CN108418251A - 一种园区级综合能源供能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种园区级综合能源供能系统,它包括市政用电,天然气分布式能源站(1)电源输出端与产业园或者工业园区负荷中心(9)、空气源热泵(7)和电制冷空调(8)电源输入端连接,天然气分布式能源站(1)烟气输出端与余热回收装置(2)连接,余热回收装置(2)蒸汽输出端与蒸汽型溴化锂制冷机组(5)和蒸汽储热单元(4)连接;余热回收装置(2)热水输出端与生活热水储存单元(3)连接;屋顶分布式光伏(6)电源输出端与产业园或者工业园区负荷中心(9)、空气源热泵(7)和电制冷空调(8)电源输入端连接;解决了现有技术过于依赖大电网供电,容易导致大面积的停电,用能可靠性较低等技术问题。
Description
技术领域
本发明属于综合能源技术领域,尤其涉及一种园区级综合能源供能系统。
背景技术
现有的产业园或者工业园区能源供应系统主要依赖于电能,通过电能的消费,直接满足用户的各种用能需求。如通过电制冷空调获得冷风,实现制冷效果;通过冷热双相空调的制热模式,在冬季获得热量,以维持室内的温度。在传统的用能模式中,能量的需求过多的依附于电能,而且以来自大电网的燃煤发电或者大型天然气发电机组电能为主。产业园或者工业园区的这种用能模式具有以下几方面的不足:
1、过于依赖大电网供电,当电网的某个输送环节出现故障时,容易导致大面积的停电,从而影响用户的用能需求;
2、电能属于高品位能源,将电能直接用于制冷或者制热,将高品位的电能转变为低品位的热能或者冷能,降低了能源的品位;
3、燃煤电能或者大型天然气机组电能需要远距离输送,在远距离输送过程中存在线路损失,同时远距离输送成本较高;
4、煤炭等化石能源的大量消耗,容易导致环境污染问题;
5、以电能作为单一能源输入的用能系统,用能可靠性较低。
在满足产业园或者工业园区的制冷、制热以及用电需求时,现有的技术多从单一用能需求角度进行考虑,缺乏能量梯级利用及用能整体性规划,使得整个供能系统的能量利用效率低,用能成本高,同时单一能源供应渠道使得整个用能系统对突发情况的抵御能力弱,用能可靠性不高。
相对于从单能源需求角度考虑的用能模式,综合能源系统模式在用能规划初期就实现产业园或者工业园区的冷热电气等多种能源需求的协同规划,能够根据不同能量需求形式的品位,配置能量品位相当的供能形式以满足需求。例如,在满足产业园或者工业园区夏天的制冷需求时,传统的供能模式是通过电能驱动,制冷空调的压缩机部件通过电能驱动,再配合蒸发器获得冷能,在能源形式上直接将高品位的电能转变为低品位的空气冷能。如果从综合能源系统角度出发,在满足产业园或者工业园区的制冷需求时,可采用溴化锂制冷机组,以低参数、低能量品位的蒸汽来驱动溴化锂机组获得空调冷冻水,进而实现对产业园或者工业园区的供能需求。通过比较可知,当采用不同的技术手段来满足相同的用能需求时,消耗的输入能源存在品位差异,整个用能系统的能量综合利用效率也就存在了差异。
发明内容:
本发明要解决的技术问题:提供一种园区级综合能源供能系统,以解决现有技术的产业园或者工业园区能源供应系统主要依赖于电能,存在的:1、过于依赖大电网供电,当电网的某个输送环节出现故障时,容易导致大面积的停电,从而影响用户的用能需求;2、制冷需求多以电能驱动空调来满足,需求的生活热水也多采用电加热器来供应;电能属于高品位能源,将电能直接用于制冷或者制热,将高品位的电能转变为低品位的热能或者冷能,降低了能源的品位,经济性差;3、大电网输送的电能在远距离输送过程中存在线路损失,增大了用能成本;4、煤炭等化石能源的大量消耗,容易导致环境污染问题;产业园或者工业园区等楼顶存在可用于光伏发电的场地,未得到充分利用;电能消费中,没有考虑光伏发电等可再生资源电能;5、以电能作为单一能源输入的用能系统,用能可靠性较低等技术问题。
本发明技术方案:
一种园区级综合能源供能系统,它包括市政用电,天然气分布式能源站电源输出端与产业园或者工业园区负荷中心、空气源热泵和电制冷空调电源输入端连接,天然气分布式能源站烟气输出端与余热回收装置连接,余热回收装置蒸汽输出端与蒸汽型溴化锂制冷机组和蒸汽储热单元连接;余热回收装置热水输出端与生活热水储存单元连接;屋顶分布式光伏电源输出端与与产业园或者工业园区负荷中心、空气源热泵和电制冷空调电源输入端连接。
生活热水储存单元、蒸汽储热单元和空气源热泵的热水输出端与产业园或者工业园区负荷中心的供热水端连接。
余热回收装置的蒸汽输出端与产业园或者工业园区负荷中心的蒸汽输入端连接。
蒸汽型溴化锂制冷机组和电制冷空调的冷气输出端与产业园或者工业园区负荷中心的冷气输入端连接。
屋顶分布式光伏电源输出端与分布式电池储能单元连接。
本发明有益效果:
本发明向产业园或者工业园区提供的能源来自两个方面,其一为市政用电,其二为与产业园或者工业园区配套规划的天然气分布式能源站以及屋顶分布式光伏电站;在两种能源供应结构中,来自外部配电网的市政用电仅仅作为备用,在正常供能过程中由天然气分布式能源站以及屋顶分布式光伏电站满足产业园或者工业园区的全部用能需求。
天然气分布式能源站消耗天然气,输出电能,同时排出高温烟气。天然气分布式能源站以“内燃机或微型燃气轮机”为驱动设备,在输出电能的同时,通过布置“余热回收装置”回收排放的高温烟气,制备生活热水以及蒸汽,生活热水在“生活热水储存单元”内进行储存备用,根据产业园或者工业园区需求进行供应;蒸汽可以直供产业园或者工业园区的蒸汽需求用户;同时,“余热回收装置”产生的蒸汽也可输送至“蒸汽型溴化锂制冷机组”进行制冷,获得空调用冷冻水,用于满足产业园或者工业园区的制冷负荷需求;在整个方案中,设置了“蒸汽储热单元”,以实现蒸汽的互联互享,在冬天不存在用冷需求时,将此部分蒸汽中的热量用于供热;此外,“蒸汽储热单元”还可以作为分布式能源站的热电比例调节单元,通过热量的储存来调节分布式能源站的对外电能输出能力,让分布式能源站具有更加灵活的运行方式。
在本发明考虑了天然气存在供应短缺或者气价过高导致整个分布式能源站运行经济性下降的情况。因而从增强整个综合能源系统运行的经济性以及供能的可靠性出发,设置了“空气源热泵”与“电制冷空调”作为供热及供冷的备选方案。
整体来看,本发明在能量输入端包括分布式能源站以及屋顶分布式光伏站,这两种能源站形式的结合,能够实现分布式光伏电站输出电能的有效消纳;同时预留了外部市政用电的配电网备用接口,确保了产业园或者工业园区的能源输入可靠性。
在满足产业园或者工业园区的冷热电气多能需求方面。(1)对于供冷需求,以分布式能源站的余热回收产生蒸汽驱动溴化锂机组获取的空调冷冻水为主要冷量来源;在此种制冷模式下,烟气携带的低品位余热被被充分利用,通过溴化锂机组产生冷能满足产业园或者工业园区的用冷需求,能量利用效率高。(2)在产业园或者工业园区的供热方面,主要通过烟气余热制备生活热水来满足,也实现了低品位烟气余热的再利用,提高了能量的综合利用效率;(3)在电能供应方面,充分利用产业园或者工业园区屋顶闲置空间,配置了屋顶分布式光伏电站,实现了可再生资源电能的充分利用,降低了用能成本。(4)在蒸汽供应方面,通过余热回收装置对外直供蒸汽。
解决了现有技术的产业园或者工业园区能源供应系统主要依赖于电能,存在的:1、过于依赖大电网供电,当电网的某个输送环节出现故障时,容易导致大面积的停电,从而影响用户的用能需求;2、制冷需求多以电能驱动空调来满足,需求的生活热水也多采用电加热器来供应;电能属于高品位能源,将电能直接用于制冷或者制热,将高品位的电能转变为低品位的热能或者冷能,降低了能源的品位,经济性差;3、大电网输送的电能在远距离输送过程中存在线路损失,增大了用能成本;4、煤炭等化石能源的大量消耗,容易导致环境污染问题;产业园或者工业园区等楼顶存在可用于光伏发电的场地,未得到充分利用;电能消费中,没有考虑光伏发电等可再生资源电能;5、以电能作为单一能源输入的用能系统,用能可靠性较低等技术问题。
附图说明:
图1 为本发明结构示意图。
具体实施方式:
一种园区级综合能源供能系统,它包括市政用电,天然气分布式能源站1电源输出端与产业园或者工业园区负荷中心9、空气源热泵7和电制冷空调8电源输入端连接,天然气分布式能源站1烟气输出端与余热回收装置2连接,余热回收装置2蒸汽输出端与蒸汽型溴化锂制冷机组5和蒸汽储热单元4连接;余热回收装置2热水输出端与生活热水储存单元3连接;屋顶分布式光伏6电源输出端与与产业园或者工业园区负荷中心9、空气源热泵7和电制冷空调8电源输入端连接。
生活热水储存单元3、蒸汽储热单元4和空气源热泵7的热水输出端与产业园或者工业园区负荷中心9的供热水端连接。
余热回收装置2的蒸汽输出端与产业园或者工业园区负荷中心9的蒸汽输入端连接。
蒸汽型溴化锂制冷机组5和电制冷空调8的冷气输出端与产业园或者工业园区负荷中心9的冷气输入端连接。
分布式电池储能单元6使得系统具备电能储存与释放能力,同时能够通过电池储能单元对屋顶光伏发电进行电能质量调节,提高电能质量。
Claims (5)
1.一种园区级综合能源供能系统,它包括市政用电,其特征在于:天然气分布式能源站(1)电源输出端与产业园或者工业园区负荷中心(9)、空气源热泵(7)和电制冷空调(8)电源输入端连接,天然气分布式能源站(1)烟气输出端与余热回收装置(2)连接,余热回收装置(2)蒸汽输出端与蒸汽型溴化锂制冷机组(5)和蒸汽储热单元(4)连接;余热回收装置(2)热水输出端与生活热水储存单元(3)连接;屋顶分布式光伏(6)电源输出端与产业园或者工业园区负荷中心(9)、空气源热泵(7)和电制冷空调(8)电源输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种园区级综合能源供能系统,其特征在于:生活热水储存单元(3)、蒸汽储热单元(4)和空气源热泵(7)的热水输出端与产业园或者工业园区负荷中心(9)的供热水端连接。
3.根据权利要求1所述的一种园区级综合能源供能系统,其特征在于:余热回收装置(2)的蒸汽输出端与产业园或者工业园区负荷中心(9)的蒸汽输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种园区级综合能源供能系统,其特征在于:蒸汽型溴化锂制冷机组(5)和电制冷空调(8)的冷气输出端与产业园或者工业园区负荷中心(9)的冷气输入端连接。
5.根据权利要求1所述的一种园区级综合能源供能系统,其特征在于:屋顶分布式光伏(6)电源输出端与分布式电池储能单元连接。
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