一种多能互补分布式能源系统及其调控方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多能互补分布式能源系统及其调控方法，系统通过能源管理模块、余热利用装置和余热转化装置，灵活匹配用户侧的冷热需求与系统供冷/热量，避免频繁调动燃气发电机组的负荷，同时也避免了高温烟气以及供冷量、供热量的浪费。余热转化装置突破了传统的储能时间较短的缺陷限制，把余热转化为燃料储存，储存时间上不受限制；本发明专利技术的多能互补分布式能源系统还包括可再生能源转化装置，不仅可以作为燃气发电机组的发电补充，还可用于将液体燃料转化为气体燃料，补充气体燃料存储装置中的气体燃料，满足燃气燃气机组的使用要求，当可再生能源充足时，优先利用可再生能源转化成气体燃料。转化成气体燃料。转化成气体燃料。

【技术实现步骤摘要】
一种多能互补分布式能源系统及其调控方法


[0001]本专利技术涉及分布式能源
，特别是涉及一种多能互补分布式能源系统及其调控方法。

技术介绍

[0002]多能互补分布式能源系统是一种临近用户设置，实现多种能源资源输入，梯级利用余热并就近向用户输出电、冷、热等多种能源产品，能够实现节能减排和高比例可再生能源消纳的新型能源系统。
[0003]现有的多能互补分布式能源中的可再生能源，比如风能、太阳能等，一般直接将风能或太阳能转化成电能然后存储，这种的电储能价格高，风险大，且能源转化率低。另外，因用户侧冷热电负荷需求的动态波动性、复杂性和非线性突出，系统面临变工况性能大幅下降等难题，如何实现复杂运行工况下系统多种能源高效互补和梯级利用是多能互补分布式能源系统面临的主要难题。

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缺陷，从而提供一种多能互补分布式能源系统及其调控方法。
[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，包括燃气发电机组、余热转化装置、可再生能源转化装置、燃料存储装置和余热利用装置；所述燃料存储装置包括液体燃料存储装置和气体燃料存储装置；所述液体燃料存储装置和所述气体燃料存储装置分别与所述余热转化装置连接，所述余热转化装置用于将液体燃料高温分解为气体燃料；所述液体燃料存储装置和所述气体燃料存储装置分别与所述可再生能源转化装置连接，所述可再生能源转化装置用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料和/或可再生能源发电；所述燃气发电机组与所述气体燃料存储装置连接，用于燃烧气体燃料发电；所述余热利用装置与所述燃气发电机组连接，回收利用所述燃气发电机组的高温烟气，用于制冷、制热或发电；所述余热转化装置与所述燃气发电机组连接；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，以及可再生能源转化装置的可再生能源状态，控制所述燃气发电机组、所述余热利用装置、所述余热转化装置和所述可再生能源转化装置；优选地，所述用户侧的能量需求包括需求电量、需求热量和需求冷量，系统总供给量包括供电量、供热量和供冷量；所述能量管理模块基于如下控制策略控制所述燃气发电机组、所述余热利用装
置、所述余热转化装置和可再生能源转化装置：在用户侧的需求冷量或需求热量高于系统供冷量或系统供热量时，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置制冷或制热，减少进入所述余热转化装置的高温烟气量直至为零；在用户侧的需求冷量或需求热量低于系统供冷量或系统供热量时，增加余热转化装置的高温烟气量，利用多余的高温烟气将液体燃料转化为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置中存储，减少进入余热利用装置的高温烟气量直至为零；在用户侧的需求冷热量等于系统总供给量时，优先保证进入余热利用装置的高温烟气量；在用户侧的需求电量高于系统供电量，且可再生能源状态不能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组的发电率；若燃气发电机组的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置发电；在用户侧的需求电量高于系统供电量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组的发电率；若燃气发电机组的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置发电；若此时余热利用装置的供热量或供冷量无法满足用户侧的需求热量或需求冷量，则停止控制余热利用装置发电，控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于发电，控制少部分可再生能源用于或用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置储存或停止转化；在用户侧的需求电量不高于系统总供给量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能源转化装置时，控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置储存。
[0006]优选地，所述余热转化装置包括余热换热器和余热反应器，所述余热换热器用于从高温烟气中获取热量，所述余热反应器与所述余热换热器连接，用于利用热量驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料。
[0007]优选地，系统还包括余热存储装置；所述余热存储装置分别与所述燃气发电机组和所述余热转化装置连接，用于存储所述燃气发电机组的高温烟气的热能并给所述余热转化装置供热。
[0008]优选地，所述燃气发电机组还有外接气体燃料管道连接，所述外接气体燃料管道用于在所述气体燃料存储装置中气体燃料不足时对所述燃气发电机组输送燃气。
[0009]优选地，所述可再生能源转化装置包括风能转化装置和/或太阳能转化装置；所述风能转化装置包括风能发电装置、风能制热装置和热能反应器，所述风能制热装置用于将风能转化为热能，所述热能反应器利用热能驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料；所述太阳能转化装置包括太阳能发电装置、太阳能热化学单元，所述太阳能热化学单元利用聚光太阳能驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料。
[0010]优选地，所述余热利用装置包括烟气热水溴化锂机组、换热器组，所述烟气热水溴化锂机组用于接收高温烟气以制冷或制热；所述换热器组用于制热；和/或
所述余热利用装置还包括电制冷装置和余热发电装置,所述余热发电装置用于接受高温烟气发电，所述电制冷装置用于发电制冷；所述高温烟气先后通过所述余热发电装置和所述烟气热水溴化锂机组，或，部分高温烟气输入所述余热发电装置，部分高温烟气输入所述烟气热水溴化锂机组；所述余热利用装置还包括蓄热装置和蓄冷装置，所述蓄热装置与所述烟气热水溴化锂机组和换热器组连接，所述蓄冷装置与所述烟气热水溴化锂机组和所述电制冷装置连接。
[0011]优选地，所述气体燃料存储装置为高压储存罐。
[0012]为实现上述目的，本专利技术还采用了如下技术方案：一种多能互补分布式能源系统的调控方法，基于上述多能互补分布式能源系统，包括如下步骤：控制所述气体燃料存储装置中的气体燃料单独或混合其他途径的气体燃料输入燃气发电机组，燃气发电机组燃烧发电；控制高温烟气进入所述余热利用装置或所述余热转化装置；根据用户侧的能量需求反馈量和可再生能源状态分别控制所述燃气发电机组、所述余热利用装置、所述余热转化装置和所述可再生能源转化装置；在用户侧的需求冷量或需求热量高于系统供冷量或系统供热量时，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置制冷或制热，减少进入所述余热转化装置的高温烟气量直至为零；在用户侧的需求冷量或需求热量低于系统供冷量或系统供热量时，增加余热转化装置的高温烟气量，利用多余的高温烟气将液体燃料转化为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置中存储，减少进入余热利用装置的高温烟气量直至为零；在用户侧的需求冷量或需求热量等于系统供冷量或系统供热量时，优先保证进入余热利用装置的高温烟气量；在用户侧的需求电量高于系统供电量，且可再生能源状本文档来自技高网...

【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，其特征在于，包括燃气发电机组、余热转化装置、可再生能源转化装置、燃料存储装置和余热利用装置；所述燃料存储装置包括液体燃料存储装置和气体燃料存储装置；所述液体燃料存储装置和所述气体燃料存储装置分别与所述余热转化装置连接，所述余热转化装置用于将液体燃料高温分解为气体燃料；所述液体燃料存储装置和所述气体燃料存储装置分别与所述可再生能源转化装置连接，所述可再生能源转化装置用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料和/或可再生能源发电；所述燃气发电机组与所述气体燃料存储装置连接，用于燃烧气体燃料发电；所述余热利用装置与所述燃气发电机组连接，回收利用所述燃气发电机组的高温烟气，用于制冷、制热或发电；所述余热转化装置与所述燃气发电机组连接；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，以及可再生能源转化装置的可再生能源状态，控制所述燃气发电机组、所述余热利用装置、所述余热转化装置和所述可再生能源转化装置。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用户侧的能量需求包括需求电量、需求热量和需求冷量，系统总供给量包括供电量、供热量和供冷量；所述能量管理模块基于如下控制策略控制所述燃气发电机组、所述余热利用装置、所述余热转化装置和可再生能源转化装置：在用户侧的需求冷量或需求热量高于系统供冷量或系统供热量时，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置制冷或制热，减少进入所述余热转化装置的高温烟气量直至为零；在用户侧的需求冷量或需求热量低于系统供冷量或系统供热量时，增加余热转化装置的高温烟气量，利用多余的高温烟气将液体燃料转化为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置中存储，减少进入余热利用装置的高温烟气量直至为零；在用户侧的需求冷热量等于系统总供给量时，优先保证进入余热利用装置的高温烟气量；在用户侧的需求电量高于系统供电量，且可再生能源状态不能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组的发电率；若燃气发电机组的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置发电；在用户侧的需求电量高于系统供电量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组的发电率；若燃气发电机组的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置发电；若此时余热利用装置的供热量或供冷量无法满足用户侧的需求热量或需求冷量，则停止控制余热利用装置发电，控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于发电，控制少部分可再生能源用于或用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置储存或停止转化；在用户侧的需求电量不高于系统总供给量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能
源转化装置时，控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置储存。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述余热转化装置包括余热换热器和余热反应器，所述余热换热器用于从高温烟气中获取热量，所述余热反应器与所述余热换热器连接，用于利用热量驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括余热存储装置；所述余热存储装置分别与所述燃气发电机组和所述余热转化装置连接，用于存储所述燃气发电机组的高温烟气的热能并给所述余热转化装置供热。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃气发电机组还与外接气体燃料管道连接，所述外接气体燃料管道用于在所述气体燃料存储装置中气体燃料不足时对所述燃气发电机组输送燃气。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可再生能源转化装置包括风能转化装置和/或太阳能转化装置；所述风能转化装置包括风能发电装置、风能制热装置和热能反应器，所述风能制热装置用于将风能转化为热能，所述热能反应器利用热能驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料；所述太阳能转化装置包括太阳能发电装置、太阳能热化学单元，所述太阳能热化学单元利用聚光太阳能驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述余热利用装置包括烟气热水溴化锂机组、换热器组，所述烟气热水溴化锂机组用于接收高温烟气以制冷或制热；所述换热器组用于制热；和/或所述余热利用装置还包括电制冷装置和余热发电装置,所述余热发电装置用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海珍，周宇昊，厉剑梁，郑文广，王明晓，罗城鑫，姬莉，阮慧锋，刘心喜，刘丽丽，柯冬冬，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：