功率，旁路压缩空气存储于抽气储能子系统中；当燃气轮机输出电功率低于用户电负荷需求时，储能子系统释放高压空气，经太阳能光热导热油储热系统加热升温后，再经空气透平做功，弥补不足电量。从而实现削峰填谷，平衡用户侧电力负荷，并达到提高系统灵活性及效率的目的。上述实施例为本技术较佳的实施方式，但本技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统，其特征在于，所述的冷热电联产系统包括燃气轮机组(19)、压气机旁路抽气储能子系统(20)、压缩空气释能子系统(21)及供热/冷子系统(22)；所述的压气机旁路抽气储能子系统(20)与所述的燃气轮机组(19)的压气机出口相连，所述的压缩空气释能子系统(21)与所述的压气机旁路抽气储能子系统(20)的出口相连，所述的供热/冷子系统(22)分别与所述的压缩空气释能子系统(21)及所述的燃气轮机组(19)的出口相连；其中，所述的燃气轮机组(19)依次由压气机(1)、燃烧室(2)、燃气透平(3)组成，环境空气经压气机(1)形成压缩空气后分两路，一路与燃料混合经燃烧室(2)燃烧产生高温燃气，燃气经燃气透平(3)膨胀输出电功率，为用户供电；其中，所述的压气机旁路抽气储能子系统(20)依次由恒压阀(4)、第一流量调节阀(5)、单向阀(6)、太阳能集热及蓄热绝热储气室(8)组成，所述的太阳能集热及蓄热绝热储气室(8)设置有安全阀(7)，环境空气经压气机(1)形成压缩空气的另一路输入到恒压阀(4)，所述的太阳能集热及蓄热绝热储气室(8)依次由绝热储气室(9)、油‑气换热器(10)、导热油储罐(11)、太阳能集热加热器(12)、温控三通阀(13)组成；其中，所述的压缩空气释能子系统(21)依次由第二流量调节阀(14)及空气透平(15)组成，第二流量调节阀(14)与太阳能集热及蓄热绝热储气室(8)的出口相连。...

【技术特征摘要】
1.一种带旁路压缩空气储能的小型燃气轮机冷热电联产系统，其特征在于，所述的冷热电联产系统包括燃气轮机组(19)、压气机旁路抽气储能子系统(20)、压缩空气释能子系统(21)及供热/冷子系统(22)；所述的压气机旁路抽气储能子系统(20)与所述的燃气轮机组(19)的压气机出口相连，所述的压缩空气释能子系统(21)与所述的压气机旁路抽气储能子系统(20)的出口相连，所述的供热/冷子系统(22)分别与所述的压缩空气释能子系统(21)及所述的燃气轮机组(19)的出口相连；其中，所述的燃气轮机组(19)依次由压气机(1)、燃烧室(2)、燃气透平(3)组成，环境空气经压气机(1)形成压缩空气后分两路，一路与燃料混合经燃烧室(2)燃烧产生高温燃气，燃气经燃气透平(3)膨胀输出电功率，为用户供电；其中，所述的压气机旁路抽气储能子系统(20)依次由恒压阀(4)、第一流量调节阀(5)、单向阀(6)、太阳能集热及蓄热绝热储气室(8)组成，所述的太阳能集热及蓄热绝热储气室(8)设置有安全阀(7)，环境空气经压气机(1)形成压缩空气的另一路输入到恒压阀(4)，所述的太阳能集热及蓄热绝热储气室(8)依次由绝热储气室(9)、油-气换热器(10)、导热油储罐(11)、太阳能集热加热器(12)、温控三通阀(13)组成；其中，所述的压缩空气释能子系统(21)依次由第二流量调节阀(14)及空气透平(15)组成，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨承，丁苏，马晓茜，黄曼曼，王旭升，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44