[實用新型]一種耦合太陽能的天然氣分布式能源系統

有效

• 申請號: 201521108664.6
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN205243745U
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 胡孟起;肖俊峰;張宇博;朱立春;高松;李園園;李兆瑜;連小龍
• 申請（專利權）人: 華能國際電力股份有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01K11/02;F01K23/06;F02C6/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

技術領域：

本實用新型屬于能源利用技術領域，具體涉及一種耦合太陽能的天然氣分 布式能源系統。

背景技術：

分布式能源系統是相對于傳統集中式供能方式而言的供能系統，分布式能 源系統直接面向用戶，按用戶的需求就地生產并供應能量，是具有多種功能， 可滿足多重目標的能量轉換利用系統。與傳統集中式供能方式相比，分布式能 源接近用戶側，不需要建設大電網、大熱網，避免了能源的遠距離輸送，可節 省建設投資，并減少了線路損失和運行費用。分布式能源可以有分布式光伏、 分布式風能、天然氣分布式能源系統(也稱天然氣冷熱電三聯供系統)等多種 形式。天然氣分布式能源系統由燃氣輪機、余熱鍋爐、汽輪機、吸收式熱泵和 制冷機等設備組成，其兼備發電、供熱、制冷等多種能源供應功能，可以有效 實現能源的梯級利用，達到超過70％的能源綜合利用率。相比其他分布式能源 系統，天然氣分布式能源系統具有能量輸出穩定且多樣的優勢，尤其適合于具 有多種能源需求(電力、熱水、冷水、蒸汽等)的工業園區和建筑群。

燃氣輪機是天然氣分布式能源系統的關鍵設備，通常為滿足燃氣輪機對天 然氣燃料品質的要求，會在天然氣外部管網和燃氣輪機之間設置調壓站和前置 預處理模塊。調壓站主要對進廠的天然氣進行粗過濾和調壓，前置預處理模塊 主要包括天然氣精過濾和加熱單元。天然氣溫度是燃料品質的關鍵參數，影響 天然氣分布式能源系統的安全和高效運行，主要有兩方面原因：一是由于焦耳- 湯普森效應，天然氣會在調壓站降壓過程中降溫，容易產生凝析水或使碳氫化 合物液化，會對輸送設備造成損傷或使管道外表面結冰，因此燃氣輪機廠商均 會要求機組的燃料入口溫度在一定范圍內，而不同機型的具體要求有所不同， 例如GEPG6581B機組要求燃料入口溫度至少超過天然氣露點28℃，但最高溫 度不超過125℃，GEPG9171E要求燃料入口溫度至少超過天然氣露點28℃，但 最高溫度不超過70℃；二是燃氣輪機的熱效率和燃燒室的動態特性受天然氣溫 度影響很大，因此天然氣在進入燃燒室之前必須精確控制溫度，例如GE采用 DLN2.0+燃燒系統的9F機型(典型如9F.03，9F.05等)，其要求在機組并網之前 采用電加熱器進行天然氣加熱，當機組并網后投入天然氣性能加熱器，最終使 天然氣溫度達到額定運行參數185℃。

現有天然氣加熱技術主要采用電加熱、水浴加熱、汽輪機抽汽加熱、余熱 鍋爐出口熱水加熱等方式。這幾種加熱方式均為高能低用，最終均會消耗高品 位的化石能源，降低了天然氣分布式能源系統或聯合循環發電系統的能源利用 率。

太陽能是一種清潔、無污染的可再生能源，其開發利用被世界各國公認為 能源戰略的重要組成部分。太陽能熱利用是太陽能利用的主要方式之一。按照 工質的溫度，太陽能熱利用可分為低溫、中溫、高溫三種類型。由于太陽輻射 具有分散性強，能流密度低的特點，適合輸出得到中低溫熱源，因此中、低溫 熱利用是目前太陽能低成本、規模化應用最重要的領域。太陽能集熱技術是太 陽能中、低溫熱利用技術的一種，主要包括真空管集熱和平板集熱兩種方式， 其技術成熟且節能效果顯著，現已廣泛應用于我國居民熱水供應領域。但由于 太陽能存在自身連續性差的特點，難以保證可靠的熱源輸出，若用于區域供 熱，蓄熱系統將十分龐大，且由于所輸出的熱源品位較低，難以獲得低成本的 高效利用。

實用新型內容：

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的不足，提供了一種耦合太陽能的 天然氣分布式能源系統。該系統以能的梯級利用為原則，通過太陽能集熱器產 生中低溫熱水，加熱燃氣輪機所需的天然氣，使低品位熱能進入高溫布雷頓循 環，提高了中低溫太陽能的應用能級，并與余熱利用裝置一起滿足用戶側終端 熱負荷需求，達到可再生能源與天然氣分布式能源的優勢互補，獲得穩定的太 陽能熱利用，降低了化石能源的消耗，提高了分布式能源系統的經濟性。

為達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案來實現的：

一種耦合太陽能的天然氣分布式能源系統，包括燃氣輪機發電機組、余熱 利用裝置、太陽能集熱系統、儲熱水箱、熱水用戶、蒸汽用戶以及天然氣加熱 器；其中，

燃氣輪機發電機組上設置有天然氣入口、空氣入口以及排氣口，天然氣加 熱器上設置有天然氣出入口，天然氣加熱器的出口連接至燃氣輪機發電機組的 天然氣入口，燃氣輪機發電機組的排氣口連接至余熱利用裝置的排氣入口，余 熱利用裝置上設置有排氣排空出口；