本发明专利技术提供一种基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统及其运行方法，该系统包括燃气轮机循环发电子系统；超临界二氧化碳循环发电子系统；供热子系统；跨临界二氧化碳循环发电子系统；LNG冷能利用子系统。本发明专利技术在简单燃气轮机循环发电系统的基础上，利用多种先进循环系统对燃气轮机的余热进行深度回收利用，解决了现有的燃气‑蒸汽联合循环发电系统的占地面积大以及循环效率难以提升等问题，提高了能源利用效率。此外，本发明专利技术利用超临界二氧化碳的透平排气进行抽气供热，实现了电负荷和热负荷的灵活调节。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于能源电力，具体涉及一种基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统及其运行方法。
技术介绍
1、随着我国经济的快速发展，全国的电力需求也不断增长。目前，燃煤发电仍是我国最主要的发电方式，燃煤发电机占全国总发电装机容量的比例约为45％。“双碳”背景下，加快电力行业绿色低碳转型，实现清洁高效安全发电，对节能减排工作具有重要意义。
2、热电联产系统够同时生产电能和热能，并且能够对不同品质的能量进行梯级利用，不仅能提高能源利用效率，而且减少了碳化物和有害气体的排放，因此得到了越来越多的应用。但现有的热电联产系统仍有其不足之处。
3、一方面，目前我国北方地区通常采用包含背压机组和抽凝机组的热电联产系统来供热，但背压机组的电负荷受到热负荷的限制，使得热电联产系统的应用受限，而抽凝机组存在能源利用效率不高的问题。
4、另一方面，部分背压机组采用燃气轮机，燃气轮机发电具有调峰能力强、运行可靠和环境友好等优势，具有良好的发展前景。由于简单的燃气轮机能源利用效率不高，其排烟温度约为400℃～700℃，烟气直接排向大气将造成大量的热量浪费，因此目前多采用蒸汽朗肯循环进行余热回收，但蒸汽朗肯循环占地面积大，且由于耐高温材料的限制，其循环效率难以进一步提升。因此，利用更加高效的系统对燃气轮机的余热进行深度利用，进一步提高能源利用效率，是燃气轮机循环所需要解决的问题。
5、因此，构建采用燃气轮机且能够对燃气轮机的余热进行深度利用的、更加高效灵活的热电联产系统是目前亟待解决的难题。
技术实现思路
1、本专利技术是为解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统及其运行方法，以实现燃气轮机余热的深度利用，构建高效灵活的热电联产系统，提高能源利用效率。
2、具体地，本专利技术采用了如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统，其特征在于，包括：燃气轮机循环发电子系统，用于同时产生电能和热能，其中，所述热能为高温烟气的热能；超临界二氧化碳循环发电子系统，利用所述高温烟气中的超临界二氧化碳的热量进行发电；跨临界二氧化碳循环发电子系统，利用所述高温烟气中的跨临界二氧化碳的热量进行发电；以及液化天然气冷能利用子系统，分别吸收所述超临界二氧化碳的热量以及所述跨临界二氧化碳的热量并进行储存。
4、本专利技术提供的基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统，还可以具有这样的技术特征，其中，所述超临界二氧化碳循环发电子系统形成闭式循环，其具有用于进行分流的管路，用于将所述超临界二氧化碳分流为主流和支流，该主流用于提供给所述液化天然气冷能利用系统进行吸热储能，该支流用于进行发电，所述跨临界二氧化碳循环发电子系统形成闭式循环，所述液化天然气冷能利用子系统具有用于进行分流的管路，用于将工质分流为主流和支流，该主流用于作为燃料提供给所述燃气轮机循环发电子系统进行发电，该支流用于提供给城市用户。
5、本专利技术提供的基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统，还可以具有这样的技术特征，其中，所述燃气轮机循环发电子系统包括第一压缩机、燃烧室、第一透平以及第一发电机，所述超临界二氧化碳循环发电子系统包括第一换热器、第二透平、第二发电机、第一回热器、第二回热器、预冷器、第二压缩机以及第三透平，所述跨临界二氧化碳循环发电子系统包括第二换热器、第四透平、第三发电机、冷凝器以及第一工质泵，所述液化天然气冷能利用子系统包括第一液化天然气储罐、第二工质泵以及第二液化天然气储罐，所述第一压缩机的出口与所述燃烧室的入口相连，所述燃烧室的出口与所述第一透平的入口相连，所述第一透平与所述第一电机同轴布置，用于带动所述第一电机工作，所述第一换热器的热侧入口与所述第一透平的出口相连，所述第一换热器的热侧出口与所述第二换热器的热侧入口相连，所述第一换热器的冷侧入口与第二压缩机的出口相连，所述第一换热器的冷侧出口与所述第二透平的入口相连，所述第一回热器的热侧入口与所述第二透平的出口相连，所述第一回热器的热侧出口与所述第二回热器的热侧入口相连，所述第一回热器的冷侧入口与所述第二回热器的冷侧出口相连，所述第一回热器的冷侧出口与所述第三透平的入口相连，所述第二回热器的热侧出口与所述预冷器的热侧入口相连，所述第二回热器的冷侧入口与所述第二压缩机的出口相连，所述预冷器的热侧出口与所述第二压缩机的入口相连，所述第三透平的出口与所述第二回热器的热侧入口相连，所述第二透平、所述第三透平均与所述第二发电机同轴设置，用于带动所述第二发电机工作，所述第二换热器的热侧出口用于排出烟气，所述第二换热器的冷侧入口与所述第一工质泵的出口相连，所述第二换热器的冷侧出口与所述第四透平的入口相连，所述第四透平的出口与所述冷凝器的热侧入口相连，所述冷凝器的热侧出口与所述第一工质泵的入口相连，所述冷凝器的冷侧入口与所述第二工质泵的出口相连，所述冷凝器的冷侧出口与所述预冷器的冷侧入口相连，所述第四透平与所述第三发电机同轴设置，用于带动所述第三发电机工作，所述第一液化天然气储罐的出口与所述第二工质泵的入口相连，所述第二液化天然气储罐的入口与所述预冷器的冷侧出口相连，所述冷凝器的冷侧出口与预冷器的冷侧入口相连。
6、本专利技术提供的基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统，还可以具有这样的技术特征，其中，所述超临界二氧化碳循环发电子系统还包括第一调节阀、第二调节阀以及第三调节阀，所述第二透平的出口通过所述第一调节阀与所述第一回热器的热侧入口相连，所述第二压缩机的出口通过所述第二调节阀与所述第二回热器的冷侧入口相连，所述第二压缩机的出口通过所述第三调节阀与所述第一换热器的冷侧入口连接，所述第二调节阀和所述第三调节阀用于调节所述超临界二氧化碳的主流和支流的流量比例，所述液化天然气冷能利用子系统还包括第五调节阀、第六调节阀以及第七调节阀，所述第一液化天然气储罐的出口通过所述第五调节阀与所述第二工质泵的入口相连，所述预冷器的冷侧出口通过所述第七调节阀与所述燃烧室的入口相连，所述第六调节阀和所述第七调节阀用于调节所述工质的主流和支流的流量比例。
7、本专利技术提供的基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统，还可以具有这样的技术特征，还包括：供热子系统，利用所述超临界二氧化碳的热量向热网进行供热，所述供热子系统包括第四调节阀以及热网加热器，所述第四调节阀的入口与所述第二透平的出口相连，所述第四调节阀的出口与所述热网加热器的热侧入口相连，所述热网加热器的热侧出口与所述预冷器的热侧入口相连，所述热网加热器的冷侧入口以及冷侧出口分别与热网相连。
8、本专利技术提供了一种上述基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统的运行方法，其特征在于：所述基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统包括燃气轮机循环发电子系统、超临界二氧化碳循环发电子系统、跨临界二氧化碳循环发电子系统以及液化天然气冷能利用子系统，所述运行方法包括：所述燃气轮机循环发电子系统同时产生电能和热能，其中，所述热能为高温烟本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统，其特征在于，还包括：
6.一种基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统的运行方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的运行方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的运行方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的运行方法，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的运行方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的基于燃气轮机余热回收的复合循环热电联产系统，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：王渡，王靖，万明元，任鑫，金亚飞，王志刚，胡宇轩，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：
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