本发明属于储能，具体涉及一种基于热压解耦并集成内燃机的冷热联供系统及方法。
背景技术：
1、目前，随着新能源装机容量的增加，由于新能源发电过程如太阳能风能等存在着发电的间歇和不稳定等因素，影响新能源大规模发电的并网等问题。储能技术作为一种能够在有电力盈余时将富余电力储存起来并在电力低谷期间释放用以解决电力供应波动和新能源发电并网问题的技术，受到关注。储能技术主要分为物理储能和化学储能，其中物理储能中的压缩空气储能和抽水蓄能适合建设百兆瓦的大规模储能系统。
2、压缩空气储能在技术上可以分为绝热压缩空气储能、非绝热压缩空气储能和等温压缩空气储能。其中绝热压缩空气储能是利用蓄热设备替代传统压缩空气储能中的燃料燃烧补燃的措施，在储能阶段，利用富余电力压缩空气后，空气的压力与温度均会升高，通过设置在压缩机级间的蓄热设备可以吸收压缩后的高温高压空气的压缩热，将压缩热储存在蓄热设备中；在释能阶段，蓄热设备设置在膨胀机级间，在高压空气进入膨胀机做功发电前利用蓄热设备中储存的热量对高压空气加热。但对于蓄热设备，不论是相变蓄热材料还是非相变蓄热材料，均存在储热时间结束后蓄热器内无法达到均匀的温度的问题，从而使释能阶段高压空气经过蓄热设备加热后无法实现持续稳定的温度，影响高压空气进一步通过膨胀机做功发电，如果利用静置阶段使蓄热器内部温度均匀，蓄热器内部则存在从高温向低温的传热，使内部最高温度下降造成高品位热能的损失。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的问题，本发明目的在于提供一种基于热压解耦并集成内燃机的冷热电联供系统及方法，通过在释能阶段利用内燃机的高温排气对经过蓄热设备的加热后的高温高压气体再加热，使整个释能阶段进入膨胀机膨胀发电的高温高压空气温度稳定；利用双罐式近等温压缩空气储能系统存储经过压缩机压缩后的高压空气的压力势能和利用蓄热器存储高温高压空气的热能，在实现热能和压力势能的解耦并分开储存后，分别利用压力势能经两级膨胀机发电和利用热能于供热及制冷系统供冷。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于热压解耦并集成内燃机的冷热电联供系统，包括压缩机组、膨胀机组、双罐式近等温压缩空气储能系统、内燃机组以及喷射式制冷系统；喷射式制冷系统中设置蒸汽发生器；压缩机组中设置蓄热器；
3、压缩机组的压缩空气出口连接双罐式近等温压缩空气储能系统进气口，双罐式近等温压缩空气储能系统出气口依次连接蓄热器、第一换热器和膨胀机组，膨胀机组包括至少两级膨胀机，级间设置所述蒸汽发生器和第二换热器；膨胀机组的出气口连接内燃机组，内燃机组排气出口依次连接第二换热器，膨胀机组连接发电机。
4、压缩机组包括一级压缩机、二级压缩机、第一蓄热器和第二蓄热器，一级压缩机、第一蓄热器热侧、二级压缩机、第二蓄热器热侧依次连通，第二蓄热器热侧出口为压缩机组的压缩空气出口；双罐式近等温压缩空气储能系统的出口设置储气罐，储气罐的出口分别连通第一蓄热器和第二蓄热器的冷侧入口，第一蓄热器和第二蓄热器的冷侧出口均连通换热器的冷侧，换热器冷侧出口连通膨胀机组的工质入口。
5、第二换热器的热侧依次连接第一换热器和供热换热器的热侧或第二换热器的热侧依次连接第二蓄热器和供热换热器的热侧。
6、膨胀机组包括一级膨胀机和二级膨胀机；喷射式制冷系统包括蒸汽发生器、冷凝器、喷射器以及蒸发器；冷凝器的出口分别连通蒸发器和蒸汽发生器，蒸汽发生器和蒸发器的出口均连接喷射器；喷射器出口与蒸发器之间设置节流阀，喷射器出口与蒸汽发生器之间设置制冷系统泵，蒸汽发生器的热侧设置在一级膨胀机和二级膨胀机之间。
7、内燃机组包括内燃机、第二供热换热器和发电机，内燃机的缸套水管路与第二供热换热器连通，形成缸套水循环；内燃机的排气管道连通第二换热器、第一换热器以及第一供热换热器的热侧，内燃机连接发电机；内燃机组、膨胀机组的电力输出端连接水泵、制冷系统泵以及用于驱动压缩机的电动机电能输入端。
8、双罐式近等温压缩空气储能系统中设置水气共容罐，水气共容罐中设置储能浮板，储能浮板包括浮板、储能球和肋片，浮板呈圆盘状，储能球镶嵌在浮板中，储能球沿浮板中心呈环形分布，近浮板外边缘的三圈储能球两侧设置肋片；浮板上下两侧、肋片外侧和储能球表面都涂敷一层丙烯酸聚氨酯涂料和防水涂料层，防水涂料层采用表面覆盖纳米颗粒的相变微胶囊的改性聚氨酯。
9、一种基于热压解耦并集成内燃机的冷热电联供方法，包括储能阶段和释能阶段，
10、储能阶段：压缩机组将空气压缩输入双罐式近等温压缩空气储能系统进一步压缩并存储，压缩机组压缩空气过程中的热量存储在蓄热器中；
11、释能阶段：压缩空气经过加热后进入膨胀机组做功，膨胀机组带动发电机发电；在上一级膨胀机做功的空气在膨胀机组级间放热，为喷射式制冷系统提供热量，放热后的空气经过加热再次进入下一级膨胀机做功，在末级膨胀机做功的空气进入内燃机组参与内燃机燃烧发电，内燃机组的高温排气进入换热器加热空气。
12、第二换热器的热侧依次连接第一换热器和供热换热器的热侧或第二换热器的热侧依次连接第二蓄热器和供热换热器的热侧；内燃机组的高温排气依次进入第二换热器、第一换热器和供热换热器释放热量，或内燃机组的高温排气依次进入第二换热器、第二蓄热器和供热换热器释放热量。
13、释能过程包括第一阶段、第二阶段和第三阶段，第一阶段中，高压气体进入第二蓄热器冷侧吸收储存的压缩热并升温至目标温度，之后进入一级膨胀机膨胀做功，一级膨胀机排出的仍有余压余温的空气在蒸汽发生器中放热，温度降低，空气在第二换热器中经高温烟气加热后进入二级膨胀机膨胀做功，二级膨胀,排出的空气进入内燃机中与燃料混合燃烧驱动内燃机发电，内燃机的高温排气在第二换热器放热后进入第一供热换热器加热供热用水，随后排出，缸套热水在第二供热换热器中加热供热用水；
14、第二阶段中，随着第二蓄热器储存的压缩热不断释放，剩余的热量无法使第二蓄热器出口的空气保持在目标温度，高压气体同时流经第一蓄热器和第二蓄热器吸收压缩热，第一蓄热器出口保持在目标温度的空气在第一换热器中与温度已经不断降低的第二蓄热器出口的空气换热，使空气维持在目标温度进入膨胀机组；第一蓄热器出口空气在第一换热器放热后进入供热换热器加热供热用水，随后排出；
15、第三阶段中，第一蓄热器在第二阶段释放压缩热后，其储存的压缩热也无法将第一蓄热器出口空气加热至目标温度，第一蓄热器出口空气与第二蓄热器出口空气一起在第一换热器中被高温烟气加热后进入膨胀机组。
16、在前两阶段结束之后，高压气体只进入第一蓄热器，利用内燃机的排气在经过第二换热器换热后，对第二蓄热器补热，补热后的排气在供热换热器中加热供热用水；当补热至第二蓄热器内温度分布与储能结束阶段第二蓄热器内温度分布相同时暂停补热，继续通入来高压气体吸收第二蓄热器中的热量；当内燃机高温排气未对第二蓄热器进行补热时，高温排气在经过第二换热器后直接在供热换热器中加热供热用水；蓄热器释放热量至出口空气温度变化需要两小时，内燃机高温排气对第二蓄热器补热至与储能结束阶段蓄热器内温度分布相同需要三小时，如此往复，一天补热三次。
17、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
18、本发明所述系统及方法在储能过程中利用蓄热器储存压缩热和利用双罐式近等温压缩空气储能与储存系统储存压力释能实现热压解耦，并在释能过程中将压缩热和压力释能分别利用在喷射式制冷系统和膨胀机组中；将膨胀机排气在内燃机中与燃料混合燃烧发电，内燃机的高温排气用来对无法保持在目标温度的蓄热器出口空气补热，随后将缸套热水和排气均用于供热，通过调节通入内燃机的空燃比，使内燃机排气温度与一级膨胀机温度相匹配；在两级膨胀机间使加入制冷系统，将上一级膨胀机中仍有余温余压的排气在蒸汽发生器中放热，驱动制冷循环利用余温，之后经烟气预热后在下一级膨胀机中利用余压。
19、进一步的在释能过程中先释放第二蓄热器中的压缩热，在第二蓄热器的出口空气无法保持在目标温度时，释放第一蓄热器中的压缩热，将保持在目标温度的第一蓄热器的出口空气用以为第二蓄热器的出口空气补热；巧妙地分阶段利用两个蓄热器的压缩热和利用内燃机高温排气用来对蓄热器出口空气补热，使整个释能阶段进入膨胀机膨胀发电的高温高压空气温度稳定；可以直接使用内燃机的高温排气对第二蓄热器进行补热，并补热至与储能结束阶段第二蓄热器内温度分布相同。
20、进一步地，在双罐式近等温压缩空气储能与储存系统的水气共容罐中利用储能浮板，利用球环加肋片的结构再涂覆以隔热材料和储能材料，保证了水气共容罐中近等温过程的实现。