基于能源梯级利用的多能互补系统的制作方法

本实用新型涉及能源利用技术领域，具体为一种基于能源梯级利用的多能互补系统。

背景技术：

能源梯级利用是一种能源合理利用的方式，由于热能不可能全部转换为机械功，因而，与机械能、电能相比，其品位较低，热功转换效率与温度高低有关，高温热能的品味高于低温热能。一切不可逆过程均朝着降低能量品味的方向进行，能源的梯级利用可以提高整个系统的能源利用效率，是节能的重要措施。

基于燃机的冷热电联供系统是一种能源梯级利用系统，但其提供的冷热电负荷有时不能与用户的需求完全匹配。

而且不同能源系统发展存在差异，供能往往都是单独规划、单独设计、独立运行，彼此间协调性差，由此造成能源利用率低和功能系统整体安全性差的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于能源梯级利用的多能互补系统，以提高能源利用效率和系统整体安全性，并提高冷热电荷与用户需求的匹配性。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于能源梯级利用的基于能源梯级利用的多能互补系统，包括：

燃机发电系统单元；

吸收式制冷系统单元，所述吸收式制冷系统单元的进烟管道与所述燃机发电系统单元的排烟管道连通；

有机朗肯循环系统单元，所述有机朗肯循环系统单元的进烟管道与所述吸收式制冷系统单元的排烟管道连通；

转轮除湿系统单元，所述转轮除湿系统单元的进烟管道与所述有机朗肯循环系统单元的排烟管道连通，通过所述转轮除湿系统单元转换的烟气通过所述转轮除湿系统单元的排烟管道排出；

能源测控系统单元，所述能源测控系统单元分别与所述燃机发电系统单元、吸收式制冷系统单元、有机朗肯循环系统单元和转轮除湿系统单元电连接。

优选的，所述基于能源梯级利用的多能互补系统还包括蓄热系统单元，所述蓄热系统单元的进烟管道与所述燃机发电系统单元的排烟管道连通，所述蓄热系统单元的排烟管道与所述有机朗肯循环系统单元的进烟管道连通。

优选的，所述燃机发电系统单元包括：

燃机发电单元，所述燃机发电单元具有排烟管道；

光伏发电单元；

并网单元，所述并网单元分别电连接燃机发电单元和光伏发电单元。

优选的，所述吸收式制冷系统单元包括：

吸收式制冷机组单元，所述吸收式制冷机组单元的进烟管道与所述燃机发电单元的排烟管道连通，经过所述吸收式制冷机组单元转换的烟气从所述吸收式制冷机组单元的排烟管道排出；

第一冷却水泵；所述第一冷却水泵与所述吸收式制冷机组单元连接。

优选的，所述有机朗肯循环系统单元包括：

蒸发器；

螺旋式膨胀机，所述螺旋式膨胀机的介质输入端与所述蒸发器的介质输出端连通；

发电机，所述发电机与所述螺旋式膨胀机连接，通过所述螺旋式膨胀机驱动发电；

冷凝器,所述冷凝器的介质输入端与所述螺旋式膨胀机的介质输出端连通；

冷却塔；

第二冷却水泵，所述第二冷却水泵的介质输入端与所述冷凝器的介质输出端连通，所述第二冷却水泵的介质输出端与所述冷却塔的介质输入端连通；

第一工质泵，所述第一工质泵的介质输入端与所述冷却塔的介质输出端连通，所述第一工质泵的介质输出端与所述蒸发器连通。

优选的，所述转轮除湿系统单元包括：

烟气热管换热管；

转轮除湿机，所述转轮除湿机的烟气输入端与所述烟气热管换热管的烟气输出端连通；

表冷器，所述表冷器的空气输出端与所述转轮除湿机的空气输入端连通；

制冷机组；

第二工质泵，所述第二工质泵的空气输入端与所述制冷机组的空气输出端连通，所述第二工质泵的空气输出端与所述表冷器的空气输入端连通。

优选的，所述蓄热系统单元包括：

烟气热管换热器；

太阳能集热板，所述太阳能集热板通过循环泵与相变蓄热器连通，所述相变蓄热器通过循环泵与所述烟气热管换热器连通。

与现有技术相比：本实用新型基于能源梯级利用的多能互补系统以燃机发电系统单元为主，将燃机排气通过多个余热回收系统的相互作用和转化，在实现排气能源的梯级利用的同时并协同优化，提高彼此之间的协调性，提高能源利用率和功能系统整体安全性使冷热电负荷能够与用户的需求匹配。

附图说明

下面将结合附图和详细实施方式对本实用新型进行详细说明，其中：

图1为本实用新型基于能源梯级利用的多能互补系统第一种实施方式原理框图；

图2为本实用新型基于能源梯级利用的多能互补系统图1中燃机发电系统单元原理框图；

图3为本实用新型基于能源梯级利用的多能互补系统图1中吸收式制冷系统单元原理框图；

图4为本实用新型基于能源梯级利用的多能互补系统图1中有机朗肯循环系统单元原理框图；

图5为本实用新型基于能源梯级利用的多能互补系统图1中转轮除湿系统单元原理框图；

图6为本实用新型基于能源梯级利用的多能互补系统第二种实施方式原理框图；

图7为本实用新型基于能源梯级利用的多能互补系统图6中蓄热系统单元原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种基于能源梯级利用的多能互补系统，可以提高能源利用效率和系统整体安全性，并提高冷热电荷与用户需求的匹配性。

图1-5示出的是本实用新型基于能源梯级利用的多能互补系统的第一种实施方式，包括：燃机发电系统单元100、吸收式制冷系统单元200、有机朗肯循环系统单元300、转轮除湿系统单元400和能源测控系统单元500。

燃机发电系统单元100由燃机发电单元110、光伏发电单元120和并2网单元130，并网单元130分别电连接燃机发电单元110和光伏发电单元120，将燃机发电单元110和光伏发电单元120产生的电能输送至电能存储装置内，燃机发电单元110具有排烟管道，用于排放燃机在发电的过程中产生的具有热能的废气。

吸收式制冷系统单元200的进烟管道与燃机发电系统单元100的排烟管道连通，具体的，吸收式制冷系统单元200可以由吸收式制冷机组单元210、第一冷却水泵220，空调230和冷冻水泵240组成，吸收式制冷机组单元210的进烟管道与燃机发电单元110的排烟管道连通，经过吸收式制冷机组单元210转换的烟气从吸收式制冷机组单元210的排烟管道排出，第一冷却水泵220与吸收式制冷机组单元210连接，空调230通过冷冻水泵240与吸收式制冷机组单元210连通。

该吸收式制冷系统单元200的工作过程主要为发生、冷凝、蒸发、吸收过程，在吸收式制冷机组单元210内的发生器中，稀溶液被燃机排放的烟气加热，温度升高，并在一定压力下沸腾，使水从溴化锂溶液中分离出来，成为冷剂蒸汽，溶液则被浓缩，这一过程成为发生过程；发生器中产生的冷剂蒸汽进入吸收式制冷机组单元210内的冷凝器，被冷凝器中的冷却水(由第一冷却水泵220输送)冷却成为冷剂水，这一过程称为冷凝过程；冷剂水经节流后进入蒸发器，吸收冷媒水(由冷冻水泵240输送)的热量而蒸发，形成冷剂蒸汽，使冷媒水温度降低，从而达到制冷的目的，而冷媒水通过空调230对用户提供冷量，这一过程称为蒸发过程，蒸发器中的冷剂蒸汽进入吸收器，同时由发生器来的浓溶液进入吸收式制冷机组单元210内吸收器中，吸收冷剂蒸汽而变成稀溶液，热量则由冷却水带走，这一过程称为吸收过程。吸收器中的稀溶液由泵输送到发生器中，完成一个制冷循环。

有机朗肯循环系统单元300的进烟管道与吸收式制冷系统单元200的排烟管道连通，具体的，该有机朗肯循环系统单元300包括蒸发器310、螺旋式膨胀机320、发电机330、冷凝器340、冷却塔350、第二冷却水泵360和第一工质泵370，蒸发器310的进烟管道与吸收式制冷系统单元200的排烟管道连通，螺旋式膨胀机320的介质输入端与蒸发器310的介质输出端连通，发电机330与螺旋式膨胀机320连接，通过螺旋式膨胀机320驱动发电，冷凝器340的介质输入端与螺旋式膨胀机320的介质输出端连通，第二冷却水泵360的介质输入端与冷凝器340的介质输出端连通，第二冷却水泵360的介质输出端与冷却塔350的介质输入端连通，第一工质泵370的介质输入端与冷却塔350的介质输出端连通，第一工质泵370的介质输出端与蒸发器310连通。

有机朗肯循环系统单元300的工作过程为：首先利用吸收式制冷系统单元200排出的烟气余热在蒸发器310中直接蒸发有机介质，产生有机介质蒸汽，在蒸发器310中被蒸发的高压有机介质驱动螺杆膨胀机320膨胀做功，实现热能到机械能的转换，并带动发电机330工作，产生电能，通过膨胀机320的有机介质蒸汽进入冷凝器340，利用循环水冷却(循环水通过第二冷却水泵泵入冷却塔350内，进行降温)，实现有机介质冷凝，冷凝后的有机介质液体通过第一工质泵370再次进入蒸发器310内开始新的循环。

转轮除湿系统单元400的进烟管道与有机朗肯循环系统单元300的排烟管道连通，通过转轮除湿系统单元400转换的烟气通过转轮除湿系统单元400的排烟管道排出，具体的，转轮除湿系统单元400可以由烟气热管换热管410、转轮除湿机420、表冷器430、制冷机组440和第二工质泵450组成，转轮除湿机420的烟气输入端与烟气热管换热管410的烟气输出端连通，表冷器430的空气输出端与转轮除湿机420的空气输入端连通，第二工质泵450的空气输入端与制冷机组440的空气输出端连通，第二工质泵450的空气输出端与表冷器430的空气输入端连通。

转轮除湿系统单元400的工作过程为：包括新风冷却和转轮除湿两个阶段，首先当处理空气经过新风过滤器洁净后，在新风表冷段与表冷器430表面接触，由于表冷器430的表面温度低于空气的温度，于是空气被冷却，温度降低；同时，空气中的水份变成凝结水析出，并由冷凝水管排除，空气的温度和含水量都得到降低；之后，再由转轮除湿机420进行吸附除湿，以达到低湿度的要求；最后，所有空气再由表冷器430或加热器控制温度，由送风机将温湿度都符合要求的工艺空气送入到房间r内。

转轮除湿机420内的除湿转轮在除湿段内部由密封系统分为处理区域和再生区域，除湿转轮以一定转速缓慢旋转，以保证整个除湿为一个连续的过程，当处理空气通过除湿转轮的处理区域时，其中的水蒸汽被转轮中的吸湿介质所吸附，水蒸气同时发生相变，并释放出潜热，转轮也因吸湿了一定的水份而逐渐趋向饱和；这时，处理空气因自身的水份减少和潜热释放而变成干的、热的空气，同时，在再生区域，另一路空气先经过烟气热管换热器410后，利用有机朗肯循环系统单元300排出的烟气加热成高温空气并穿过吸湿后的饱和转轮，使转轮中已吸附的水份蒸发，从而恢复了转轮的除湿能力；同时，再生空气因水份的蒸发而变成湿空气；之后，再通过再生风机将湿空气排到室外。制冷机组440持续运行，用表冷器430对空气进行降温(通过制冷量的调节，调节制冷工质的流量，进而调节流过表冷器的空气温度)，转轮除湿机420调节送风的含湿量，室内温度信号控制再热器的再热量调节送风的温度，室内湿度信号控制调节送风的湿度，送风空气吸收房间r的余热余湿，保持房间r内空气状态点温湿度稳定。

能源测控系统单元500分别与燃机发电系统单元100、吸收式制冷系统单元200、有机朗肯循环系统单元300和转轮除湿系统单元400电连接，具有较好的人机界面，可在屏幕上显示系统流程，各设备运行状况，实时的测控数据以及各设备的开关，保证整个系统安全稳定运行，根据需要可自动或手动方式调节各子系统运行方式及负荷。

该基于能源梯级利用的多能互补系统燃机发电系统单元100、及有机朗肯循环系统单元300可通过能源测控系统500调节满足用户全部或部分电力需求，不足部分可由电网补充，提高用户用电安全性。

吸收式制冷系统单元200可满足用户的用冷需求，转轮除湿系统单元400可满足用户室内温室度要求，化学相变蓄热系统满足用户热水需求，通过能源测控系统500的有机协调，该系统可满足用户的电、冷、热多方面需求。

燃机高温排气分别依次进入吸收式制冷系统单元200、有机朗肯循环系统单元300及转轮除湿系统单元400，最后以较低的温度排出(90℃)，实现了烟气余热的梯级利用，提高了整体能源利用效率。

图6-7示出的是本实用新型基于能源梯级利用的多能互补系统的第二种实施方式，与上述实施方式不同的是，该基于能源梯级利用的多能互补系统还包括蓄热系统单元600，蓄热系统单元600的进烟管道与燃机发电系统单元100的排烟管道连通，蓄热系统单元600的排烟管道与有机朗肯循环系统单元300的进烟管道连通，具体的，蓄热系统单元600包括：烟气热管换热器610、太阳能集热板620、相变蓄热器630和循环泵640，太阳能集热板620通过循环泵640与相变蓄热器630连通，相变蓄热器630通过循环泵640与烟气热管换热器610连通。

蓄热系统单元600包含烟气余热蓄热和太阳能集热蓄热，二者可独立运行也可同时运行。

烟气余热蓄热运行方式：从相变蓄热器630出来的水经循环泵640输送到烟气热管换热器610与烟气进行换热，水加热温度升高后进入相变蓄热器630将热量传递给蓄热介质，依次循环。

太阳能集热蓄热运行方式：从相变蓄热器630出来的水经循环泵640输送到太阳能集热板620吸热，水温度升高到一定值后进入相变蓄热器630将热量传递给蓄热介质，依次循环，相变蓄热器630再将吸收的热量传递给供热生活用水，满足用户热水负荷需求。

虽然在上文中已经参考实施例对本实用新型进行了描述，然而在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本实用新型所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。