CN107702360A - 一种基于太阳能的冷热电综合利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能源利用领域，公开了一种基于太阳能的冷热电综合利用系统，其包括集热蓄热子系统、电能优化子系统和吸收式制冷子系统，所述集热蓄热子系统富集太阳能并提供热能，所述电能优化子系统利用所述集热蓄热子系统提供的热能提供电能，所述吸收式制冷子系统利用所述集热蓄热子系统提供的热能和所述电能优化子系统提供的电能提供冷能。该冷热电综合利用系统能够综合利用太阳能光热资源，满足智能微能源互联网中对冷、热、电多能联供的需求，且制造成本较低、无污染、多接口、用途广。

Description

一种基于太阳能的冷热电综合利用系统
技术领域
本发明涉及新能源利用技术领域，尤其涉及一种基于太阳能的冷热电综合利用系统。
背景技术
以太阳能为代表的可再生能源已经得到了广泛的开发和应用，以可再生能源发电为主要方式。由于可再生能源发电装机量的逐年增长，其装机总容量在电网容量中的占比快速增长，对电网的安全运行造成了很大的威胁。以光伏电力为例，由于光伏具有波动性和间歇性的输出特征，小容量的光伏并网对电网冲击不大，而当其容量达到一定比例时会造成电网功率的巨大波动，因而，光伏电力并网容量受到限制。此外，太阳能光热利用也是太阳能利用的一种主要方式。然而，单一的供电和供热并不能满足用户生活生产中对能源的综合性需求，因此单一功能的容量盈余造成的浪费也日益凸显。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种基于太阳能的冷热电综合利用系统，旨在至少解决现有太阳能综合利用技术或相关技术中存在的技术问题之一。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于太阳能的冷热电综合利用系统，其特征在于：包括集热蓄热子系统、电能优化子系统和吸收式制冷子系统，所述集热蓄热子系统富集太阳能并提供热能，所述电能优化子系统利用所述集热蓄热子系统提供的热能提供电能，所述吸收式制冷子系统利用所述集热蓄热子系统提供的热能和所述电能优化子系统提供的电能提供冷能。
其中，所述集热蓄热子系统包括依次连接构成第一循环管路的聚光集热器、高温储热罐、中间换热器和低温储热罐，所述第一循环管路内置有循环储热工质，所述中间换热器与用户端连接，以向所述用户端提高热量。
其中，所述循环储热工质为导热油或熔盐工质。
其中还包括供热支路，所述供热支路的两端分别与高温储热罐和低温储热罐连接，所述用户端设置在所述供热支路上。
其中所述电能优化子系统包括依次连接构成电能优化管路的空气压缩机、冷却器、储气室、回热器、透平膨胀机和发电机组中的透平膨胀机；所述电能优化子系统还包括依次连接构成第二循环管路的低温回热储罐和高温回热储罐，所述冷却器和所述回热器设置在所述电能优化管路上，其中所述冷却器设置在所述低温回热储罐的出口端和所述高温回热储罐的入口端之间，所述回热器设置在所述高温回热储罐的出口端和所述低温回热储罐的入口端之间，所述电能优化管路和所述第二循环管路分别通过所述冷却器和所述回热器进行热传递。
其中所述空气压缩机在电网负荷低谷或有可再生能源电力消纳需求时启动，从大气中吸气并产生高温高压气体。
其中所述储气室在电网或用户存在供电需求时开始释放所存储的常温高压气体。
其中所述电能优化子系统还包括设置在所述电能优化管路上的再热器，所述再热器位于所述回热器和所述透平膨胀机之间。
其中所述吸收式制冷子系统包括两端分别与高温储热罐和低温储热罐连接的制冷支路，所述制冷支路上还设置有吸收式制冷机，所述吸收式制冷机与蓄冷器连接，所述蓄冷器与所述用户端连接；所述再热器位于所述制冷支路上且在所述高温储热罐和所述吸收式制冷机之间，所述制冷支路通过所述再热器与所述电能优化管路进行热交换。
(三)有益效果
本发明所提供的基于太阳能的冷热电综合利用系统，通过光热技术、电能优化技术和吸收式制冷技术的有机结合，在开发利用太阳能资源的同时实现电力调节和多能互补，有利于太阳能资源的综合利用和可再生能源电力的消纳，并实现以绿色可再生能源为驱动能源的冷热电综合利用。该冷热电综合利用系统能够综合利用太阳能光热资源，满足智能微能源互联网中对冷、热、电多能联供的需求，且制造成本较低、无污染、多接口、用途广。
附图说明
图1为根据本发明的一种基于太阳能的冷热电综合利用系统的结构示意图。
图中，1：空气压缩机；2：冷却器；3：储气室；4：回热器；5：再热器；6：透平膨胀机；7：低温回热储罐；8：高温回热储罐；9：聚光集热器；10：低温储热罐；11：高温储热罐；12：中间换热器；13：吸收式制冷机；14：蓄冷器；15：用户端。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1示出了根据本发明的一种基于太阳能的冷热电综合利用系统的一个优选实施例。如图所示，该冷热电综合利用系统包括集热蓄热子系统、电能优化子系统和吸收式制冷子系统，其中集热蓄热子系统富集太阳能并提供热能，电能优化子系统利用集热蓄热子系统提供的热能提供电能，吸收式制冷子系统利用集热蓄热子系统提供的热能和电能优化子系统提供的电能提供冷能。
具体地，集热蓄热子系统包括依次连接构成第一循环管路的聚光集热器9、高温储热罐11、中间换热器12和低温储热罐10，第一循环管路内置有循环储热工质，例如导热油或熔盐工质；中间换热器12与用户端15连接，以向所述用户端提高中温热能，例如提供中温热水。中间换热器12内的循环导热工质一般为水。低温储热罐10中的低温储热工质进入聚光集热器9中吸热升温，生成的高温储热工质进入高温储热罐11中存储；高温储热罐11可将高温储热工质通入中间换热器12，通过中间换热器12提供中温热能。高温储热工质11经中间换热器12放热后温度降低，进入低温储热罐10储存。
优选地，该集热蓄热子系统还包括供热支路，该供热支路的两端分别与高温储热罐11和低温储热罐10连接，用户端15设置在供热支路上，以便高温储热罐11直接向用户端提供高温热能，高温储热工质经过用户端15高温用热负荷后温度降低，进入低温储热罐10储存。
电能优化子系统包括依次连接构成电能优化管路的空气压缩机1、冷却器2、储气室3、回热器4、透平膨胀机和发电机组6中的透平膨胀机；电能优化子系统还包括依次连接构成第二循环管路的低温回热储罐7和高温回热储罐8，冷却器2和回热器4设置在第二循环管路上，且冷却器2设置在低温回热储罐7的出口端和高温回热储罐8的入口端之间，回热器4设置在高温回热储罐8的出口端和低温回热储罐7的入口端之间，电能优化管路和第二循环管路分别通过冷却器2和回热器4进行热传递。
空气压缩机和电动机组1中的空气压缩机从大气中吸气并产生高温高压气体，优选该空气压缩机和电动机组1在电网负荷低谷或有可再生能源电力消纳需求时启动。高温高压气体进入冷却器2换热，释放热量后成为常温高压气体，常温高压气体进入储气室3中存储。储气室3释放常温高压气体，并进入回热器4换热，吸收热量后成为高温高压气体，高温高压气体进入透平膨胀机和发电机组6中的透平膨胀机内膨胀做功，并推动发电机输出电力。高温回热储罐8中的高温回热工质进入回热器4换热，释放热量后成为低温回热工质，低温回热工质进入低温回热储罐7中存储。低温回热储罐7中的低温回热工质进入冷却器2换热，吸收热量后成为高温回热工质，高温回热工质进入高温回热储罐8中存储。优选储气室3在电网或用户存在供电需求时开始释放常温高压气体，从而实现将集热蓄热子系统提供的热能进行移峰填谷、或将平抑可再生能源电力波动性。
此外，电能优化子系统还包括设置在电能优化管路上的再热器5，再热器5位于回热器4和透平膨胀机和发电机组6之间。高温高压气体进入再热器5中继续换热，吸收热量后成为超高温高压气体。超高温高压气体进入透平膨胀机内膨胀做功，并推动发电机输出电力，超高温高压气体降温降压后直接排入大气。高温储热工质进入再热器5中换热，放热降温后成为中温储热工质。该电能优选子系统通过在第一循环管路上设置再热器，以使得进入透平膨胀机的气体为超高温高压气体，从而提高透平膨胀机和发电机组6的发电效率。
该吸收式制冷子系统包括两端分别与高温储热罐11和低温储热罐10连接的制冷支路，制冷支路上还设置有吸收式制冷机13，该吸收式制冷机13与蓄冷器14连接，蓄冷器14与用户端15连接；再热器5位于制冷支路上且在高温储液罐11和吸收式制冷机13之间，制冷支路通过再热器5与第一循环管路进行热交换。高温储热工质进入再热器5中换热，放热降温后成为中温储热工质。中温储热工质进入吸收式制冷机13中，放热降温后进入低温储热罐10中存储；吸收式制冷机13在热驱动下开始制冷，制冷剂通过管路冷却蓄冷器14中的载冷剂，例如水或盐水，冷量进入蓄冷器14中储存，以便通过蓄冷器14在用户端需要的时候为用户端提供冷量，例如提高冷水。
本发明所提供的基于太阳能的冷热电综合利用系统，通过光热技术、电能优化技术和吸收式制冷技术的有机结合，在开发利用太阳能资源的同时开展电力调节和多能互补，有利于太阳能资源的综合利用和可再生能源电力的消纳，并实现以绿色可再生能源为驱动能源的冷热电综合利用。多能互补的智能微能源网为太阳能利用提供了新的发展机遇，利用太阳能资源提供多种形式的能量供应将解决太阳能资源综合利用和消纳的难题。该冷热电综合利用系统能够综合利用太阳能光热资源，满足智能微能源互联网中对冷、热、电多能联供的需求，且制造成本较低、无污染、多接口、用途广。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于太阳能的冷热电综合利用系统，其特征在于：包括集热蓄热子系统、电能优化子系统和吸收式制冷子系统，所述集热蓄热子系统富集太阳能并提供热能，所述电能优化子系统利用所述集热蓄热子系统提供的热能提供电能，所述吸收式制冷子系统利用所述集热蓄热子系统提供的热能和所述电能优化子系统提供的电能提供冷能。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能的冷热电综合利用系统，其特征在于：所述集热蓄热子系统包括依次连接构成第一循环管路的聚光集热器、高温储热罐、中间换热器和低温储热罐，所述第一循环管路内置有循环储热工质，所述中间换热器与用户端连接，以向所述用户端提高热量。
3.根据权利要求2所述的基于太阳能的冷热电综合利用系统，其特征在于：所述循环储热工质为导热油或熔盐工质。
4.根据权利要求2所述的基于太阳能的冷热电综合利用系统，其特征在于：还包括供热支路，所述供热支路的两端分别与高温储热罐和低温储热罐连接，所述用户端设置在所述供热支路上。
5.根据权利要求2所述的基于太阳能的冷热电综合利用系统，其特征在于：所述电能优化子系统包括依次连接构成电能优化管路的空气压缩机、冷却器、储气室、回热器、透平膨胀机和发电机组中的透平膨胀机；所述电能优化子系统还包括依次连接构成第二循环管路的低温回热储罐和高温回热储罐，所述冷却器和所述回热器设置在所述电能优化管路上，其中所述冷却器设置在所述低温回热储罐的出口端和所述高温回热储罐的入口端之间，所述回热器设置在所述高温回热储罐的出口端和所述低温回热储罐的入口端之间，所述电能优化管路和所述第二循环管路分别通过所述冷却器和所述回热器进行热传递。
6.根据权利要求5所述的基于太阳能的冷热电综合利用系统，其特征在于：所述空气压缩机在电网负荷低谷或有可再生能源电力消纳需求时启动，从大气中吸气并产生高温高压气体。
7.根据权利要求5所述的基于太阳能的冷热电综合利用系统，其特征在于：所述储气室在电网或用户存在供电需求时开始释放所存储的常温高压气体。
8.根据权利要求5所述的基于太阳能的冷热电综合利用系统，其特征在于：所述电能优化子系统还包括设置在所述电能优化管路上的再热器，所述再热器位于所述回热器和所述透平膨胀机之间。
9.根据权利要求8所述的基于太阳能的冷热电综合利用系统，其特征在于：所述吸收式制冷子系统包括两端分别与高温储热罐和低温储热罐连接的制冷支路，所述制冷支路上还设置有吸收式制冷机，所述吸收式制冷机与蓄冷器连接，所述蓄冷器与所述用户端连接；所述再热器位于所述制冷支路上且在所述高温储热罐和所述吸收式制冷机之间，所述制冷支路通过所述再热器与所述电能优化管路进行热交换。
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