本实用新型涉及直流微电网输出技术领域，具体涉及一种太阳能辅助燃煤机组碳捕集供热能量管理系统。
背景技术：
目前，我国电能的主要来源是通过煤炭燃烧产生的，煤炭经过燃烧后会产生大量的污染气体，其中就包括氮氧化物、硫氧化物以及二氧化碳气体，大量二氧化碳气体排放会给大气造成温室效应。大气中二氧化碳含量的30％来自于火力发电厂煤炭燃烧产生的，因此在火力发电厂烟囱处进行碳捕集是降低空气中二氧化碳的有效途径。传统碳捕集的方法是在煤炭燃烧后进行的，技术相对成熟的方法是采用一乙醇胺溶液吸收法，将吸收了二氧化碳气体的溶液在再生塔中进行再生。传统给再生塔热能的途径以汽轮机抽汽提供，但是随着碳捕集率的提高，再生塔中富液所需的热能也会相应的增加，大量的抽汽势必会影响汽轮机的热效率，燃烧相同的煤炭经过抽汽后整个火力发电厂系统对外的输出功率会降低，如果要输出相同的功率则需要增加锅炉的燃煤量。
后来有学者提出利用光热电储方式，太阳能集热器加热液体工质成蒸汽给再生塔提供热能，主要是太阳能集热器受到光照强度的影响很大，受到自然环境因素影响，而且热蒸汽不易存储。因此，在没有光照时碳捕集率会大幅降低，在实际的工程应用中，加热系统直流母线电压会发生波动，要确保烟气中二氧化碳的捕集效率在60％-80％之间，由于光伏阵列的发电效率受到自然条件的影响，要充分利用太阳能光伏阵列输出的电能，需要对其输出的电能进行能量管理。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种太阳能辅助燃煤机组碳捕集供热能量管理系统，利用直流微电网通过加热负载给液体工质加热成蒸汽，向再生塔中提供持续的热蒸汽给富液解吸，利用新能源能为碳捕集提供持续稳定的热源，实现多种供电模式间的自动切换，保证其碳捕集率。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种太阳能辅助燃煤机组碳捕集供热能量管理系统，包括吸收塔、富液泵、再生塔、贫液泵、贫富液换热器、再沸器、蒸汽加热塔和供电装置，吸收塔的下端出口经富液泵通过贫富液换热器与再生塔的上端入口连接，再生塔的下端出口经贫液泵通过贫富液换热器与吸收塔的上端入口连接，蒸汽加热塔通过再沸器与再生塔连接，蒸汽加热塔的底部设有加热负载，供电装置与加热负载连接；
其中，供电装置包括直流母线、光伏阵列和蓄电池组，直流母线分别与加热负载连接，光伏阵列和蓄电池组并联于直流母线上，光伏阵列与直流母线之间连接有单相DC变换器，蓄电池组与直流母线之间连接有双向DC/DC变换器。
接上述技术方案，直流母线上还连接有备用电源，备用电源与光伏阵列和蓄电池组并联，备用电源与直流母线之间连接有整流器，备用电源与直流母线之间串联有交流接触器。
接上述技术方案，再沸器与蒸汽加热塔之间连接有第一电动调节阀。
接上述技术方案，蒸汽加热塔的入口端设有第二电动调节阀。
接上述技术方案，蒸汽加热塔中的加热液体工质为水。
接上述技术方案，蒸汽加热塔连接有凝结水泵；将液体工质转移到蒸汽加热塔中。
接上述技术方案，吸收塔内的吸收剂为一乙醇胺溶液。
本实用新型具有以下有益效果：
在蒸汽加热塔中利用直流微电网通过加热负载给液体工质加热成蒸汽，向再生塔中提供持续的热蒸汽给富液解吸，利用新能源能有效降低大气污染物，随着碳捕集效率的提高所需的热能也不断增加，上述的系统能为碳捕集提供持续稳定的热源，保证其碳捕集率，依据直流母线上的电压值，单相DC变换器依据直流母线上的电压值控制着光伏阵列为加热负载供电，双向DC/DC变换器依据直流母线上的电压值控制着蓄电池组的充放电，通过单相DC变换器和双向DC/DC变换器，实现多种供电模式间的自动切换，充分利用太阳能光伏阵列的，使直流母线上有稳定的电压为加热负载供电。
附图说明
图1是本实用新型实施例中太阳能辅助燃煤机组碳捕集供热能量管理系统的原理示意图；
图中，1-排烟烟囱，2-吸收塔，3-燃煤锅炉，4-富液泵，5-贫富液换热器，6-二氧化碳出口，7-再生塔，8-再沸器，9-贫液泵，10-第一电动调节阀，11-蒸汽加热塔，12-第二电动调节阀，13-加热负载，14-厂电电源，15-交流接触器，16-整流器，17-蓄电池组，18-双向DC/DC变换器，19-光伏阵列，20-单相DC变换器，21-直流母线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
参照图1所示，本实用新型提供的一种实施例中太阳能辅助燃煤机组碳捕集供热能量管理系统，包括吸收塔2、富液泵4、再生塔7、贫液泵9、贫富液换热器5、再沸器8、蒸汽加热塔11和供电装置，吸收塔2的下端出口经富液泵4通过贫富液换热器5与再生塔7的上端入口连接，再生塔7的下端出口经贫液泵9通过贫富液换热器5与吸收塔2的上端入口连接，蒸汽加热塔11通过再沸器8与再生塔7连接，蒸汽加热塔11的底部设有加热负载13，供电装置与加热负载13连接；
其中，供电装置包括直流母线21、光伏阵列19和蓄电池组17，直流母线21分别与加热负载13连接，光伏阵列19和蓄电池组17并联于直流母线21上，通过直流母线21为加热负载13供电，光伏阵列19与直流母线21之间连接有单相DC变换器20，蓄电池组17与直流母线21之间连接有双向DC/DC变换器18；在蒸汽加热塔11中利用直流微电网通过加热负载13给液体工质加热成蒸汽，向再生塔7中提供持续的热蒸汽给富液解吸，利用新能源能有效降低大气污染物，随着碳捕集效率的提高所需的热能也不断增加，上述的系统能为碳捕集提供持续稳定的热源，保证其碳捕集率，依据直流母线21上的电压值，单相DC变换器20依据直流母线21上的电压值控制着光伏阵列19为加热负载13供电，双向DC/DC变换器18依据直流母线21上的电压值控制着蓄电池组17的充放电，通过单相DC变换器20和双向DC/DC变换器18，实现多种供电模式间的自动切换，供电电路结构简单，成本低，充分利用太阳能光伏阵列19的，使直流母线21上有稳定的电压为加热负载13供电。
进一步地，直流母线21上还连接有备用电源，备用电源与光伏阵列19和蓄电池组17并联，备用电源与直流母线21之间连接有整流器16，备用电源与直流母线21之间串联有交流接触器15；备用电源保证碳捕集系统有持续的热源。
进一步地，再沸器8与蒸汽加热塔11之间连接有第一电动调节阀10，蒸汽加热塔11的入口端设有第二电动调节阀12；两个电动调节阀分别控制着蒸汽和液体工质的流量。
进一步地，吸收塔2的排气口与排烟烟囱1连接，吸收塔2的进气口与燃煤锅炉3连接。
进一步地，蒸汽加热塔11中的加热液体工质为水。
进一步地，蒸汽加热塔11连接有凝结水泵；将液体工质转移到蒸汽加热塔11中。
进一步地，吸收塔2内的吸收剂为一乙醇胺溶液。
进一步地，所述备用电源为厂电电源14。
本实用新型的一个实施例中，本实用新型的工作原理：
一种燃煤机组碳捕集供热的能量管理系统，其中包括了太阳能光伏阵列19和蓄电池组17、双向DC/DC变换器18、单相DC变换器20、直流母线21、备用电源厂电、整流器16、交流接触器15、加热电阻丝、蒸汽加热塔11、再生塔7以及电动调节阀；为进入蒸汽加热塔11中的加热液体工质是水，煤炭通过锅炉加热水成蒸汽推动汽轮机做完功后液化为液体，通过凝结水泵将液体工质转移到蒸汽加热塔11，此时通过调节第二电动调节阀12的开度来控制液体工质进入蒸汽加热塔11的流量。经过加热后的液体工质成蒸汽进入再生塔7给富液解吸提供热能；经过加热后的液体工质变为蒸汽进入再生塔7给吸收了二氧化碳的富液提供解吸热能，在吸收塔2中吸收二氧化碳的吸收剂选择为一乙醇胺溶液；给蒸汽加热塔11中液体工质加热的直流微电网中系统直流母线21电压设置了四个不同的电压阀值，它们分别为U1、U2、U3、U4，大小关系为依次增大，设置直流母线21上的额定电压为Ud*，其额定值为Ud*＝380V。加热系统直流母线21上的电压实际值用Ud来表示，其数量关系为U1＝0.8Ud*，U2＝0.9Ud*，U3＝1.1Ud*，U4＝1.2Ud*。U1为加热系统的母线工作电压最小值，U2为蓄电池组17放电的电压值，U3为蓄电池组17充电电压值，U4为系统母线工作电压的最大值。
检测加热系统直流母线21上的电压值大小来确定其工作状态，整个直流微电网加热系统一共有五种运行状态。分别是光伏阵列19单独给加热工质的负载提供电能；光伏阵列19和蓄电池组17共同给负载供能；光伏阵列19给蓄电池组17充电储能且同时给负载供能；蓄电池组17单独给负载提供电能；备用电源厂电给负载提供加热的电能。
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明，锅炉产生的烟气经过除尘、脱硫和脱硝从吸收塔2底部进入，一乙醇胺溶液将其吸收，通过富液泵4经过换热器达到再生塔7，在塔中解析后通过贫液泵9，经过换热器进入吸收塔2继续以上循环。进入到蒸汽加热塔11的液体工质为水，是发电时锅炉中经过煤炭加热成水蒸汽推动汽轮机做完功的液体，此时的水具有较高的温度，通过凝结水泵将其转移到蒸汽加热塔11。此时的第二电动调节阀12控制其流量。系统要保证其碳捕集率，就必须对加热系统的能量进行协调控制，以直流母线21电压设置的电压阀值作为参考，系统有五种运行状态。为了延长蓄电池组17的使用寿命，设置蓄电池组17充放电容量的上下限，充电容量的上限值为80％，放电容量的下限值为20％，设置光伏阵列19的参数保证当加热系统直流母线21电压值为最小值U1时，其整个碳捕集率为60％，当加热系统直流母线21电压值为最大值U4时，此时碳捕集率为80％。系统一共有五种运行状态。(1)当光照合适时，此时母线上的电压为U2＜Ud＜U3，太阳能光伏阵列19输出功率能保证系统正常运行。光伏输出工作在最大功率处，此时光伏阵列19单独为负载提供的热能满足再生塔7的需求；(2)当光照强度较高时，此时直流母线21上的电压为U3＜Ud＜U4，其电压大小高于储能装置蓄电池组17的充电电压，此时通过DC/DC变换器将多余的电能存储在蓄电池组17里。光伏阵列19的输出工作在最大功率处,储能装置此时工作在充电状态，此时光伏阵列19输出的电能给蓄电池组17充电同时满足负载再生塔7热量的需求；(3)当光照强度较弱时，光伏阵列19输出的功率不足以提供给负载所需的能量，此时直流母线21电压U1＜Ud＜U2，由于母线电压过低，此时为了保持整个系统稳定运行，使得直流母线21电压工作在正常范围内。此时蓄电池组17运行在放电的工作状态，此时蓄电池组17与光伏阵列19共同作为碳捕集系统的热源来源，为再生塔7提供持续不断的热源；(4)当遇到阴雨天气或者没有光照的夜晚时，则太阳能光伏阵列19此时无能量输出，储能装置单独给负载供电，此时加热系统直流母线21电压为U2＜Ud＜U3,此时蓄电池组17单独为再生塔7提供热能；(5)如果遇到长时间的阴雨天气，由于储能装置长时间的给负载供电，其电荷容量会达到其下限值，那么当蓄电池组17放电电压到达其最小值U1时，即SOC％＜20％，直流母线21上的电压为Ud＜U1，此时应启动备用电源厂电给再生塔7提供热能。
综上所述，通过一乙醇胺溶液吸收烟气中的二氧化碳，结合太阳能光伏阵列19提供热源，蓄电池组17作为储能装置来稳定直流母线21电压，在蒸汽加热塔11中利用直流微电网通过加热电阻给液体工质加热成蒸汽，向再生塔7中提供持续的热蒸汽给富液解吸，利用新能源能有效降低大气污染物，随着碳捕集效率的提高所需的热能也不断增加，上述的系统能为碳捕集提供持续稳定的热源，保证其碳捕集率维持在60％-80％之间。
以上的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。