[發明專利]一種多級利用的冷熱電供能系統及其系統容量配置優化方法

有效

• 申請號: 202110667302.4
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113541598B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 紀捷;王夫誠;秦涇鑫;張佳鈺;朱躍伍
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: H02S40/44
• 分類號: H02S40/44;H02J7/35;F22B33/18;F25B29/00;F28D20/02;G06N3/006
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 吳晶晶

本發明公開了一種多級利用的冷熱電供能系統及其系統容量配置優化方法，燃氣輪機、燃氣鍋爐燃燒天然氣，供能給發電裝置供給系統電負荷、熱負荷，光伏光熱一體化裝置利用太陽能供給系統的電負荷，集熱板通過管道利用太陽能發電余熱供給熱負荷；燃氣輪機產生的余熱進入余熱回收鍋爐供給系統熱負荷，燃氣輪機的缸套水通過換熱器供給系統熱負荷，電鍋爐供給系統熱負荷；廢熱型溴化鋰吸收式冷水機組利用燃氣輪機產生的煙氣供給系統冷負荷，蒸汽雙效型溴化鋰吸收式冷水機組利用余熱鍋爐作為熱源供給系統冷負荷，電制冷機組供給系統冷負荷。本發明能夠對煙氣和過程余熱充分利用，并且利用改進后蟻獅算法優化系統容量，解決清潔能源供能的不穩定性和間歇性問題。

技術領域

本發明涉及多能源利用技術領域，具體涉及一種多級利用的冷熱電供能系統及其系統容量配置優化方法。

背景技術

中國是最大的能源消耗國，中國對于煤炭的消耗巨大，在所有能源消耗中占據絕對地位，但是大規模的煤炭消耗與國家的經濟發展政策是相違背的，在盡量降低環境影響的前提發展經濟就必須提高能源利用率或是選擇更為清潔的能源，太陽能和潮汐能等清潔能源的利用是研究的重點。冷熱電聯產系統具有能量多級利用，損耗小，經濟效益高，環境效益高等優點，并且可以直接安裝在用戶側滿足負荷需求，有效的將清潔能源與傳統化石能源結合獨立的輸出冷、熱、電負荷，是解決目前能源問題的最好選擇。

現有的分布式能源系統主要包含以下幾種：

以天然氣為燃料的CCHP，以燃氣內燃機作為動力裝置，同時還包括余熱直燃機組和散熱水箱，以直燃機組利用余熱進行制熱和制冷，以燃氣內燃機提供的動力供給發電機提供電負荷。

耦合光伏發電的CCHP，以太陽能發電作為這個系統電負荷提供，以固體氧化物燃料電池作為蓄電裝置，通過制氫系統以氣體為熱源結合煙氣熱水換熱裝置和吸收式制冷機提供熱負荷和冷負荷。

上述兩種方案存在共同的問題是能源利用率不高，第一種方案以內燃機為動力裝置，余熱回收復雜，能源利用率低，并且設備較重體積較大，對于具有高靈活性的CCHP系統相違背。第一種方案僅以直燃機組供熱供冷，且以余熱為熱源，供給量偏低，由于沒有儲熱蓄冷設備，冷熱負荷容易出現缺乏狀況。第二種方案耦合光伏，但是太陽能發電的過程中會產生大量的熱能，可以提供熱負荷，該方案沒有合理利用，同樣的該系統沒有儲能設備，由于光伏發電的間歇性，容易出現冷熱電負荷無法滿足用戶端需求的情況。

因此需要一種冷熱電聯產系統，既能夠提高能源利用率，又能解決清潔能源間歇性問題，從而總體上提高冷熱電聯產系統經濟效益和環境效益。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種多級利用的冷熱電供能系統及其系統容量配置優化方法，能夠對煙氣和過程余熱充分利用，并且利用改進后蟻獅算法優化系統容量，解決清潔能源供能的不穩定性和間歇性問題。

技術方案：本發明提供了一種多級利用的冷熱電供能系統，包括燃氣輪機、燃氣鍋爐、電制冷機、廢熱型溴化鋰吸收式冷水機、蒸汽雙效型溴化鋰吸收式冷水機組、余熱回收鍋爐、電鍋爐、換熱器以及煙氣冷凝換熱器；

所述燃氣輪機的煙氣輸出端與所述廢熱型溴化鋰吸收式冷水機組連接，所述廢熱型溴化鋰吸收式冷水機組的煙氣輸出端為系統提供冷負荷；所述廢熱型溴化鋰吸收式冷水機組與所述煙氣冷凝換熱器連接，所述煙氣冷凝換熱器為廢熱型溴化鋰吸收式冷水機組提供低位發生器熱源水；

所述燃氣輪機與余熱回收鍋爐、換熱器連接，所述余熱回收鍋爐、換熱器輸出端以及燃氣鍋爐輸出端為系統提供熱負荷；所述余熱回收鍋爐輸出端還與蒸汽雙效型溴化鋰吸收式冷水機組連接，所述蒸汽雙效型溴化鋰吸收式冷水機組輸出端為系統提供冷負荷；

所述燃氣輪機、燃氣鍋爐燃燒天然氣提供系統動能和熱負荷；所述燃氣輪機與所述電制冷機、電鍋爐相連，所述電制冷機輸出端為系統提供冷負荷，所述電鍋爐輸出端為系統提供熱負荷，所述燃氣輪機的動能輸出端連接有發電裝置，所述發電裝置的輸出端為系統提供電負荷。