CN101435367A - 多能源产出的分布式能源系统 - Google Patents

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Abstract

一种多能源产出的分布式能源系统，其包括燃料驱动动力机、发电机、补燃装置、重整制氢装置、氢气提纯装置、制冷机，动力机向发电机提供热能供其发电，动力机排出的烟气与氢气提纯装置提纯氢气后产生的不纯尾气进入补燃装置燃烧，燃烧产生的烟气进入重整制氢装置为重整制氢供热量，重整制氢制得的氢气经由氢气提纯装置提纯后供氢，重整制氢装置的尾气进入吸收式制冷机进行制冷、制热或提供热水。本发明有效利用了能源，进一步提高分布式冷、热、电、氢气的能源共生系统的效率，且减少有害气体的排放。

Description

多能源产出的分布式能源系统
技术领域
本发明属于能源领域，涉及能源产生系统，尤其是能产出多种能源的能源系统。
背景技术
传统分布式能源是在一定范围内利用管网和电网向区内同时提供电力、热水和空调冷热的综合加工厂。该系统将能源按品位梯级利用，因此系统综合能源效率高、环境排放少，能提高供电的安全性，减少大面积停电造成的损失。然而，在这种能源动力系统中，含碳燃料化学能的转换利用过程通常是以直接燃烧方式将其转化为热，热再依卡诺循环效率的限制转化为机械能。基于热力系统的品位梯级利用原理及系统优化集成理论，能源动力系统从简单热力循环到复合热力循环的发展充分实现物理能的梯级利用，提高了能源利用率。但是，值得注意的是，能源动力系统中能的品位最大损失并非发生在物理能的传递与转化过程，而是发生在化学能转化为物理能的燃烧过程。目前，减少燃料燃烧过程的品位损失的主要方法仅限于提高热力循环的初温，然而，热力循环温度的提高还受到材料发展等多种因素的制约，因此，真正实质性的突破应着眼于如何降低燃料化学能的释放过程中能量释放侧的品位。为此要将物理能的梯级利用概念拓展到化学能及化学能向物理能转化的阶段，实现化学能与物理能的综合梯级利用。
质子交换膜燃料电池(PEMFC)使用氢气作为燃料，因其高功率密度，无污染，低温操作和低噪声等特性，在许多领域都有潜在的应用前景。燃料电池汽车(FCV)以PEMFC为动力，因此可兼顾能源和环境，世界各国已意识到它是未来汽车业发展的最好选择，它已经越来越多地受到各国政府和几乎所有国际著名汽车制造商的重视。
我国已于2002年启动了863高科技重大专项，开展燃料电池汽车及相关零部件的研发。在北京2008年奥运会上，20辆燃料电池车成功完成了接送贵宾的任务，展示了良好的发展前景。上海也在制定结合2010年世界博览会的清洁汽车的商业化运营计划。
随着FCV技术的不断完善和商业化应用的来临，氢基础设施的建设和氢气的品质将成为重要的决定因素。迄今为止，氢气的主要也是最可靠的规模来源还是天然气、煤、石油的重整和电解水。采用重整制氢如果选用化石燃料为原料，只是以氢作为核心清洁能源载体的能源体系的能源来源的过渡性解决方案，但如果采用的是以生物质气为原料(比如沼气)的话，将具有巨大的发展前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多能源产出的分布式能源系统，具有产生高能效的清洁能源氢气的功能，还能够连续不断地提供电力、空调或其它用途的冷、热。
为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：
一种多能源产出的分布式能源系统，其包括燃料驱动动力机、发电机、补燃装置、重整制氢装置、氢气提纯装置、制冷机，动力机向发电机提供热能供其发电，动力机排出的烟气与氢气提纯装置提纯氢气后产生的不纯尾气进入补燃装置燃烧，燃烧产生的烟气进入重整制氢装置为重整制氢供热量，重整制氢制得的氢气经由氢气提纯装置提纯后供氢，重整制氢装置的尾气进入吸收式制冷机进行制冷、制热或提供热水。
进一步，其还包括压缩机，设于氢气提纯装置前，为氢气提纯提供压力。
该重整制氢装置包含有重整反应器，还包括一个或多个热交换器，重整反应器制得的氢气依次经过热交换器换热后进入氢气提纯装置。
该重整制氢装置包含有重整反应器，还包括一个或多个热交换器，重整反应器制得的氢气依次经过热交换器换热后进入压缩机压缩并由氢气提纯装置提纯。
该燃料驱动动力机为燃气轮机。
该燃料驱动动力机为燃气内燃机或柴油机。
其还包括缸套水热交换机、制冷机，燃气内燃机或柴油机的缸套水进入吸收式制冷机的低温发生器制冷或产生热水或进入缸套水热交换器产生热水。
由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：
1.本系统不仅拥有通常分布式发电循环中具有的能量梯级利用的优点，更重要的是将冷、热、电联产的传统分布式能源系统循环过程中产生的低品位的热能提供给制氢化学过程以产生具有更高能量品位的氢气，同时将制氢提纯过程产生的可燃尾气加以利用，进一步提高分布式冷、热、电、氢气的能源共生系统的效率。
2.减少了对电网供电的依赖，增加了在电网供电发生故障下的供电的安全性。
3.能够以生物质为原料，为小型基地提供冷、热、电，为燃料电池车和飞行器提供氢燃料，由此建立不依赖大电网的小型、高效、清洁的“能源岛”。
4.随着燃料电池车的逐步推广，在没有电网供电但生物质相对比较充分的偏远地区，该系统不仅可以为燃料电池车提供氢气加注，而且为氢气加注站及附近居民提供电力、空调冷热和热水。
5.由于能源利用效率的提高，大大减小了CO2的排放，同时由于和清洁能源氢气的制取及燃气式分布式发电技术相结合，也会大大减小NOx，CO，SO2等污染物的排放。
附图说明
图1为动力机为燃气轮机的电、冷、热、氢的共生能源系统结构图。
图2为动力机为燃气轮机的电、冷、热、氢的共生能源系统具体实施图。
图3为动力机为燃气内燃机或柴油机的电、冷、热、氢的共生能源系统结构图。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
本发明将冷、热、电联产的传统分布式能源系统循环过程中产生的低品位的热能提供给制氢化学过程以产生具有更高能量品位的氢气，反应余热再通过热力循环的梯级利用来加以充分利用。同时，本发明将制氢提纯过程产生的可燃尾气进一步利用，进一步提高分布式冷、热、电、氢气的能源共生系统的效率。
实施例1
根据图1所示，共生能源系统由燃气轮机1、发电机2、补燃装置3、重整制氢装置5、吸收式制冷机4、氢气提纯装置8组成，其中燃气轮机1和发电机2可以集成在一起成为燃气轮机发电装置，补燃装置3和重整制氢装置5可以集成在一起成为复合的重整制氢装置。能够连续不断地提供电力、空调或其它用途的冷、热和清洁能源的载体氢气。燃气轮机1通过燃烧燃气或油产生能源供给发电机2发电，燃气轮机1的排烟与重整制氢提纯装置8提纯氢气后产生的不纯可燃尾气在补燃装置3中补燃后进入重整制氢装置5，为重整反应提供热量，重整制氢装置5的尾气通入吸收式制冷机4制冷(夏天)或供热(冬天)，或全年提供热水。如图2所示具体实现图，重整制氢装置5所制得的氢气经过热交换器11与进入重整制氢装置5的反应原料气进行热交换，自身被冷却，接着进入热交换器10被冷却剂进一步冷却后经过氢压缩机9加压后进入氢气提纯装置8，氢气经过提纯后为外界提供纯净氢气。增设的压缩机9可以为氢气提纯提供必要的压力。上面所述重整制氢装置5包含有重整反应器、并可以包含一个或多个热交换器(如图2中所示热交换器11和热交换器10)。
实施例2
根据图3所示，共生能源系统用燃气内燃机或柴油机代替燃气轮机，可以增加缸套水热交换器6及相应修改吸收式制冷机以适应低温缸套水的利用而组成，燃气内燃机或柴油机7通过发电机2发电后，其排烟经过与重整制氢提纯中产生的不纯可燃尾气在补燃装置3中补燃后进入重整制氢装置5，为重整反应提供热量，尾气通入吸收式制冷机4制冷或供热。柴油机的缸套水进入吸收式制冷机4的低温发生器制冷或产生热水或进入缸套水热交换器6产生热水，也可以同时进入吸收式制冷机4和缸套水热交换器6。重整制氢装置5所制得的氢气经过氢气提纯装置8提纯后为外界提供氢气。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种多能源产出的分布式能源系统，其特征在于：其包括燃料驱动动力机、发电机、补燃装置、重整制氢装置、氢气提纯装置、制冷机，动力机向发电机提供热能供其发电，动力机排出的烟气与氢气提纯装置提纯氢气后产生的不纯尾气进入补燃装置燃烧，燃烧产生的烟气进入重整制氢装置为重整制氢供热量，重整制氢制得的氢气经由氢气提纯装置提纯后供氢，重整制氢装置的尾气进入吸收式制冷机进行制冷、制热或提供热水。
2、如权利要求1所述的多能源产出的分布式能源系统，其特征在于：其还包括压缩机，设于氢气提纯装置前，为氢气提纯提供压力。
3、如权利要求1所述的多能源产出的分布式能源系统，其特征在于：该重整制氢装置包含有重整反应器，还包括一个或多个热交换器，重整反应器制得的氢气依次经过热交换器换热后进入氢气提纯装置。
4、如权利要求2所述的多能源产出的分布式能源系统，其特征在于：该重整制氢装置包含有重整反应器，还包括一个或多个热交换器，重整反应器制得的氢气依次经过热交换器换热后进入压缩机压缩并由氢气提纯装置提纯。
5、如权利要求1-4任一项所述的多能源产出的分布式能源系统，其特征在于：该燃料驱动动力机为燃气轮机。
6、如权利要求1-4任一项所述的多能源产出的分布式能源系统，其特征在于：该燃料驱动动力机为燃气内燃机或柴油机。
7、如权利要求6所述的多能源产出的分布式能源系统，其特征在于：其还包括缸套水热交换机、制冷机，燃气内燃机或柴油机的缸套水进入吸收式制冷机的低温发生器制冷或产生热水或进入缸套水热交换器产生热水。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102373998A (zh) * 2010-08-11 2012-03-14 中国科学院工程热物理研究所 一种化石燃料与地热相结合的生活热水-电联供系统及方法
CN103078362A (zh) * 2012-12-13 2013-05-01 北京慧峰聚能科技有限公司 一种基于通信用燃料电池备用电源系统
CN103604110A (zh) * 2013-11-13 2014-02-26 安徽省金盈铝业有限公司 再生铝冶炼余热发电装置
CN105024088A (zh) * 2015-07-02 2015-11-04 北京建筑大学 一种车载高温燃料电池冷启动系统及其工作方法
CN105605827A (zh) * 2015-11-26 2016-05-25 中国科学院工程热物理研究所 利用内燃机尾气集成热化学过程的互补型分布式能源系统
TWI588414B (zh) * 2015-12-08 2017-06-21 財團法人工業技術研究院 整合式燃燒裝置節能系統
CN108469132A (zh) * 2018-03-06 2018-08-31 华电电力科学研究院有限公司 一种基于需求侧能量供应的分布式能源系统及控制方法
CN108638794A (zh) * 2018-06-19 2018-10-12 三峡大学 一种汽车尾气余热利用的综合系统
CN111102066A (zh) * 2019-12-13 2020-05-05 华鼎电源(天津)有限公司 一种热电冷三联产的燃气发电机系统及其控制方法
CN112611128A (zh) * 2020-12-08 2021-04-06 深圳市燃气集团股份有限公司 一种基于lng的冷热联产系统
CN112611127A (zh) * 2020-12-08 2021-04-06 深圳市燃气集团股份有限公司 一种基于lng的制冷系统
CN112922740A (zh) * 2021-02-08 2021-06-08 山东大学 一种发动机余热驱动冷热电氢联供系统及工作方法

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102373998A (zh) * 2010-08-11 2012-03-14 中国科学院工程热物理研究所 一种化石燃料与地热相结合的生活热水-电联供系统及方法
CN102373998B (zh) * 2010-08-11 2013-03-20 中国科学院工程热物理研究所 一种化石燃料与地热相结合的生活热水-电联供系统及方法
CN103078362A (zh) * 2012-12-13 2013-05-01 北京慧峰聚能科技有限公司 一种基于通信用燃料电池备用电源系统
CN103078362B (zh) * 2012-12-13 2015-04-15 北京慧峰聚能科技有限公司 一种基于通信用燃料电池备用电源系统
CN103604110A (zh) * 2013-11-13 2014-02-26 安徽省金盈铝业有限公司 再生铝冶炼余热发电装置
CN105024088A (zh) * 2015-07-02 2015-11-04 北京建筑大学 一种车载高温燃料电池冷启动系统及其工作方法
CN105024088B (zh) * 2015-07-02 2017-04-19 北京建筑大学 一种车载高温燃料电池冷启动系统及其工作方法
CN105605827A (zh) * 2015-11-26 2016-05-25 中国科学院工程热物理研究所 利用内燃机尾气集成热化学过程的互补型分布式能源系统
TWI588414B (zh) * 2015-12-08 2017-06-21 財團法人工業技術研究院 整合式燃燒裝置節能系統
US10317070B2 (en) 2015-12-08 2019-06-11 Industrial Technology Research Institute Integrated combustion device power saving system
CN108469132A (zh) * 2018-03-06 2018-08-31 华电电力科学研究院有限公司 一种基于需求侧能量供应的分布式能源系统及控制方法
CN108638794A (zh) * 2018-06-19 2018-10-12 三峡大学 一种汽车尾气余热利用的综合系统
CN111102066A (zh) * 2019-12-13 2020-05-05 华鼎电源(天津)有限公司 一种热电冷三联产的燃气发电机系统及其控制方法
CN112611128A (zh) * 2020-12-08 2021-04-06 深圳市燃气集团股份有限公司 一种基于lng的冷热联产系统
CN112611127A (zh) * 2020-12-08 2021-04-06 深圳市燃气集团股份有限公司 一种基于lng的制冷系统
CN112922740A (zh) * 2021-02-08 2021-06-08 山东大学 一种发动机余热驱动冷热电氢联供系统及工作方法
CN112922740B (zh) * 2021-02-08 2022-06-28 山东大学 一种发动机余热驱动冷热电氢联供系统及工作方法

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