【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能源机械，尤其是涉及基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统及调控方法。
技术介绍
1、分布式冷热电联产系统是一种临近用户，按需供应能量，具有发电、制冷以及供热等多种功能的中、小型能源转换利用系统，是我国能源领域的前沿技术。在典型的分布式冷热电联产系统中，燃料燃烧的高温热能通过动力设备进行发电；动力机组的排烟余热(中低温)驱动吸收式制冷或热泵系统获得冷或热负荷，难以转换的低温余热用于供热或产生生活热水，从而实现能的梯级利用。由于燃气内燃机发电效率高(20％～40％)、启动时间短、易于维护以及负载波动适应性强等诸多优点，基于内燃机的分布式冷热电联供系统是最常见的形式。但是，上述系统构型还存在着以下缺陷：
2、一方面，对于内燃机来说，高品位余热主要蕴含在高温烟气中，排烟温度集中在450-550℃之间；而双效吸收式制冷机组所需的热源温度范围为160-180℃，两者之间存在余热利用的温度断层，做功能力损失大，导致系统能的梯级利用水平不高。
3、另一方面，受用户自身特征(人员作息、设备使用率等)和气候条件两方面影响，用户侧冷、热、电负荷随时波动。为满足变化的电负荷需求，系统的动力设备内燃机需要变工况运行，发电效率下降；为满足变化的冷热负荷需求，受控于动力设备的余热利用设备还需要解决供能侧与用能侧之间的动态匹配难题。因此，整个分布式冷热电联产系统的变工况性能大幅下降，带来节能率偏低，经济性较差等问题。
4、现有技术中，在专利cn116878182a分布式冷热电联供系统及调控方法中提供了一种分
5、在专利cn108625988a一种含压缩空气储能的cchp微网结构及其运行方法中提供了一种含压缩空气储能的cchp微网结构及其运行方法，其缺点为：该专利通过优化燃气发电机组逐时出力，提高了系统消纳可再生能源的能力，但为了保障系统的供能可靠性，储能的作用是被动的跟随“源－荷”的差值，燃气发电设备作为主动力设备仍需要变工况运行；该专利将高温烟气加热高压空气后直接排空，或者高温烟气直接用于吸收式制冷或供暖，能的梯级利用水平不高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统及调控方法，通过压缩空气储能调控单元与内燃机单元组成混合动力系统，实现内燃机在全工况的安全高效运行，并且通过蓄热调控充分利用了系统中不同品位的能量，能够根据用户需求提供冷、热和电负荷，冷热电联产系统相对于分供系统节约的能源与分供系统所消耗的能源之比高达40％左右。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统，包括内燃机单元，内燃机单元为主动力设备，用于对压缩空气储能调控单元和负荷端提供电力，以及对余热利用单元提供余热；
3、压缩空气储能调控单元，用于在用电低谷时将多余电能以高压空气的形式储存，并在用电高峰时补充发电；
4、高温储热调控单元，用于存储调控内燃机排烟的高品质热量；
5、低温储热调控单元，用于存储调控内燃机缸套水的余热与在压缩空气储能中产生的压缩热；
6、余热利用单元，用于与用户侧负荷端连接以提供冷负荷或热负荷。
7、优选的，所述内燃机单元包括内燃机，所述内燃机与发电机和缸套水换热器连接。
8、优选的，所述压缩空气储能调控单元包括电机，所述电机分别与所述发电机和压气机连接，所述压气机与压缩空气换热器连接，所述压缩空气换热器分别与所述缸套水换热器和高压储气罐连接，所述高压储气罐与高温烟气换热器连接，所述高压储气罐与所述高温烟气换热器之间设有调节阀，所述高温烟气换热器与空气透平连接，所述空气透平与副发电机连接。
9、优选的，所述余热单元包括吸收式制冷机组和低温烟气换热器，所述吸收式制冷机组与高温烟气换热器以及低温烟气换热器连接。
10、优选的，所述高温储热调控单元包括高温蓄热罐，所述高温蓄热罐分别与所述内燃机、所述高温烟气换热器以及所述吸收式制冷机组连接。
11、优选的，所述低温储热调控单元包括低温蓄热罐，所述低温蓄热罐分别与前分配器和后分配器连接，所述前分配器分别与所述缸套水换热器、所述压缩空气换热器以及所述吸收式制冷机组连接，所述后分配器分别与所述吸收式制冷机组和所述低温烟气换热器连接。
12、基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统的调控方法，空气和天然气进入内燃机燃烧会使得内燃机带动发电机发电，且内燃机会产生排烟余热和缸套水余热，其中内燃机带动发电机发电的调控方法包括以下步骤：
13、s1.1、获取用户侧的电负荷需求，判断内燃机的发电量是否满足用户侧的电负荷；
14、s1.2、若内燃机的发电量等于电负荷需求，则内燃机所有的发电量直接并入用户侧的输电网；
15、s1.3、若内燃机的发电量大于电负荷需求，则启动压缩空气储能调控，将大于电负荷的发电量转化为空气的压力势能进行存储，直至并入用户侧电量与电负荷相匹配；
16、s1.4、若内燃机的发电量小于电负荷需求，则启动压缩空气释能调控，将高压空气的压力势能转化为电能，直至并入用户侧的电量与电负荷相匹配；
17、s1.5、启动压缩空气释能调控时判断高压空气是否达到所需温度；
18、s1.6、若高压空气达到所需温度，则进行高温蓄热调控；
19、s1.7、若高压空气未达到所需温度，则进行高温释热调控。
20、优选的，内燃机产生排烟余热和缸套水余热的综合热负荷调控方法包括以下步骤：
21、s2.1、获取用户侧的综合热负荷需求，判断余热利用单元输出冷热负荷是否满足用户侧的综合热负荷调控方法；
22、s2.2、若余热利用单元输出的冷热负荷等于综合热负荷需求，则余热利用单元输出的所有冷热负荷直接并入用户侧；
23、s2.3、若余热利用单元输出的冷热负荷大于综合热负荷需求，则启动低温蓄热调控，直至余热利用单元输出的冷热负荷与用户侧的综合热负荷需求匹配；
24、s2.4、若余热利用单元输出的冷热负荷小于综合热负荷需求，则启动低温释热调控，直至余热利用单元输出的冷热负荷与用户侧的综合热负荷需求匹配。
25、因此，本专利技术采用上述基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统及调控方法，通过压缩空气储能调控单元与内燃机单元组成混合动力系统，实现内燃机在全工况的安全高效运行，并且通过蓄热调控充分利用了系统中不同品位的能量，能够根据用户需求提供冷、热和电负荷，冷热电联产系统相对于分供系统节约的能源与分供系统所消耗的能源之比高达40％左右。
26、下面通过附图和实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统，其特征在于：包括内燃机单元，内燃机单元为主动力设备，用于对压缩空气储能调控单元和负荷端提供电力，以及对余热利用单元提供余热；
2.根据权利要求1所述的基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统，其特征在于：所述内燃机单元包括内燃机，所述内燃机与发电机和缸套水换热器连接。
3.根据权利要求2所述的基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统，其特征在于：所述压缩空气储能调控单元包括电机，所述电机分别与所述发电机和压气机连接，所述压气机与压缩空气换热器连接，所述压缩空气换热器分别与所述缸套水换热器和高压储气罐连接，所述高压储气罐与高温烟气换热器连接，所述高压储气罐与所述高温烟气换热器之间设有调节阀，所述高温烟气换热器与空气透平连接，所述空气透平与副发电机连接。
4.根据权利要求3所述的基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统，其特征在于：所述余热单元包括吸收式制冷机组和低温烟气换热器，所述吸收式制冷机组与高温烟气换热器以及低温烟气换热器连接。
5.根据权利要求4所述的基于气-热联合调控的分布式冷热
6.根据权利要求4所述的基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统，其特征在于：所述低温储热调控单元包括低温蓄热罐，所述低温蓄热罐分别与前分配器和后分配器连接，所述前分配器分别与所述缸套水换热器、所述压缩空气换热器以及所述吸收式制冷机组连接，所述后分配器分别与所述吸收式制冷机组和所述低温烟气换热器连接。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统的调控方法，其特征在于：空气和天然气进入内燃机燃烧会使得内燃机带动发电机发电，且内燃机会产生排烟余热和缸套水余热，其中内燃机带动发电机发电的调控方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统的调控方法，其特征在于：内燃机产生排烟余热和缸套水余热的综合热负荷调控方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统，其特征在于：包括内燃机单元，内燃机单元为主动力设备，用于对压缩空气储能调控单元和负荷端提供电力，以及对余热利用单元提供余热；
2.根据权利要求1所述的基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统，其特征在于：所述内燃机单元包括内燃机，所述内燃机与发电机和缸套水换热器连接。
3.根据权利要求2所述的基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统，其特征在于：所述压缩空气储能调控单元包括电机，所述电机分别与所述发电机和压气机连接，所述压气机与压缩空气换热器连接，所述压缩空气换热器分别与所述缸套水换热器和高压储气罐连接，所述高压储气罐与高温烟气换热器连接，所述高压储气罐与所述高温烟气换热器之间设有调节阀，所述高温烟气换热器与空气透平连接，所述空气透平与副发电机连接。
4.根据权利要求3所述的基于气-热联合调控的分布式冷热电联产系统，其特征在于：所述余热单元包括吸收式制冷机组和低温烟气换热器，所述吸收式制冷机组与高温烟气换热器以及低温烟气换热器连接。
...【专利技术属性】
技术研发人员：韩东江，邱志杰，李艺敏，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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