一种太阳能与压缩空气耦合储能的CHP集成装置的制作方法

本实用新型涉及一种CHP集成装置，尤其涉及一种太阳能与压缩空气耦合储能的CHP集成装置。

背景技术：

能源与环境是当今社会面临的两大问题。化石能源危机以及环境污染问题的日益严重迫使我们加快新能源开发利用的步伐。太阳能以其高效清洁，取之不尽、用之不竭受到关注。然而太阳能由于波动性、随机性难以保证电力系统安全稳定的运行、电能质量，且存在供求时间空间不匹配问题，这使得其利用率长期处于较低水平。

当前，CHP系统为更大限度利用输入系统的能源常常采用“以热定电”的运行模式，由此导致系统的输出电功率与需求侧电负荷不匹配，容易造成电力过剩的问题，因此常常引入蓄能系统来增加能量利用率。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是：提供一种太阳能与压缩空气耦合储能的CHP集成装置，以实现能量的多级应用，有助于提高供能源利用率、节约能源、减少污染物排放。

本实用新型通过下列技术方案实现:

一种太阳能与压缩空气耦合储能的燃气轮机CHP集成装置，包括燃气轮机机组、余热锅炉、压缩空气储能释能系统、太阳能集热储热系统，所述燃气轮机机组的电力输出端分别向压缩空气储能释能系统和用户供电，

所述燃气轮机机组的排气口与余热锅炉相连，热能由余热锅炉吸收，产生过热蒸汽供热；

所述压缩空气储能释能系统包括依次相连的多级压气机、储气室、第二换热器、连接发电机的空气透平，储能时，空气经多级压气机压缩成高压空气经进气管道进入储气室储存，释能时，所述储气室释放高压空气经释气管道进入第二换热器11加热为高温高压空气，进入空气透平做功，向用户供电；

所述太阳能集热储热系统包括冷罐、太阳能集热板、热罐、第一换热器、储热装置，太阳能集热板的流体通道出口管路上依次连接热罐和所述第一三通阀，所述第一三通阀的两出口分别与第一换热器、第二换热器通过管路相连；所述太阳能集热板安装在建筑物的坡屋顶及阳台上，太阳能集热板吸收体吸收太阳能热辐射转变为热能，蓄热介质存储于冷罐中，所述冷罐的出口与太阳能集热板流体管道入口相连，蓄热介质经流体管道入口流入流体通道，在流体通道中吸收热能后，进入热罐并通过所述第一三通阀分流，一部分流入第一换热器，将水加热成饱和蒸汽后经管路回到冷罐，所述饱和蒸汽进入储热装置储存；另一部分进入第二换热器换热后回到冷罐。

进一步地，所述蓄热介质为导热油。

进一步地，还包括第二三通阀，所述第二三通阀的两个入口分别与第一换热器、第二换热器相连，出口与冷罐入口相连，构成循环通路。

进一步地，所述燃气轮机机组包括燃烧室、连接所述燃烧室进气口的压气机、连接所述燃烧室出气口的透平，所述透平与发电机驱动连接。本实用新型的特点和优点：本实用新型提供了一种太阳能与压缩空气耦合储能的CHP集成系统，该系统包括：

燃气轮机机组以“以热定电”模式运行，为用户提供电能和热能，其中供热过程由余热锅炉吸收燃气轮机排气的热能，产生过热蒸汽实现；

由于燃气轮机以“以热定电”模式运行，存在输出电功率与需求侧电负荷不匹配的问题，设置压气机储能系统，当燃气轮机输出电功率超出用户电负荷需求范围时，剩余电力驱动多级压气机压缩空气，生成的高压空气存储至储能装置中；当燃气轮机输出电功率低于用户电负荷需求范围时，储能装置释放高压空气，经换热器，升温生成高温高压空气，经空气透平做功；

所述太阳能集热储热系统将集成的热量一部分用于加热储气装置释放的高压空气，另一部分用于直接供热。

本实用新型可以有效地解决由“以热定电”运行模式带来的燃气轮机机组输出电功率与需求侧电负荷不匹配的问题，避免电量过剩，提高了能源利用率。太阳能集热系统，可以减少化石燃料的使用，降低污染物的排放。太阳能蓄热系统，化解了太阳能自身因波动性、随机性带来的直接应用安全性低、能量供求在时间空间上不匹配等问题。该集成装置实现了能源的多级、梯级应用，提高了能源利用率，减少了化石燃料的使用，降低了污染物的排放，热电调节灵活，整体效益高。

附图说明

图1为一种太阳能与压缩空气耦合储能的CHP集成装置系统设计图。

图2为一种太阳能与压缩空气耦合储能的CHP集成装置能流能示意图。

图中所示：1-燃气轮机机组；2-余热锅炉；3-压缩空气储能释能系统；4-太阳能集热储热系统；5-多级压气机；6-储气室；7-空气透平；8-太阳能集热板；9-第一换热器；10-储热装置；11-第二换热器；12-压气机；13-冷罐；14-热罐；15-燃烧室；16-透平。

具体实施方式

下面结合附图1和附图2对本实用新型的太阳能与压缩空气耦合储能的CHP集成装置做进一步阐述。

如附图2的能流示意图所示，一种太阳能与压缩空气耦合储能的燃气轮机CHP集成装置，包括燃气轮机机组1、余热锅炉2、压缩空气储能释能系统3、太阳能集热储热系统4，所述燃气轮机机组1的电力输出端分别向压缩空气储能释能系统3和用户供电，具体能流过程为：燃气轮机机组1运行直接为用户供电，余热锅炉2吸收燃气轮机机组1排气的热能提供热能，实现热电联产。燃气轮机机组1输出的剩余电能传送至压缩空气储能释能系统3，通过压缩空气进行储存，在燃机供电不足时，释能供电。太阳能集热储热系统4将一部分热能供给给压缩空气储能释能系统3，另一部分热能直接向用户供热。从而实现能源的多级应用，节能减排。

具体而言，如附图1的结构示意图所示，所述燃气轮机机组1包括燃烧室15、连接所述燃烧室15进气口的压气机12、连接所述燃烧室15出气口的透平16，所述透平16与发电机驱动连接。所述燃气轮机机组1的排气口与余热锅炉2相连，热能由余热锅炉2吸收，产生过热蒸汽供热。

所述压缩空气储能释能系统包括依次相连的多级压气机5、储气室6、第二换热器11、连接发电机的空气透平7，储能时，空气经多级压气机5压缩成高压空气经进气管道进入储气室6储存，释能时，所述储气室6释放高压空气经释气管道进入第二换热器11加热为高温高压空气，进入空气透平7做功，向用户供电；

所述太阳能集热储热系统包括冷罐13、太阳能集热板8、热罐14、第二三通阀、第一换热器9、储热装置10，太阳能集热板8的流体通道出口管路上依次连接热罐14和所述第一三通阀，所述第一三通阀的两出口分别与第一换热器9、第二换热器11通过管路相连；所述太阳能集热板8安装在建筑物的坡屋顶及阳台上，太阳能集热板8吸收体吸收太阳能热辐射转变为热能，蓄热介质为导热油，存储于冷罐13中，所述冷罐13的出口与太阳能集热板8流体管道入口相连，蓄热介质经流体管道入口流入流体通道，在流体通道中吸收热能后，进入热罐14并通过所述第一三通阀分流，一部分流入第一换热器9，第一换热器9上接有冷水进水管路，将水加热成饱和蒸汽后经管路回到冷罐13，所述饱和蒸汽进入储热装置10储存；另一部分进入第二换热器11换热后回到冷罐13，所述第二三通阀的两个入口分别与第一换热器9、第二换热器11相连，出口与冷罐13入口相连，构成循环通路。

本实用新型所述的太阳能与压缩空气耦合储能的CHP集成装置，其燃气轮机机组1以“以热定电”的模式运行，燃气轮机机组1同时为用户提供热能和电能。但燃机输出电功率与需求侧电负荷不匹配，若燃机输出电功率超出用户电负荷需求范围时，剩余电力驱动多级压气机5压缩空气，生成的高压空气存储至储气室6中；当燃气轮机机组1输出电功率低于用户电负荷需求范围时，储气室6释放高压空气，经第二换热器11，升温成高温高压空气，经空气透平7做功进行发电，弥补不足电量。从而实现提高燃机能源利用率的目的。太阳能集热储热系统4以导热油为蓄热介质，将集成的热量一部分通过管路导入第二换热器11，用于加热储气室6释放的高压空气，提高压缩空气储能释能系统3的能量转换率，剩余部分通过第一换热器9将水加热成饱和蒸汽存储于储热装置10中，可用于直接供热，实现太阳能与压缩空气耦合储能的目的。

所有与上述部分或相似或全部类似的系统设置均属本实用新型保护范围，本本实用新型的设计原则之类所做的任何修改、改进、等同替换都包含在本实用新型的保护范围之内。