一种多能互补分布式能源系统能量梯级利用系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多能互补分布式能源系统能量梯级利用系统及方法，包括内燃机组、斯特林机组、烟气热水溴化锂机组和换热器组，其中：内燃机组与斯特林机组之间设有第一烟气输送管路，与烟气热水溴化锂机组之间设有第二烟气输送管路；还包括流量调节装置设置在第一烟气输送管路和/或第二烟气输送管路上，用于控制输入斯特林机组和烟气热水溴化锂机组的高温烟气量，高温烟气量大于等于零；能量管理模块用于根据用户侧的能量需求反馈量与系统总供给量之间的关系，分别控制流量调节装置以及内燃机组、斯特林机组、烟气热水溴化锂机组和换热器组的工作状况，达到供需匹配和高效梯级利用的效果。用的效果。用的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种多能互补分布式能源系统能量梯级利用系统及方法


[0001]本专利技术涉及分布式能源领域，特别是涉及一种多能互补分布式能源系统能量梯级利用系统及方法。

技术介绍

[0002]能源高效利用与环境协调相容是实现经济社会可持续发展的关键，多能互补分布式能源系统作为能源技术创新发展的热点方向，具有清洁低碳、安全高效的优势，是推动能源利用技术变革和能源转型发展的重点研究领域，对于我国实施节能减排战略，构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有非常重要的意义。
[0003]以内燃机为原动机的多能互补分布式能源系统为例，有大量能量被内燃机废气带走，为了提高能源利用率，现有技术中已经有了多种回收利用废气余热的工艺。回收后的余热能大部分用于加热和供暖用，或者通过溴化锂冷水机置换冷媒水，形成冷、热、电联产的运行模式，虽回收了余热中的部分可用能，但是由于原动机热能和电能的产生量和使用量难以在0~100%负荷完全匹配，且余热的生产端和热用户是两个相对独立的部分，造成了热利用设备经常处于不稳定运行状态或能量利用不充分的状态，与设计值相比，总体效率大幅度降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的系统总体能源利用率低的缺陷，从而提供一种多能互补分布式能源系统能量梯级利用系统及方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种多能互补分布式能源系统能量梯级利用系统，包括均与用户侧连接的内燃机组、斯特林机组、烟气热水溴化锂机组和换热器组，还包括：第一烟气输送管路，连接在所述内燃机组与所述斯特林机组之间，用于将高温烟气输送进所述斯特林机组；第二烟气输送管路，连接在所述内燃机组与所述烟气热水溴化锂机组之间，用于将高温烟气输送进所述烟气热水溴化锂机组；第三烟气输送管道，连接在所述斯特林机组与所述烟气热水溴化锂机组之间，用于将所述斯特林机组的剩余烟气输送进所述烟气热水溴化锂机组；流量调节装置，设置在所述第一烟气输送管路和/或所述第二烟气输送管路上，用于控制输入所述斯特林机组和所述烟气热水溴化锂机组的高温烟气量，高温烟气量大于等于零；能量管理模块，用于根据所述用户侧的能量需求反馈量与系统总供给量之间的关系，分别控制所述流量调节装置以及所述内燃机组、所述斯特林机组、所述烟气热水溴化锂机组和所述换热器组的工作状况。
[0006]优选地，所述用户侧的能量需求反馈量包括需求电能、需求热量和需求冷量中的
一种或多种；所述系统总供给量包括供电量、供冷量和供热量中的一种或多种；所述能量管理模块还用于基于系统目标函数，利用遗传算法，优化系统运行，控制所述流量调节装置以及所述内燃机组、所述斯特林机组、所述烟气热水溴化锂机组和所述换热器组的工作状况；其中，所述系统目标函数包括系统运行成本目标函数和系统综合能源利用率目标函数；所述系统目标函数的约束条件包括：电能平衡、热能平衡和冷能平衡中的一种或多种；以及所述内燃机组的运行约束，所述斯特林机组的运行约束、所述烟气热水溴化锂机组的运行约束和所述换热器组的运行约束。
[0007]优选地，系统还包括蓄电装置和电制冷设备，所述蓄电装置和所述电制冷设备分别与市电、所述内燃机组与所述斯特林机组连接，同时与所述用户侧连接；所述能量管理模块还用于根据所述用户侧的能量需求反馈量控制所述蓄电装置和所述电制冷设备；所述系统目标函数的约束条件中：所述电能平衡还包括所述蓄电装置的充放电功率；所述冷能平衡还包括所述电制冷设备的供冷量；还包括电制冷设备的运行约束。
[0008]优选地，所述内燃机组包括至少两台内燃机，所述内燃机组的工作状况包括工作的内燃机数量及所述内燃机组的内燃机电功率；所述斯特林机组包括至少两台斯特林机，所述斯特林机组的工作状况包括工作的斯特林机数量及所述斯特林机组的斯特林机电功率；所述系统目标函数的约束条件中：所述电能平衡包括所述内燃机组的内燃机电功率、所述斯特林机组的斯特林机电功率、所述蓄电装置的充放电功率和用户侧的需求电量；所述烟气热水溴化锂机组包括至少两个烟气热水溴化锂机，所述烟气热水溴化锂机组的工作状况包括工作的烟气热水溴化锂机数量及所述烟气热水溴化锂机组的能量供应量；所述换热器组包括至少两台换热器，所述换热器组的工作状况包括工作的换热器数量及所述换热器组的供热量；所述电制冷设备包括至少一台电制冷机，所述电制冷设备的工作状况包括工作的电制冷机的数量及所述电制冷设备的供冷量；所述系统目标函数的约束条件中：所述热能平衡包括所述烟气热水溴化锂机组的供热量、所述换热器组的供热量和用户侧的需求热量；所述冷能平衡包括所述烟气热水溴化锂机组的供冷量、所述电制冷设备的供冷量和用户侧的需求冷量。
[0009]优选地，系统还包括太阳能高温采集装置，用于提高所述斯特林机组的斯特林机电功率；
所述斯特林机组包括至少一台斯特林机，每台所述斯特林机对应设置一太阳能高温采集装置。
[0010]优选地，所述太阳能高温采集装置包括下列一种或其组合：槽式聚光设备、塔式聚光设备、蝶式聚光设备、菲涅尔镜式聚光设备；所述斯特林机包括吸热部件，所述太阳能高温采集装置用于提升所述吸热部件的温度。
[0011]所述内燃机组和所述烟气热水溴化锂机组之间设有缸套水循环回路。
[0012]本专利技术还提供一种多能互补分布式能源系统能量梯级利用方法，包括：利用内燃机组发电；根据所述用户侧的能量需求反馈量分别控制所述流量调节装置，控制输入所述斯特林机组和所述烟气热水溴化锂机组的高温烟气量，高温烟气量大于等于零；同时，分别控制所述内燃机组、所述斯特林机组、所述烟气热水溴化锂机组况和所述换热器组的工作状况，满足所述用户侧的能量需求；在用户侧的能量需求反馈量高于系统总供给量时，控制流量调节装置，增加进入烟气热水溴化锂机组的高温烟气量，减少进入斯特林机组的高温烟气量；在用户侧的能量需求反馈量低于系统总供给量时，控制流量调节装置，增加斯特林机组的高温烟气量，减少烟气热水溴化锂机组的高温烟气量；在用户侧的能量需求反馈量等于系统总供给量时，优先保证进入斯特林机组的高温烟气量。
[0013]优选地，所述用户侧的能量需求反馈量包括需求电能、需求热量和需求冷量中的一种或多种；所述系统总供给量包括供电量、供冷量和供热量中的一种或多种；所述方法还包括：基于系统目标函数，利用遗传算法，优化系统运行，控制所述流量调节装置以及所述内燃机组、所述斯特林机组、所述烟气热水溴化锂机组和所述换热器组的工作状况；其中，所述系统目标函数包括系统运行成本目标函数和系统综合能源利用率目标函数；所述系统目标函数的约束条件包括：电能平衡、热能平衡和冷能平衡中的一种或多种；以及所述内燃机组的运行约束，所述斯特林机组的运行约束、所述烟气热水溴化锂机组的运行约束和所述换热器组的运行约束。
[0014]优选地，系统还包括蓄电装置和电制冷设备；所述方法还包括：根据所述用户侧的能量需求反馈量，控制所述蓄电装置和所述电制冷设备，若所述烟气热水溴化锂机组的供冷量低于用户侧的需求量，则控制电制冷设备提高供冷量；当所述烟气热水溴化锂机组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多能互补分布式能源系统能量梯级利用系统，其特征在于，包括均与用户侧连接的内燃机组、斯特林机组、烟气热水溴化锂机组和换热器组，还包括：第一烟气输送管路，连接在所述内燃机组与所述斯特林机组之间，用于将高温烟气输送进所述斯特林机组；第二烟气输送管路，连接在所述内燃机组与所述烟气热水溴化锂机组之间，用于将高温烟气输送进所述烟气热水溴化锂机组；第三烟气输送管道，连接在所述斯特林机组与所述烟气热水溴化锂机组之间，用于将所述斯特林机组的剩余烟气输送进所述烟气热水溴化锂机组；流量调节装置，设置在所述第一烟气输送管路和/或所述第二烟气输送管路上，用于控制输入所述斯特林机组和所述烟气热水溴化锂机组的高温烟气量，高温烟气量大于等于零；能量管理模块，用于根据所述用户侧的能量需求反馈量与系统总供给量之间的关系，分别控制所述流量调节装置以及所述内燃机组、所述斯特林机组、所述烟气热水溴化锂机组和所述换热器组的工作状况。2.根据权利要求1所述的能量梯级利用系统，其特征在于，所述用户侧的能量需求反馈量包括需求电能、需求热量和需求冷量中的一种或多种；所述系统总供给量包括供电量、供冷量和供热量中的一种或多种；所述能量管理模块还用于基于系统目标函数，利用遗传算法，优化系统运行，控制所述流量调节装置以及所述内燃机组、所述斯特林机组、所述烟气热水溴化锂机组和所述换热器组的工作状况；其中，所述系统目标函数包括系统运行成本目标函数和系统综合能源利用率目标函数；所述系统目标函数的约束条件包括：电能平衡、热能平衡和冷能平衡中的一种或多种；以及所述内燃机组的运行约束，所述斯特林机组的运行约束、所述烟气热水溴化锂机组的运行约束和所述换热器组的运行约束。3.根据权利要求2所述的能量梯级利用系统，其特征在于，还包括蓄电装置和电制冷设备，所述蓄电装置和所述电制冷设备分别与市电、所述内燃机组与所述斯特林机组连接，同时与所述用户侧连接；所述能量管理模块还用于根据所述用户侧的能量需求反馈量控制所述蓄电装置和所述电制冷设备；所述系统目标函数的约束条件中：所述电能平衡还包括所述蓄电装置的充放电功率；所述冷能平衡还包括所述电制冷设备的供冷量；还包括电制冷设备的运行约束。4.根据权利要求3所述的能量梯级利用系统，其特征在于，所述内燃机组包括至少两台内燃机，所述内燃机组的工作状况包括工作的内燃机数量及所述内燃机组的内燃机电功率；所述斯特林机组包括至少两台斯特林机，所述斯特林机组的工作状况包括工作的斯特林机数量及所述斯特林机组的斯特林机电功率；
所述系统目标函数的约束条件中：所述电能平衡包括所述内燃机组的内燃机电功率、所述斯特林机组的斯特林机电功率、所述蓄电装置的充放电功率和用户侧的需求电量；所述烟气热水溴化锂机组包括至少两个烟气热水溴化锂机，所述烟气热水溴化锂机组的工作状况包括工作的烟气热水溴化锂机数量及所述烟气热水溴化锂机组的能量供应量；所述换热器组包括至少两台换热器，所述换热器组的工作状况包括工作的换热器数量及所述换热器组的供热量；所述电制冷设备包括至少一台电制冷机，所述电制冷设备的工作状况包括工作的电制冷机的数量及所述电制冷设备的供冷量；所述系统目标函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海珍，周宇昊，郑文广，宋胜男，罗城鑫，阮慧锋，王明晓，刘心喜，柯冬冬，林达，谷菁，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：