一种太阳能-地热能耦合复叠式朗肯循环冷热电联产系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种太阳能

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能
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地热能耦合复叠式朗肯循环冷热电联产系统


[0001]本技术属于可再生能源的冷热电联产领域，尤其涉及一种太阳能
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地热能耦合复叠式朗肯循环冷热电联产系统。

技术介绍

[0002]随着我国经济社会快速发展，对能源的需求也大幅增加，但随之而来的环境问题也让人们逐渐意识到能源低碳转型的必要性与紧迫性。“碳达峰”和“碳中和”目标的提出，不仅是我国应对全球气候变化的重要手段，也是应对未来能源安全的积极举措。
[0003]实现碳达峰、碳中和的基本思路和主要举措之一是切实贯彻可再生能源替代行动，构建以新能源为主体的新型能源体系。在我国，太阳能和地热能属于储量丰富的可再生能源，拥有广阔的研究前景。但由于太阳能存在分散性强、能流密度低、稳定性弱等问题，容易获得中低温热能，这大大限制了太阳能的应用范围。若将太阳能系统与地热能系统进行耦合，不仅可通过太阳能提高系统热效率，还可利用地热能提升系统整体的稳定性。
[0004]有机朗肯循环(ORC)系统因其可将低品位的热能转化为高品位电能或机械能，而一直被视为是未来解决能源效率和环境问题的一支潜力股。但随着《基加利修正案》的提出，未来对自然工质使用技术的研究势在必行。
[0005]压缩空气储能是一种新型的储能方式，通常在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，高温压缩空气通过换热器冷却后，高压密封在报废矿井、储气罐等空间中，并在电网负荷高峰期被释放出来推动汽轮机发电。若将高温压缩空气的热量回收利用，则可进一步减少能源消耗，提高能源利用率。
[0006]溴化锂吸收式制冷循环可利用太阳能作为驱动热源进行制冷，无需压缩机为其提供动力，不仅能够实现低品位热能的高效利用，还可减少高品位电能的消耗。
[0007]传统的冷热电联产系统多以燃气轮机、蒸汽朗肯循环以及吸收式制冷循环三者耦合的形式实现冷热电联产，在此过程中往往需要消耗大量化石能源，同时给环境也造成了一定程度的污染。然而通过有机朗肯循环与中低温可再生能源的耦合，则能够较好地避免上述问题。加之与压缩空气储能和吸收式制冷循环的结合，不仅能够更好地实现能量梯级利用，高效地进行冷能、热能以及电能供应，还可进一步提高系统运行的稳定性。

技术实现思路

[0008]本技术的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种太阳能
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地热能耦合复叠式朗肯循环冷热电联产系统，该系统不但可以充分利用可再生能源中的中低品位热能，实现夏季供冷、全年提供电力和生活热水等多种功能，还可以充分利用压缩空气过程中所释放的热量，显著提升系统的发电效率和系统运行的稳定性，具有较高的能源利用率。
[0009]本技术为实现上述目的，采用以下技术方案：一种太阳能
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地热能耦合复叠式朗肯循环冷热电联产系统，其特征在于：包括太阳能集热系统、地热能辅助系统、CO2跨临界朗肯循环发电系统、有机朗肯循环发电系统、压缩空气储能系统、溴化锂吸收式制冷系统以
及热水供给系统，上述七个系统互相耦合；所述的太阳能集热系统包括太阳能集热器、储热油罐、储冷油罐、热油泵、冷油泵、油水换热器以及油气换热器；所述地热能辅助系统包括地热水生产井、地热水回灌井、第一预热器、第二预热器以及地热水泵；所述CO2跨临界朗肯循环发电系统包括第一蒸发器、第一汽轮机、第二汽轮机、第一发电机、第一回热器、第一冷凝器、第一冷却水泵、第一工质泵；所述有机朗肯循环发电系统包括第二蒸发器、第三汽轮机、第二发电机、第二回热器、第二冷凝器、第二工质泵、冷却塔、第二冷却水泵；所述压缩空气储能系统包括空气压缩机、气气换热器、压缩空气储气罐；所述溴化锂吸收式制冷系统包括发生器、内部换热器、溶液泵、第一节流阀、吸收器、第二节流阀、第三冷凝器、第三蒸发器；所述热水供给系统包括热水泵、蓄热水箱以及热用户；所述太阳能集热系统与CO2跨临界朗肯循环发电系统共用第一蒸发器，并与压缩空气储能系统共用油气换热器，所述CO2跨临界朗肯循环发电系统与有机朗肯循环发电系统共用第二蒸发器，并与压缩空气储能系统共用气气换热器，所述地热能辅助系统分别与CO2跨临界朗肯循环发电系统、有机朗肯循环发电系统共用第一预热器和第二预热器。所述热水供给系统与太阳能集热系统共用油水换热器，并与溴化锂吸收式制冷系统共用吸收器和第三冷凝器。
[0010]进一步的，所述太阳能集热器的出口与储热油罐的入口连接，所述储热油罐的出口与热油泵的入口连接，所述热油泵的出口分别与第一蒸发器的热源侧入口、发生器的热源侧入口以及油水换热器的油侧入口连接，所述储冷油罐的入口分别与第一蒸发器的热源侧出口、油水换热器的油侧出口连接，所述储冷油罐的出口与冷油泵的入口连接，所述冷油泵的出口分别与太阳能集热器的入口、油气换热器的油侧入口连接，所述油气换热器的油侧出口与储热油罐的入口连接。
[0011]进一步的，所述地热水泵的入口与地热水生产井连接，所述地热水泵的出口与第二预热器的热源侧入口连接，所述第二预热器的热源侧出口与第一预热器的热源侧入口连接，第一预热器的热源侧出口与地热水回灌井连接。
[0012]进一步的，所述第一蒸发器的工质侧出口与气气换热器的工质侧入口连接，所述气气换热器的工质侧出口与第一汽轮机的入口连接，所述第一汽轮机的出口与第一蒸发器的再热工质侧入口连接，进行工质再热，所述第一蒸发器的再热工质侧出口与第二汽轮机连接，所述第一汽轮机、第二汽轮机与第一发电机同轴连接，所述第二汽轮机的出口分别与第二蒸发器的热源侧入口、第一回热器的热流侧入口连接，所述第二蒸发器的热源侧出口分别与第一回热器的热流侧出口、第一冷凝器的工质侧入口以及第一工质泵的入口连接，所述第一冷凝器的工质侧出口分别与第一回热器的热流侧出口、第二蒸发器的热源侧出口以及第一工质泵的入口连接，所述第一工质泵的出口分别与第一预热器的工质侧入口连接，所述第一预热器的工质侧出口分别与第一回热器的冷流侧入口、第一回热器的冷流侧出口连接，所述第一回热器的冷流侧出口与第一蒸发器的工质侧入口连接，所述第一冷凝器的冷源侧入口分别与冷却水第二入口、第三蒸发器的冷冻水侧出口连接，所述第一冷凝器的冷源侧出口与第一冷却水泵的入口连接，所述第一冷却水泵的出口分别与蓄热水箱的入口、第三蒸发器的冷冻水侧入口以及冷却水出口连接。
[0013]进一步的，所述第二蒸发器的工质侧出口与第三汽轮机的入口连接，所述第三汽轮机与第二发电机、空气压缩机同轴连接，所述第三汽轮机的出口与第二回热器的热流侧入口连接，所述第二回热器的热流侧出口与第二冷凝器的工质侧入口连接，所述第二冷凝
器的工质侧出口与第二工质泵的入口连接，所述第二工质泵的出口与第二预热器的工质侧入口连接，所述第二预热器的工质侧出口与第二回热器的冷流侧入口连接，所述第二回热器的冷流侧出口与第二蒸发器的工质侧入口连接，所述第二冷凝器的冷源侧入口分别与第二冷却水泵的出口、冷冻水泵的出口连接，所述第二冷凝器的冷源侧出口与冷却塔的入口连接，所述冷却塔的出口与第二冷却水泵的入口连接，所述第二冷却水泵的出口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能
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地热能耦合复叠式朗肯循环冷热电联产系统，其特征在于：包括太阳能集热系统、地热能辅助系统、CO2跨临界朗肯循环发电系统、有机朗肯循环发电系统、压缩空气储能系统、溴化锂吸收式制冷系统以及热水供给系统，上述七个系统互相耦合；所述的太阳能集热系统包括太阳能集热器、储热油罐、储冷油罐、热油泵、冷油泵、油水换热器以及油气换热器；所述地热能辅助系统包括地热水生产井、地热水回灌井、第一预热器、第二预热器以及地热水泵；所述CO2跨临界朗肯循环发电系统包括第一蒸发器、第一汽轮机、第二汽轮机、第一发电机、第一回热器、第一冷凝器、第一冷却水泵、第一工质泵；所述有机朗肯循环发电系统包括第二蒸发器、第三汽轮机、第二发电机、第二回热器、第二冷凝器、第二工质泵、冷却塔、第二冷却水泵；所述压缩空气储能系统包括空气压缩机、气气换热器、压缩空气储气罐；所述溴化锂吸收式制冷系统包括发生器、内部换热器、溶液泵、第一节流阀、吸收器、第二节流阀、第三冷凝器、第三蒸发器；所述热水供给系统包括热水泵、蓄热水箱以及热用户；所述太阳能集热系统与CO2跨临界朗肯循环发电系统共用第一蒸发器，并与压缩空气储能系统共用油气换热器，所述CO2跨临界朗肯循环发电系统与有机朗肯循环发电系统共用第二蒸发器，并与压缩空气储能系统共用气气换热器，所述地热能辅助系统分别与CO2跨临界朗肯循环发电系统、有机朗肯循环发电系统共用第一预热器和第二预热器，所述热水供给系统与太阳能集热系统共用油水换热器，并与溴化锂吸收式制冷系统共用吸收器和第三冷凝器。2.根据权利要求1所述的一种太阳能
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地热能耦合复叠式朗肯循环冷热电联产系统，其特征在于：所述太阳能集热器的出口与储热油罐的入口连接，所述储热油罐的出口与热油泵的入口连接，所述热油泵的出口分别与第一蒸发器的热源侧入口、发生器的热源侧入口以及油水换热器的油侧入口连接，所述储冷油罐的入口分别与第一蒸发器的热源侧出口、油水换热器的油侧出口连接，所述储冷油罐的出口与冷油泵的入口连接，所述冷油泵的出口分别与太阳能集热器的入口、油气换热器的油侧入口连接，所述油气换热器的油侧出口与储热油罐的入口连接。3.根据权利要求1所述的一种太阳能
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地热能耦合复叠式朗肯循环冷热电联产系统，其特征在于：所述地热水泵的入口与地热水生产井连接，所述地热水泵的出口与第二预热器的热源侧入口连接，所述第二预热器的热源侧出口与第一预热器的热源侧入口连接，第一预热器的热源侧出口与地热水回灌井连接。4.根据权利要求1所述的一种太阳能
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地热能耦合复叠式朗肯循环冷热电联产系统，其特征在于：所述第一蒸发器的工质侧出口与气气换热器的工质侧入口连接，所述气气换热器的工质侧出口与第一汽轮机的入口连接，所述第一汽轮机的出口与第一蒸发器的再热工质侧入口连接，进行工质再热，所述第一蒸发器的再热工质侧出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊兰，韩一飞，王林秀，张鑫，杜雨帆，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：新型
国别省市：