一种利用热电联产高参数供热蒸汽余能的综合能源系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种利用热电联产高参数供热蒸汽余能的综合能源系统及其控制方法，主要包括：汽轮机组、热用户、背压机、发电机、蒸发换热器、蓄电式充电装置和变压器，蒸发换热器利用来自汽轮机组的供热蒸汽来生产高压蒸汽，背压机利用蒸发换热器生产的高压蒸汽和来自汽轮机组的供热蒸汽做功驱动发电机发电，发电机所发出的电力经过第一变压器进行变压后再输送至第一蓄电式充电装置，第一蓄电式充电装置利用蓄电池组进行电能储存及利用充电桩对电动设备进行充电。本发明专利技术通过回收供热蒸汽余能来做功发电，不仅实现了能量的梯级回收利用，同时满足了热用户多样化的用汽参数需求及城市电动汽车等电动设备的用电需求，创造了显著的经济效益和减排效益。

【技术实现步骤摘要】
一种利用热电联产高参数供热蒸汽余能的综合能源系统及其控制方法
本专利技术属于热电联产
，具体涉及一种利用热电联产高参数供热蒸汽余能的综合能源系统及其控制方法，尤其适用于进行工业供热的热电联产系统。
技术介绍
当前，为提高火电机组的综合能源利用效率，并争取更多的发电利用小时数，纯凝机组改供热得到广泛的发展。但是，对于不同工业蒸汽用户，由于各自的工艺不同，所需的蒸汽压力参数也就不尽相同，而对于热电机组来说，仅有一条对外供蒸汽的母管道，即只能对外供一种压力参数的蒸汽。由此造成：当热电机组对外供汽的压力较高时，对于低压蒸汽需求用户来说，造成了余压损失；当热电机组对外供汽的压力较低时，对于高压蒸汽需求用户来说，蒸汽参数无法满足需求。另外，近年来，电动汽车因其不排放二氧化碳，没有尾气污染，对治理尾气排放和环境污染非常有利，因此在汽车市场上大受欢迎、发展迅猛，充电桩作为电动汽车的“加油站”，因而电动汽车的发展与普及离不开为汽车提供电源的充电桩。现在市场上的充电桩大都是由国家电网对其直接供电，使得国家电网供电压力大，且如果遇到停电这种紧急情况，将影响充电桩供电。综上面临的两种市场发展面临的技术难题，主要解决技术手段是：（1）申请号为201310667813.1的中国专利“汽轮机高低压两级工业抽汽供热装置”，通过一定技术手段，可以满足热用户高、低压两级蒸汽的需求，但其弊端是，需要铺设两条蒸汽母管道，大大增加了投资成本；特别是，每增加一个蒸汽压力参数需求时，都面临着相同的问题。（2）申请号为201610093159.1的中国专利申请“一种多功能新能源汽车充电桩”，通过一定技术手段，实现了利用太阳能这种新能源提供电力，解决了由国家电网直接供电所存在的技术问题，但其也面临着由于太阳能的随机性和不稳定性，而造成对电动汽车充电过程的不稳定。针对上述问题，本专利技术则是将热电联产与充电桩进行结合，通过利用工业供热过程中高参数蒸汽的余能来生产电能，同时利用蓄电池进行电力的储存和释放，不仅通过回收高参数蒸汽余能，实现能量的梯级回收利用，还解决了充电桩对电动汽车充电过程的不稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、性能可靠、利用热电联产高参数供热蒸汽余能的综合能源系统及其控制方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种利用热电联产高参数供热蒸汽余能的综合能源系统，其特征在于，包括：汽轮机组、第一类热用户、第二类热用户、第三类热用户、第一背压机、第一发电机、蒸发换热器、第二背压机、第二发电机、蓄电式充电装置和变压器，所述蓄电式充电装置包括第一蓄电式充电装置和第二蓄电式充电装置，所述变压器包括第一变压器和第二变压器；所述汽轮机组的抽汽口通过工业抽汽管同时与第一背压机的进汽口、蒸发换热器的高温进汽口和第三类热用户连接，且在工业抽汽管上安装有第一阀门，在第一背压机的进汽口安装有第二阀门，在蒸发换热器的高温进汽口安装有第五阀门；所述第一背压机的排汽口与第一类热用户连接，且在第一背压机的排汽口安装有第三阀门，所述第一背压机的蒸汽侧设置有第一蒸汽旁路，且在第一蒸汽旁路上安装有第四阀门，所述第一背压机与第一发电机连接，所述第一背压机驱动第一发电机做功发电，所述第一发电机通过第一输电线与第一蓄电式充电装置连接，所述第一发电机通过第一输电线向第一蓄电式充电装置输送电力，且在第一输电线上安装有第一变压器；所述蒸发换热器的高温出汽口与第二类热用户连接，且在蒸发换热器的高温出汽口安装有第六阀门，所述蒸发换热器的高温蒸汽侧设置有第二蒸汽旁路，且在第二蒸汽旁路上安装有第七阀门，所述蒸发换热器的进水口连接有高压给水管，且在蒸发换热器的进水口安装有第八阀门，所述蒸发换热器的高压出汽口与第二背压机的进汽口连接，所述第二背压机的排汽口与第二类热用户连接，且在第二背压机的排汽口安装有第九阀门，所述第二背压机与第二发电机连接，所述第二背压机驱动第二发电机做功发电，所述第二发电机通过第二输电线与第二蓄电式充电装置连接，所述第二发电机通过第二输电线向第二蓄电式充电装置输送电力，且在第二输电线上安装有第二变压器。进一步的，所述蒸发换热器为相变换热器，利用高温蒸汽的过热度加热来自高压给水管的高压给水，生产高压蒸汽。进一步的，所述蓄电式充电装置由充电开关、蓄电池、放电开关、充电输电线、放电输电线和充电桩组成，所述蓄电池具有N组，其中，每组所述蓄电池的充电端均与充电输电线的一端连接，且在每组蓄电池的充电端均安装有充电开关，所述充电输电线的另一端与变压器连接，每组所述蓄电池的放电端均与放电输电线的一端连接，且在每组蓄电池的放电端均安装有放电开关，所述放电输电线的另一端与充电桩连接，所述充电桩用于对电动设备进行充电。进一步的，所述电动设备是以电力为动力且具有储电能力的设备，可以是电动自行车、电动汽车等设备。进一步的，所述充电桩的电压等级根据电动设备的类别确定。所述的利用热电联产高参数供热蒸汽余能的综合能源系统的控制方法，其特征在于，步骤如下：打开并调节第一阀门，汽轮机组通过工业抽汽管同时为第一类热用户、第二类热用户和第三类热用户进行供汽；当汽轮机组提供的蒸汽压力高于第一类热用户的需求时，关闭第四阀门，打开并调节第二阀门和第三阀门，来自工业抽汽管的蒸汽先进入第一背压机进行降压后，再输送至第一类热用户，第一背压机利用蒸汽做功来驱动第一发电机进行发电，第一发电机所发出的电力先经过第一变压器变成第一蓄电式充电装置所需要的电压，然后利用第一输电线输送至第一蓄电式充电装置，第一蓄电式充电装置对来自第一发电机的电力进行储存和释放；当汽轮机组提供的蒸汽过热度高于第二类热用户的需求时，关闭第七阀门，打开并调节第五阀门和第六阀门，来自工业抽汽管的蒸汽先进入蒸发换热器经过降温后，再输送至第二类热用户，此时打开并调节第八阀门和第九阀门，来自高压给水管的高压给水进入蒸发换热器，利用来自工业抽汽管的蒸汽过热度对高压给水加热后产生高压蒸汽，然后高压蒸汽先进入第二背压机进行降压后，再输送至第二类热用户，第二背压机利用高压蒸汽做功来驱动第二发电机进行发电，第二发电机所发出的电力先经过第二变压器变成第二蓄电式充电装置所需要的电压，然后利用第二输电线输送至第二蓄电式充电装置，第二蓄电式充电装置对来自第二发电机的电力进行储存和释放。蓄电池具有N组，其中，每组蓄电池的充电开关和放电开关不能同时处于开启状态；当第M组蓄电池需要充电时，其中，则打开第M组蓄电池充电端的充电开关，经变压器进行变压后的电力由充电输电线输送至第M组蓄电池进行储存，第M组蓄电池充满电后，关闭第M组蓄电池充电端的充电开关；当第H组蓄电池不需要充电时，其中，则第H组蓄电池充电端的充电开关处于关闭状态，此时打开第H组蓄电池放电端的放电开关，来自第H组蓄电池的电力通过放电输电线输送至充电桩，然后利用充电桩对电动设备进行充电。进一步的，本专利技术通过调节第一背压机的输出功率大小来获取第一类热用户所需要的蒸汽参数，通过调节蒸发换热器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用热电联产高参数供热蒸汽余能的综合能源系统，其特征在于，包括：汽轮机组（1）、第一类热用户（2）、第二类热用户（3）、第三类热用户（4）、第一背压机（5）、第一发电机（6）、蒸发换热器（9）、第二背压机（10）、第二发电机（11）、蓄电式充电装置（50）和变压器（60），所述蓄电式充电装置（50）包括第一蓄电式充电装置（8）和第二蓄电式充电装置（13），所述变压器（60）包括第一变压器（7）和第二变压器（12）；所述汽轮机组（1）的抽汽口通过工业抽汽管（31）同时与第一背压机（5）的进汽口、蒸发换热器（9）的高温进汽口和第三类热用户（4）连接，且在工业抽汽管（31）上安装有第一阀门（21），在第一背压机（5）的进汽口安装有第二阀门（22），在蒸发换热器（9）的高温进汽口安装有第五阀门（25）；所述第一背压机（5）的排汽口与第一类热用户（2）连接，且在第一背压机（5）的排汽口安装有第三阀门（23），所述第一背压机（5）的蒸汽侧设置有第一蒸汽旁路（32），且在第一蒸汽旁路（32）上安装有第四阀门（24），所述第一背压机（5）与第一发电机（6）连接，所述第一背压机（5）驱动第一发电机（6）做功发电，所述第一发电机（6）通过第一输电线（35）与第一蓄电式充电装置（8）连接，所述第一发电机（6）通过第一输电线（35）向第一蓄电式充电装置（8）输送电力，且在第一输电线（35）上安装有第一变压器（7）；所述蒸发换热器（9）的高温出汽口与第二类热用户（3）连接，且在蒸发换热器（9）的高温出汽口安装有第六阀门（26），所述蒸发换热器（9）的高温蒸汽侧设置有第二蒸汽旁路（33），且在第二蒸汽旁路（33）上安装有第七阀门（27），所述蒸发换热器（9）的进水口连接有高压给水管（34），且在蒸发换热器（9）的进水口安装有第八阀门（28），所述蒸发换热器（9）的高压出汽口与第二背压机（10）的进汽口连接，所述第二背压机（10）的排汽口与第二类热用户（3）连接，且在第二背压机（10）的排汽口安装有第九阀门（29），所述第二背压机（10）与第二发电机（11）连接，所述第二背压机（10）驱动第二发电机（11）做功发电，所述第二发电机（11）通过第二输电线（36）与第二蓄电式充电装置（13）连接，所述第二发电机（11）通过第二输电线（36）向第二蓄电式充电装置（13）输送电力，且在第二输电线（36）上安装有第二变压器（12）。/n...

【技术特征摘要】
1.一种利用热电联产高参数供热蒸汽余能的综合能源系统，其特征在于，包括：汽轮机组（1）、第一类热用户（2）、第二类热用户（3）、第三类热用户（4）、第一背压机（5）、第一发电机（6）、蒸发换热器（9）、第二背压机（10）、第二发电机（11）、蓄电式充电装置（50）和变压器（60），所述蓄电式充电装置（50）包括第一蓄电式充电装置（8）和第二蓄电式充电装置（13），所述变压器（60）包括第一变压器（7）和第二变压器（12）；所述汽轮机组（1）的抽汽口通过工业抽汽管（31）同时与第一背压机（5）的进汽口、蒸发换热器（9）的高温进汽口和第三类热用户（4）连接，且在工业抽汽管（31）上安装有第一阀门（21），在第一背压机（5）的进汽口安装有第二阀门（22），在蒸发换热器（9）的高温进汽口安装有第五阀门（25）；所述第一背压机（5）的排汽口与第一类热用户（2）连接，且在第一背压机（5）的排汽口安装有第三阀门（23），所述第一背压机（5）的蒸汽侧设置有第一蒸汽旁路（32），且在第一蒸汽旁路（32）上安装有第四阀门（24），所述第一背压机（5）与第一发电机（6）连接，所述第一背压机（5）驱动第一发电机（6）做功发电，所述第一发电机（6）通过第一输电线（35）与第一蓄电式充电装置（8）连接，所述第一发电机（6）通过第一输电线（35）向第一蓄电式充电装置（8）输送电力，且在第一输电线（35）上安装有第一变压器（7）；所述蒸发换热器（9）的高温出汽口与第二类热用户（3）连接，且在蒸发换热器（9）的高温出汽口安装有第六阀门（26），所述蒸发换热器（9）的高温蒸汽侧设置有第二蒸汽旁路（33），且在第二蒸汽旁路（33）上安装有第七阀门（27），所述蒸发换热器（9）的进水口连接有高压给水管（34），且在蒸发换热器（9）的进水口安装有第八阀门（28），所述蒸发换热器（9）的高压出汽口与第二背压机（10）的进汽口连接，所述第二背压机（10）的排汽口与第二类热用户（3）连接，且在第二背压机（10）的排汽口安装有第九阀门（29），所述第二背压机（10）与第二发电机（11）连接，所述第二背压机（10）驱动第二发电机（11）做功发电，所述第二发电机（11）通过第二输电线（36）与第二蓄电式充电装置（13）连接，所述第二发电机（11）通过第二输电线（36）向第二蓄电式充电装置（13）输送电力，且在第二输电线（36）上安装有第二变压器（12）。


2.根据权利要求1所述的利用热电联产高参数供热蒸汽余能的综合能源系统，其特征在于，所述蒸发换热器（9）为相变换热器，利用高温蒸汽的过热度加热来自高压给水管（34）的高压给水，生产高压蒸汽。


3.根据权利要求1所述的利用热电联产高参数供热蒸汽余能的综合能源系统，其特征在于，所述蓄电式充电装置（50）由充电开关（51）、蓄电池（52）、放电开关（53）、充电输电线（54）、放电输电线（55）和充电桩（56）组成，所述蓄电池（52）具有N组，其中，每组所述蓄电池（52）的充电端均与充电输电线（54）的一端连接，且在每组蓄电池（52）的充电端均安装有充电开关（51），所述充电输电线（54）的另一端与变压器（60）连接，每组所述蓄电池（52）的放电端均与放电输电线（55）的一端连接，且在每组蓄电池（52）的放电端均安装有放电开关（53），所述放电输电线（55）的另一端与充电桩（56）连接，所述充电桩（56）用于对电动设备（57）进行充电。


4.根据权利要求3所述的利用热电联产高参数供热蒸汽余能的综合能源系统，其特征在于，所述电动设备（57）是以电力为动力且具有储电能力的设备。


5.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高新勇，陈志刚，郑立军，李成磊，黄平平，田道靖，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，杭州申乾节能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33