本公开涉及分布式能源系统技术领域，尤其涉及一种新风冷热电联供系统。
背景技术：
能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界，能源的发展、能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题。随着基础设施的完善，中国已经建成了庞大的集中式供能系统，采用大容量设备集中生产，然后通过专门的输送设施将各种能量输送给较大范围内的众多用户，但是传统的集中式供能系统由于输送环节繁琐、能量供应单一、环境污染严重等问题，已经逐渐无法满足当今人们的需求。
分布式能源系统是一种区别于传统集中式供能系统的、靠近用户端集成布置的小型化、模块化、能够整体协调满足用户冷、热、电负荷需求的能量供应系统。分布式供能系统布置灵活、结构多样，能够高效地实现能的综合梯级利用，达到更高的一次能源利用效率，一般可以达到70％～90％以上。
然而在实现本公开的过程中，申请人发现，在实际运行过程中，分布式供能系统由于受到用户负荷波动影响，全年运行工况下联供系统的经济性和节能性并不高，有时甚至出现节能性和经济性比集中供能系统还差。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
基于上述技术问题，本公开提供一种新风冷热电联供系统，以缓解现有技术中的分布式供能系统由于受到用户负荷波动影响，全年运行工况下联供系统的经济性和节能性并不高的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供一种新风冷热电联供系统，包括：动力输出装置，通过动力机械输出高温烟气以及机械能；发电装置，与所述动力输出装置连接，用于将所述动力输出装置输出的机械能转换为电能；新风装置，与所述动力输出装置连接，利用所述动力输出装置输出的机械能产生新风；冷热输出装置，与所述动力输出装置连接，利用所述高温烟气供冷和/或供热。
在本公开中，其中：所述动力输出装置利用动力输出轴输出机械能；所述发电装置包括发电机；所述新风装置包括压缩机；其中，所述动力输出轴分别将机械能输送至所述发电机和所述压缩机处。
在本公开中，其中：所述动力输出装置包括：高速动力输出装置，利用透平输出高转速机械能以及高温烟气，所述发电装置包括：第一发电机，其动力轴与所述透平的所述动力输出轴连接；所述动力输出装置还包括：低速动力输出装置，利用内燃机输出低转速机械能以及高温烟气，所述发电装置还包括：第二发电机，其动力轴与所述内燃机的所述动力输出轴连接；所述的新风冷热电联供系统还包括：变速器，该变速器包括：第一动力输入端，与所述第一发电机连接；第二动力输入端，与所述第二发电机连接；变速器本体，将由所述第一发电机和所述第二发电机传导的不同机械能的不同转速转换为设定的转速；以及动力输出端，与所述压缩机连接，用于将变速器本体转换后的转速输送至压缩机。
在本公开中，所述高速动力输出装置还包括：压气机，用于吸入空气，与所述透平同轴连接；燃烧室，与所述压气机和所述透平连通；回热器，罩设在所述压气机和所述燃烧室之间的管路以及透平排气管路的外侧；所述低速动力输出装置还包括：缸套水换热器，与所述内燃机连接，用于回收利用缸套水的热量。
在本公开中，所述冷热输出装置分别与所述透平和所述内燃机的排气管路连通，包括：吸收式制冷机组，利用高温烟气加热吸收剂，实现供冷；以及生活热水换热器，利用高温烟气与生活用水换热，实现供热。
在本公开中，所述发电装置还包括：蓄电池，分别与所述第一发电机和所述第二发电机连接；其中，所述第一发电机和所述第二发电机为发电电动一体机。
在本公开中，还包括调节装置，用于调节所述新风冷热电联供系统中发电功率和新风负荷的配比，包括：第一功率调节器，设置在所述透平的所述动力输出轴和所述第一发电机之间，用于调节所述透平输送至所述第一发电机的功率；第二功率调节器，设置在所述第一发电机和所述变速器的所述第一动力输入端之间，用于调节所述第一发电机输送至所述变速器的功率；第三功率调节器，设置在所述内燃机的所述动力输出轴和所述第二发电机之间，用于调节所述内燃机输送至所述第二发电机的功率；第四功率调节器，设置在所述第二发电机和所述变速器的第二动力输入端之间，用于调节所述第二发电机输送至所述变速器的功率；以及第五功率调节器，设置在所述变速器的所述动力输出端和所述压缩机之间，用于调节所述变速器输送至所述压缩机的功率。
在本公开中，所述新风装置还包括：换热器，与所述压缩机连通，用于对压缩后的空气进行初步降温；以及膨胀机，与所述换热器连通，并与所述压缩机同轴连接，用于对空气进行进一步降温。
在本公开中，所述冷热输出装置还包括：第一控制阀和第二控制阀；当所述第一控制阀开启，所述第二控制阀关闭时，高温烟气依次经过所述吸收式制冷机组与所述生活热水换热器；当所述第一控制阀和所述第二控制阀均开启时，部分高温烟气依次经过所述吸收式制冷机组与所述生活热水换热器，其余高温烟气直接进入所述生活热水换热器；当所述第一控制阀关闭，所述第二控制阀开启时，高温烟气全部进入所述生活热水换热器。
在本公开中，还包括：烟气三通阀，设置在所述冷热输出装置的上游，用于将所述动力输出装置产生的高温烟气输送到冷热输出装置或空气中。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开提供的新风冷热电联供系统具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)可以同时满足用户冷、热、电及新风等不同形式的功能需求；
(2)通过设置高速动力输出装置和低速动力输出装置，从而使机械能以及烟气余热更高效利用；
(3)通过调节装置实现发电功率与新风负荷的直接转换和调节，降低了用户电负荷波动时对动力输出装置运行性能的影响，从而提高了动力设备变工况下的运行性能；
(4)采用自然空气为新风装置介质，无污染；
(5)通过缸套水换热器，实现对内燃机散热的同时，还能够将热能进一步利用。
附图说明
图1为本公开提供的新风冷热电联供系统的结构示意图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
1-压缩机；2-透平；3-第一发电机；
4-内燃机；5-第二发电机；6-变速器；
7-压气机；8-燃烧室；9-回热器；
10-缸套水换热器；11-吸收式制冷机组；12-生活热水换热器；
13-蓄电池；14-第一功率调节器；15-第二功率调节器；
16-第三功率调节器；17-第四功率调节器；18-第五功率调节器；
19-换热器；20-膨胀机；21-第一控制阀；
22-第二控制阀；23-烟气三通阀。
具体实施方式
本公开中，通过设置储电装置、新风装置以及冷热输出装置，可以同时满足用户冷、热、电及新风等不同形式的功能需求。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
图1为本公开提供的新风冷热电联供系统的结构示意图。
在本公开的一个示例性实施例中，如图1所示，提供一种新风冷热电联供系统，包括：动力输出装置，通过动力机械输出高温烟气以及机械能；发电装置，与动力输出装置连接，用于将动力输出装置输出的机械能转换为电能；新风装置，与动力输出装置连接，利用动力输出装置输出的机械能产生新风；冷热输出装置，与动力输出装置连接，利用高温烟气供冷和/或供热。
通过动力输出装置输出机械能以及高温烟气，再通过设置发电装置、新风装置以及冷热输出装置对机械能以及高温烟气加以利用，从而可以同时满足用户冷、热、电及新风等不同形式的功能需求。
在本公开中，如图1所示，其中：动力输出装置利用动力输出轴输出机械能；发电装置包括发电机；新风装置包括压缩机1；其中，动力输出轴分别将机械能输送至发电机和压缩机1处。
在本公开中，如图1所示，其中：动力输出装置包括：高速动力输出装置，利用透平2输出高转速机械能以及高温烟气，发电装置包括：第一发电机3，其动力轴与透平2的动力输出轴连接；动力输出装置还包括：低速动力输出装置，利用内燃机4输出低转速机械能以及高温烟气，发电装置还包括：第二发电机5，其动力轴与内燃机4的动力输出轴连接，通过设置高速动力输出装置和低速动力输出装置，用户可根据实际情况选择同时开启或单独开启高速动力输出装置和低速动力输出装置中的任一个，从而使机械能以及烟气余热更高效利用；所述的新风冷热电联供系统还包括：变速器6，该变速器6包括：第一动力输入端，与第一发电机3连接；第二动力输入端，与第二发电机5连接；变速器本体，将由第一发电机3和第二发电机5传导的不同机械能的不同转速转换为设定的转速；以及动力输出端，与压缩机1连接，用于将变速器本体转换后的转速输送至压缩机1，通过设置变速器6，能够使压缩机1处输入的转速始终保持在设定值，从而使压缩机1运行更平稳。
在本公开中，如图1所示，高速动力输出装置还包括：压气机7，用于吸入空气，与透平2同轴连接；燃烧室8，与压气机7和透平2连通；回热器9，罩设在压气机7和燃烧室8之间的管路以及透平2排气管路的外侧，当压缩机1吸入空气后，首先输送至回热器9内进行预热，预热后的空气进入燃烧室8内形成燃气气流，燃气气流进入透平2内做功，做功后的高温烟气从透平2中排出，并进入回热器9，从而实现对烟气余热的合理利用；低速动力输出装置还包括：缸套水换热器10与内燃机4连接，用于回收利用缸套水的热量，将用于对内燃机4进行降温的缸套水排出，通过缸套水换热器10与外界进行热量交换，从而提高了缸套水的降温效果，并且还能够将缸套水的热量进行收集利用。
在本公开中，如图1所示，冷热输出装置分别与透平2和内燃机4的排气管路连通，包括：吸收式制冷机组11，利用高温烟气加热吸收剂，实现供冷；以及生活热水换热器12，利用高温烟气与生活用水换热，实现供热。
在本公开中，如图1所示，发电装置还包括：蓄电池13，分别与第一发电机3和第二发电机5连接；其中，第一发电机3和第二发电机5为发电电动一体机。通过蓄电池13对发电机发出的电能进行储存，并且通过蓄电池13驱动第一发电机3和第二发电机5作为电动机运转，从而实现对电能合理的运用。
在本公开中，如图1所示，还包括调节装置，用于调节所述新风冷热电联供系统中发电功率和新风负荷的配比，包括：第一功率调节器14，设置在透平2的动力输出轴和第一发电机3之间，用于调节透平2输送至第一发电机3的功率；第二功率调节器15，设置在第一发电机3和变速器6的第一动力输入端之间，用于调节第一发电机3输送至变速器6的功率；第三功率调节器16，设置在内燃机4的动力输出轴和第二发电机5之间，用于调节内燃机4输送至第二发电机5的功率；第四功率调节器17，设置在第二发电机5和变速器6的第二动力输入端之间，用于调节第二发电机5输送至变速器6的功率；以及第五功率调节器18，设置在变速器6的动力输出端和压缩机1之间，用于调节变速器6输送至压缩机1的功率。
当第一功率调节器14联通，而第二功率调节器15断开时，透平2带动第一发电机3发电输出电负荷。
当第一功率调节器14联通，且第二功率调节器15联通时，透平2带动第一发电机3以及新风装置一起工作，调节第一功率调节器14和第二功率调节器15中主动轴和从动轴的间隙，可以实现对发电功率和新风功率的调控。
当第一功率调节器14断开，而第二功率调节器15联通时，透平2不工作，第一发电机3作为电动机模式，通过变速器6驱动压缩机1工作产生空调新风。
当第三功率调节器16联通，第四功率调节器17断开时，内燃机4带动第二发电机5发电。
当第三功率调节器16联通且第四功率调节器17联通时，内燃机4带动第二发电机5以及新风装置一起工作，调节第三功率调节器16和第四功率调节器17中主动轴和从动轴的间隙，可以实现对发电功率和新风功率的调控。
当第三功率调节器16断开，第四功率调节器17联通时，内燃机4不工作，第二发电机5作为电动机通过变速器6驱动压缩机1工作产生空调新风。
通过调节第五功率调节器18中主动轴和从动轴的间隙，能够实现对压缩机1功率的调控，进而实现对新风功率的调控。
通过第一功率调节器14、第二功率调节器15、第三功率调节器16、第四功率调节器17以及第五功率调节器18相互配合，能够实现对本公开提供的新风冷热电联供系统中发电功率和新风负荷的配比的调整，降低了用户电负荷波动时对动力输出装置运行性能的影响，从而提高了动力输出装置变工况下的运行性能。
其中，第一功率调节器14、第二功率调节器15、第三功率调节器16、第四功率调节器17以及第五功率调节器18可以通过电磁耦合器实现。
在本公开中，如图1所示，新风装置还包括：换热器19，与压缩机1连通，用于对压缩后的空气进行初步降温；以及膨胀机20，与换热器19连通，并与压缩机1同轴连接，用于对空气进行进一步降温。通过压缩机1将空气吸入并增压，增压后的空气温度上升，将压缩后的空气输送至换热器19使空气进行初步降温，再将降温后的空气输送至膨胀机20膨胀，进行进一步地降温，从而实现冷风供应。
在本公开中，如图1所示，冷热输出装置还包括：第一控制阀21和第二控制阀22；用于控制高温烟气进入吸收式制冷机组11和/或生活热水换热器12。
当第一控制阀21开启，第二控制阀22关闭时，高温烟气先进入吸收式制冷机组11产生冷量后，再进入生活热水换热器12，实现对烟气余热的梯级回收。
当第一控制阀21开启，第二控制阀22开启时，一部分高温烟气先后进入吸收式制冷机组11与生活热水换热器12，另一部分烟气直接进入生活热水换热器12。
当第一控制阀21关闭，第二控制阀22开启时，高温烟气全部进入生活热水换热器12。
在本公开中，如图1所示，还包括烟气三通阀23，设置在冷热输出装置上游，用于将动力输出装置产生的高温烟气输送到冷热输出装置或空气中，即烟气三通阀23一端与高温烟气管路(透平2和内燃机4排出的高温烟气汇总在高温烟气管路中)连接，一端与冷热输出装置连接，另一端与大气连接，通过控制三通阀的开启或闭合，从而实现对冷热输出装置的控制。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开提供的新风冷热电联供系统有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供的新风冷热电联供系统可同时满足用户冷、热、电及新风等不同形式的功能需求，同时可以实现发电功率与新风负荷的直接转换和调节，降低了用户电负荷波动时对动力设备运行性能的影响，从而提高了动力设备变工况下的运行性能。联供系统可以为用户提供新风空调负荷，采用自然空气为空调介质，无污染。当用户负荷需求变化时，与相对于传统的蓄能调控的冷热电联供系统相比，本公开提供的新风冷热电联供系统投资要低，响应速度更快，运行效率更高。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。