[發明專利]分布式發電供熱與分散式制冷耦合系統

有效

• 申請號: 201610194345.4
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105715377B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 侴喬力;余昱暄;鄧壯
• 申請（專利權）人: 上海漢鐘精機股份有限公司
• 主分類號: F02C3/04
• 分類號: F02C3/04;F02C6/00;F02C6/18;F01K23/10;F01K25/10;F22B1/18;F25B15/00
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 梁劍

一種分布式發電供熱與分散式制冷耦合系統：系統集成燃氣輪機、余熱鍋爐、背壓式蒸汽輪機等能源設備，及背壓供熱切換回路、有機朗肯循環機組、供熱管網、吸收式機組等功能設備；分季節平衡背壓供熱量與多組功能設備耗熱量：冬季由管網供熱至用戶端驅動采暖末端；夏季由管網供熱至用戶端驅動吸收式機組制冷，再驅動空調末端；以構建夏季分布式供熱與分散式制冷的耦合系統，取消供冷管網及其投資，大幅降低夏季管網的能量輸送成本。

(一)技術領域

本發明涉及分布式能源系統中一種分布式發電供熱與分散式制冷耦合系統。

(二)背景技術

在燃氣蒸汽聯合循環發電裝置中，電能分別在兩級發電循環中產生：

(1)燃氣輪機第一級循環發電，燃氣與空氣混合后燃燒，生成的高壓、高溫煙氣送入燃氣透平中膨脹、做功，推動葉輪旋轉并帶動發電機轉子旋轉而產生第一級電力；排出的低壓、高溫煙氣則引入余熱鍋爐中，回收煙氣顯熱而產生高壓、高溫的過熱水蒸汽。

(2)蒸汽輪機第二級循環發電，過熱水蒸汽送入蒸汽輪機中膨脹、做功，推動葉輪旋轉并帶動發電機轉子旋轉而產生第二級電力。

因此燃氣蒸汽聯合循環發電裝置的技術優勢為：(1)發電效率提高至60％，超過任何單級循環發電效率的最高值40％；因此是目前最高效率發電裝置；(2)降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物排放量；(3)為可再生能源發電裝置的電壓波動，提供可靠、靈活的電力支持。

然而，上述蒸汽輪機循環發電方式如下：

(1)凝汽式蒸汽輪機發電循環：只發電不供熱，使得大量凝汽潛熱不僅沒有充分利用，而且通過冷卻塔中循環水份的蒸發而排放環境，既消耗水資源又造成環境熱、濕污染；同時使裝置復雜、投資增加、可靠性降低、運行費增加，從而導致系統不節能且經濟性差。

(2)抽凝式蒸汽輪機熱電循環：既發電又供熱，其夏季凝汽熱量仍然通過冷卻塔中循環水份的蒸發而排放環境，因此既消耗水資源又造成環境熱、濕污染；而當冬季由蒸汽輪機中間級抽汽供熱時，抽汽量減少發電量；該循環裝置復雜、投資增加、可靠性降低、運行費增加、不節能、經濟性差。唯一的技術優勢就是不會影響燃氣輪機的循環發電以避免燃氣放散。

(3)背壓式蒸汽輪機熱電循環：既發電又供熱，冬季通過提高背壓而充分利用大量凝汽潛熱來加熱循環熱水而供熱，無需冷卻塔，不消耗水資源，無環境熱、濕污染；因此裝置簡單、投資降低、運行可靠、節能顯著、運行費低、經濟性優異。然而該循環以熱定電，因此春夏秋三季無供熱負荷時，蒸汽輪機就需停止運行，進而影響燃氣輪機發電循環，導致燃氣放散。

集中式能源系統遭受災害攻擊時表現脆弱，因此美國公共事業管理政策法于1978年提出“分布式能源系統”的概念，美國能源部1999年提出“電熱冷三聯產創意”和“電熱冷三聯產2020年綱領”，與能源管理和儲能系統相結合；為不宜建設集中式電站的地區，及輸配電網的末端用戶提供能源，有效降低電、熱、冷的輸送損失和輸送系統投資，為用戶提供高品質、高可靠的清潔能源服務。并于2005年確保行業法規、稅收優惠，建立200個示范工程；到2020年，美國50％的新建商業建筑采用電熱冷三聯產，15％的已建商業建筑改用電熱冷三聯產。

但是，電熱冷三聯產創意在實施過程中，供熱管網由于采用25℃至50℃的供水/回水溫差，因此使得其：流量、循環泵電耗、管道直徑、投資等大幅降低。而供冷管網則由于只能采用5℃的供水/回水溫差，因此使得其：流量是供熱管網的5-10倍、循環泵電耗是供熱管網的5-10倍、管道直徑是供熱管網的2.3-3.2倍、投資是供熱管網的2-3倍。