集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术属于能源系统技术领域，提出了一种集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统及其控制方法，本发明专利技术中连接太阳能集热器的管道依次通过锅炉、发生器和换热器，为超临界二氧化碳再压缩动力循环系统、吸收式制冷循环系统海水淡化系统联供的基础上；质子交换膜电解池子系统中连接质子交换膜电解池阳极入口的管道与第一换热器连接，以及连接固体氧化物燃料电池的后燃烧室出口的管道，通过燃气轮机和加热器后与锅炉连接；实现了在白天等太阳能充足时为质子交换膜电解池提供储能需求，以及在夜晚或阴天等太阳能短缺时质子交换膜电解池为锅炉等供能的目的。锅炉等供能的目的。锅炉等供能的目的。

【技术实现步骤摘要】
集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于能源系统
，尤其涉及一种集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]环境恶化、气候变化和能源危机对人类生存和发展造成了巨大威胁；为了缓解上述问题，使用可再生能源建立一种的高效的、低污染的综合能源系统被认为是一条有效途径。太阳能因其环境友好和碳中性的特性，被认为是一种较好的替代能源，近年来受到了专家学者们的广泛关注。
[0003]专利技术人发现，对于一些以太阳能为驱动热源的综合能源系统，白天可以产生大量的能量满足用户需求，但当夜晚或阴天来临时，用户就面临着能源短缺的问题；虽然有些以太阳能为核心的综合能源系统增加了一些储能装置，但仍然不能保证系统持续稳定运行，满足用户需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统及其控制方法，利用了生物质易储存和不间断发电的特点，弥补了太阳能的不足，二者结合实现了能源系统高效率、低污染和连续运行的目标。
[0005]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统，采用如下技术方案：
[0006]一种集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统，包括：
[0007]太阳能子系统，包括太阳能集热器、通过管道和锅炉与所述太阳能集热器连接的超临界二氧化碳再压缩动力循环系统、通过管道和发生器与所述太阳能集热器连接的吸收式制冷循环系统以及通过管道和第二换热器与所述太阳能集热器连接的海水淡化系统；连通所述太阳能集热器出口的管道，依次经过所述锅炉和所述发生器后与第一分流器的入口连通，所述第一分流器的两个出口分别通过管道与第一换热器的入口和所述第二换热器的入口连通；所述第一换热器的出口和所述第二换热器的出口分别通过管道与第二混合器的入口连通，所述第二混合器的出口通过管道与所述阳能集热器的入口连通；
[0008]质子交换膜电解池子系统，包括质子交换膜电解池和固体氧化物燃料电池；连接所述质子交换膜电解池阳极入口的管道与所述第一换热器连接；所述质子交换膜电解池的一个出口通过管道连接有氢气储罐，另一个出口通过管道连接有氧气储罐；连接所述氧气储罐的出口的管道通过氧气加热器、透平机和气化炉后连接有分离器；连接所述分离器出口的管道与连接所述氢气储罐出口的管道耦合后与所述物质气化动力系统的阳极入口连通；连接所述固体氧化物燃料电池的后燃烧室出口的管道，通过燃气轮机和氧气加热器后与所述锅炉连接。
[0009]进一步的，所述超临界二氧化碳再压缩动力循环系统中，与高温回热器连通的气
体管道通过所述锅炉后依次通过涡轮机、高温回热器和低温回热器；所述低温回热器出口的气体管道被分为两路，一路通过二氧化碳冷却器、压缩机后、低温回热器后返回到所述高温回热器，另一路经过再压缩器后返回所述高温回热器。
[0010]进一步的，所述吸收式制冷循环系统中，所述发生器的液体流通过溶液回热器、节流阀后到达吸收器；所述发生器的气体流通过精馏器、冷凝器和蒸发器后到达吸收器。
[0011]进一步的，所述海水淡化系统中，所述第二换热器设置在除湿器和加湿器之间；所述除湿器上设置有海水入口。
[0012]进一步的，与所述氢气储罐出口连接的管道上设置有第二截止阀，与所述氧气储罐出口连接的管道上设置有第四截止阀。
[0013]进一步的，所述质子交换膜电解池与所述氧气储罐之间依次设置有除雾器、第一氧气压缩机、第一氧气冷却器、第二氧气压缩机和第二氧气冷却器；所述除雾器的液体出口的管道与所述质子交换膜电解池的阳极入口的管道耦合。
[0014]进一步的，连接所述氧气储罐的出口的管道通过第一氧气加热器、第一氧气透平机、第二氧气加热器、第二氧气透平机和气化炉后连接有分离器；连接所述固体氧化物燃料电池的后燃烧室出口的管道，通过燃气轮机、所述第二氧气加热器和所述第一氧气加热器后与所述锅炉连接。
[0015]进一步的，连接所述固体氧化物燃料电池阴极入口的管道上，通过空气加热器连接有空气压缩机；连接所述固体氧化物燃料电池阳极入口的管道上，通过水加热器连接有水泵；连接所述分离器出口的管道通过燃料压缩机和第一混合器后与所述物质气化动力系统的阳极入口连通，所述水泵出口连接的管道与所述第一混合器的入口连通。
[0016]进一步的，连接所述固体氧化物燃料电池的后燃烧室出口的管道，通过燃气轮机、加热器、空气加热器和水加热器后与所述锅炉连接。
[0017]为了实现上述目的，第二方面，本专利技术还提供了一种集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统控制方法，采用如下技术方案：
[0018]一种集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统的控制方法，采用了如第一方面中所述的集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统，包括：
[0019]太阳能供应充足时，超临界二氧化碳再压缩动力循环系统产生的过量电被用来制取氢气和氧气并进行贮存；
[0020]太阳能供应不足时，第二截止阀和第四截止阀打开，氢气被送至分离器出口与净化后的合成气混合；气罐被加热器加热后进入氧透平机对外做功，氧气膨胀至气化炉的运行压力后，被送至气化炉作为气化过程的气化剂；同时，生物质和氧气接触后产生合成气；随后，合成气被送至分离器，净化后的合成气与氢气混合后被送至燃料压缩机，加压后被送至第一混合器；水被水泵加压后通过水加热器加热后被送至第一混合器，从第一混合器出来的混合气体被送至固体氧化物燃料电池阳极；空气经过空气压缩机加压和空气加热器加热后被送至固体氧化物燃料电池阴极；固体氧化物燃料电池输出电能，气体被送至后燃烧室燃烧，产生高温和高压的烟气进入燃气轮机对外做功后，然后烟气依次给第二氧气加热器、第一氧气加热器、空气加热器和水加热器后到达锅炉给导热油加热，之后被排出大气。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0022]1、本专利技术中连接太阳能集热器的管道依次通过锅炉、发生器和换热器，为超临界
二氧化碳再压缩动力循环系统、吸收式制冷循环系统海水淡化系统联供的基础上；连通太阳能集热器出口的管道，依次经过锅炉和发生器后与第一分流器的入口连通，分流器的两个出口分别通过管道与第一换热器的入口和第二换热器的入口连通，质子交换膜电解池子系统中连接质子交换膜电解池阳极入口的管道与第一换热器连接，以及连接固体氧化物燃料电池的后燃烧室出口的管道，通过燃气轮机和加热器后与锅炉连接；实现了在白天等太阳能充足时为质子交换膜电解池提供储能需求，以及在夜晚或阴天等太阳能短缺时质子交换膜电解池为锅炉等供能的目的；
[0023]2、本专利技术中，太阳能被太阳能集热器吸收热量，加热导热油后，导热油先经锅炉驱动超临界二氧化碳再压缩动力循环；然后通过发生器为氨水吸收式制冷循环提供热量，实现制冷效果；接着导热油通过第一分流器分成两路，一路流入第一换热器向外提供热水，另一路则被送至海水淡化子系统，通过第二换热器给其提供热量，最后从第一换热器和第二换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统，其特征在于，包括：太阳能子系统，包括太阳能集热器、通过管道和锅炉与所述太阳能集热器连接的超临界二氧化碳再压缩动力循环系统、通过管道和发生器与所述太阳能集热器连接的吸收式制冷循环系统以及通过管道和第二换热器与所述太阳能集热器连接的海水淡化系统；连通所述太阳能集热器出口的管道，依次经过所述锅炉和所述发生器后与第一分流器的入口连通，所述第一分流器的两个出口分别通过管道与第一换热器的入口和所述第二换热器的入口连通；所述第一换热器的出口和所述第二换热器的出口分别通过管道与第二混合器的入口连通，所述第二混合器的出口通过管道与所述阳能集热器的入口连通；质子交换膜电解池子系统，包括质子交换膜电解池和固体氧化物燃料电池；连接所述质子交换膜电解池阳极入口的管道与所述第一换热器连接；所述质子交换膜电解池的一个出口通过管道连接有氢气储罐，另一个出口通过管道连接有氧气储罐；连接所述氧气储罐的出口的管道通过氧气加热器、透平机和气化炉后连接有分离器；连接所述分离器出口的管道与连接所述氢气储罐出口的管道耦合后与所述物质气化动力系统的阳极入口连通；连接所述固体氧化物燃料电池的后燃烧室出口的管道，通过燃气轮机和氧气加热器后与所述锅炉连接。2.如权利要求1所述的集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统，其特征在于，所述超临界二氧化碳再压缩动力循环系统中，与高温回热器连通的气体管道通过所述锅炉后依次通过涡轮机、高温回热器和低温回热器；所述低温回热器出口的气体管道被分为两路，一路通过二氧化碳冷却器、主压缩机和低温回热器后返回到所述高温回热器，另一路经过再压缩机后返回所述高温回热器。3.如权利要求1所述的集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统，其特征在于，所述吸收式制冷循环系统中，所述发生器的液体流通过溶液回热器、节流阀后到达吸收器；所述发生器的气体流通过精馏器、冷凝器和蒸发器后到达吸收器。4.如权利要求1所述的集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统，其特征在于，所述海水淡化系统中，所述第二换热器设置在除湿器和加湿器之间；所述除湿器上设置有海水入口。5.如权利要求1所述的集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统，其特征在于，与所述氢气储罐出口连接的管道上设置有第二截止阀，与所述氧气储罐出口连接的管道上设置有第四截止阀。6.如权利要求1所述的集成冷热电联供和海水淡化的综合能源系统，其特征在于，所述质子...

【专利技术属性】
技术研发人员：于泽庭，梁文兴，刘文静，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：