CN109026223A - 基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统及工作方法 - Google Patents

基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统及工作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109026223A
CN109026223A CN201810993825.6A CN201810993825A CN109026223A CN 109026223 A CN109026223 A CN 109026223A CN 201810993825 A CN201810993825 A CN 201810993825A CN 109026223 A CN109026223 A CN 109026223A
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustion engine
fuel cell
gas internal
power
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810993825.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109026223B (zh
Inventor
张钟平
范炜
周宇昊
姚生龙
林达
阮炯明
刘丽丽
郑文广
阮慧锋
张海珍
郑梦超
牟敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huadian Electric Power Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Huadian Electric Power Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huadian Electric Power Research Institute Co Ltd filed Critical Huadian Electric Power Research Institute Co Ltd
Priority to CN201810993825.6A priority Critical patent/CN109026223B/zh
Publication of CN109026223A publication Critical patent/CN109026223A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109026223B publication Critical patent/CN109026223B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F01K27/02—Plants modified to use their waste heat, other than that of exhaust, e.g. engine-friction heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/10—Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/02—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using waste heat, e.g. from internal-combustion engines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/10—Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
    • F02B2043/103—Natural gas, e.g. methane or LNG used as a fuel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统及工作方法。本发明中的天然气控制模块与燃气内燃机系统连接，天然气控制模块与SOFC燃料电池系统连接，燃气内燃机系统与缸套水控制装置连接，燃气内燃机系统与烟气控制装置连接，燃气内燃机系统与电力变换与供电模块连接，燃料电池系统与缸套水控制装置连接，燃料电池系统与烟气控制装置连接，烟气控制装置与有机朗肯循环发电系统连接，烟气控制装置与烟气热水双效溴化锂系统连接，缸套水控制装置与烟气热水双效溴化锂系统连接，燃料电池系统与电力变换与供电模块连接，电力变换与供电模块与有机朗肯循环发电系统连接。实现了燃气内燃机系统和燃料电池系统的耦合。

Description

基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统 及工作方法
技术领域
本发明涉及一种基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统及工作方法，主要应用于商业中心、医院、机场和数据中心等供能场所。
背景技术
燃气分布式能源是指利用天然气为主要燃料，通过冷、热、电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率在70%以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式，是天然气高效利用的重要方式。而固体氧化物燃料电池（简称SOFC），是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。在所有的燃料电池中，SOFC的工作温度最高，属于高温燃料电池。由于SOFC发电的排气有很高的温度，具有较高的利用价值，可以提供天然气重整所需热量，也可以用来生产蒸汽，更可以和燃气轮机组成联合循环，非常适用于分布式发电。燃料电池和燃气轮机、蒸汽轮机等组成的联合发电系统不但具有较高的发电效率，同时也具有低污染的环境效益。
有鉴于此，在申请号为CN201711482640.0的专利文献中公开了一种基于分布式电源的微网控制系统，包括相互电性连接分布式电源、低压配电网以及本地负荷，其特征在于，所述分布式电源通过直流母线与低压配电网以及本地负荷相互连接，所述分布式电源与直流母线之间设置有可变直流电压转换装置，所述直流母线与低压配电网以及本地负荷之间设置有交流转换装置，所述交流转换装置包括逆变模块以及用于控制逆变器的中央处理器，所述中央处理器包括用于采集低压配电网信号、逆变信号以及直流信号的信号采集单元、用于控制逆变模块实现交流逆变的逆变控制单元、用于实现孤岛控制的孤岛控制单元以及用于控制直流母线最大输出功率的直流母线控制单元，所述逆变模块包括从直流母线侧依次向低压配电网侧设置的直流控制电路、全桥式逆变电路以及低通滤波电路，所述分布式电源包括热电冷联产发电、内燃机组发电、燃气轮机发电、小型水力发电、风力发电、太阳能光伏发电、燃料电池中的至少两种电源。上述对比文件存在各个系统之间过于独立的缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，解决了现有燃气分布式能源和燃料电池系统过于独立、缺少互补性和互动性、系统效率偏低等问题；可以将燃气分布式能源和燃料电池实现互补和利用，实现内燃机和燃料电池烟气高效综合利用，并给用户提供冷热电多种能源；可以为用户提供更灵活的用能方式，提高燃气分布式能源和燃料电池系统的系统效率；而提供一种结构设计合理的基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统及工作方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统，其结构特点在于：包括天然气控制模块、燃气内燃机系统、燃料电池系统、烟气控制装置、缸套水控制装置、电力变换与供电模块、有机朗肯循环发电系统和烟气热水双效溴化锂系统；所述天然气控制模块与燃气内燃机系统通过一号管道连接，所述天然气控制模块与SOFC燃料电池系统通过二号管道连接，所述燃气内燃机系统与缸套水控制装置通过三号管道连接，所述燃气内燃机系统与烟气控制装置通过四号管道连接，所述燃气内燃机系统与电力变换与供电模块通过五号管道连接，所述燃料电池系统与缸套水控制装置通过六号管道连接，所述燃料电池系统与烟气控制装置通过七号管道连接，所述烟气控制装置与有机朗肯循环发电系统通过八号管道连接，所述烟气控制装置与烟气热水双效溴化锂系统通过九号管道连接，所述缸套水控制装置与烟气热水双效溴化锂系统通过十号管道连接，所述燃料电池系统与电力变换与供电模块通过一号电缆连接，所述电力变换与供电模块与有机朗肯循环发电系统通过二号电缆连接。
进一步地，所述燃料电池系统为SOFC燃料电池系统。
进一步地，所述的基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统的工作方法，其特点在于：所述工作方法如下：
A、燃气内燃机系统和燃料电池系统对烟气耦合与高效综合利用：天然气通过天然气控制模块调节输出后，连接至燃气内燃机系统和燃料电池系统中，同时天然气控制模块和燃料电池系统通过烟气控制装置进行调节，实现对烟气热水双效溴化锂系统和有机朗肯循环发电系统的烟气线性控制；
B、燃气内燃机缸套水的灵活高效利用：通过缸套水控制装置实现燃气内燃机缸套水对有机朗肯循环发电系统和烟气热水双效溴化锂系统的供应，根据用户冷热负荷情况，实时通过缸套水控制装置调节供水流量；
C、实现了燃气内燃机系统、燃料电池系统、有机朗肯循环发电系统的电力联合供应：燃气内燃机系统、燃料电池系统和有机朗肯循环发电系统输出的电力通过电力变换与供电模块，实现电力的联合供应及综合利用；
D、深度的多能源互补及集成率：燃气内燃机系统、燃料电池系统和有机朗肯循环发电系统，不仅实现热力系统的耦合与互补，还实现了电力系统的互联；
E、灵活的用户供能方式：不仅可以根据用户需求实现冷、热、电独立供应或联合供应，而且还可以根据用户负荷情况调节燃气内燃机系统、燃料电池系统和有机朗肯循环发电系统，通过调节燃气内燃机系统的输出功率和燃料电池系统的天然气输入流量实现分布式电源出力的调节；通过烟气控制装置调节烟气进出口流量实现有机朗肯循环发电系统的输出功率和烟气热水双效溴化锂系统的冷热水流量的控制；
F、冷热电综合能源集成系统支持并网和离网运行模式，同时具有黑启动功能：燃料电池系统在不需要任何外部电源情况下，实现冷热电综合能源集成系统的黑启动，同时通过电力变换与供电模块为燃气内燃机系统、烟气热水双效溴化锂系统和有机朗肯循环发电系统的辅机电源供电，从而实现整个冷热电综合能源集成系统的黑启动。
进一步地，实现了燃气内燃机系统和燃料电池系统的耦合。
进一步地，通过燃气内燃机系统和燃料电池系统对烟气进行灵活应用，实现有机朗肯循环发电系统发电，也可以让烟气进入烟气热水双效溴化锂系统实现供冷热负荷，提高了燃气内燃机系统和燃料电池系统的能源综合利用率。
进一步地，具有多种运行模式，具有黑启动、并网PQ运行和离网VF运行模式。
进一步地，冷热电综合能源集成系统不仅实现热力系统的高效耦合，还实现了电力系统的高效转化和利用。
进一步地，实现了有机朗肯循环发电系统与燃气内燃机系统、燃料电池系统的系统集成。
相比现有技术，本发明具有以下优点：
1、实现了燃气内燃机系统和燃料电池系统的耦合。
2、烟气的多种高效利用技术，通过燃气内燃机系统和燃料电池系统对烟气进行灵活应用，实现有机朗肯循环发电系统发电，也可以让烟气进入烟气热水双效溴化锂系统实现供冷热负荷，提高了燃气内燃机系统和燃料电池系统的能源综合利用率。
3、具有多种运行模式，具有黑启动、并网PQ运行和离网VF运行模式。
4、冷热电综合能源集成系统不仅实现热力系统的高效耦合，还实现了电力系统的高效转化和利用。
5、首次实现了有机朗肯循环发电系统与燃气内燃机系统、燃料电池系统的系统集成。
附图说明
图1是本发明实施例的基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统的连接关系示意图。
图中：天然气控制模块1、燃气内燃机系统2、燃料电池系统3、烟气控制装置4、缸套水控制装置5、电力变换与供电模块6、有机朗肯循环（ORC）发电系统7、烟气热水双效溴化锂系统8、一号管道9、二号管道10、三号管道11、四号管道12、五号管道13、六号管道14、七号管道15、八号管道16、九号管道17、十号管道18、一号电缆19、二号电缆20。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若用引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本实施例中的基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统，包括天然气控制模块1、燃气内燃机系统2、燃料电池系统3、烟气控制装置4、缸套水控制装置5、电力变换与供电模块6、有机朗肯循环（ORC）发电系统7和烟气热水双效溴化锂系统8。
本实施例中的所述天然气控制模块1与燃气内燃机系统2通过一号管道9连接，所述天然气控制模块1与SOFC燃料电池系统3通过二号管道10连接，所述燃气内燃机系统2与缸套水控制装置5通过三号管道11连接，所述燃气内燃机系统2与烟气控制装置4通过四号管道12连接，所述燃气内燃机系统2与电力变换与供电模块6通过五号管道13连接，所述燃料电池系统3与缸套水控制装置5通过六号管道14连接，所述燃料电池系统3与烟气控制装置4通过七号管道15连接，所述烟气控制装置4与有机朗肯循环（ORC）发电系统7通过八号管道16连接，所述烟气控制装置4与烟气热水双效溴化锂系统8通过九号管道17连接，所述缸套水控制装置5与烟气热水双效溴化锂系统8通过十号管道18连接，所述燃料电池系统3与电力变换与供电模块6通过一号电缆19连接，所述电力变换与供电模块6与有机朗肯循环（ORC）发电系统7通过二号电缆20连接；所述燃料电池系统3为SOFC燃料电池系统。
本实施例中的基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统的工作方法，如下：
A、燃气内燃机系统2和燃料电池系统3对烟气耦合与高效综合利用：天然气通过天然气控制模块1调节输出后，连接至燃气内燃机系统2和燃料电池系统3中，同时天然气控制模块1和燃料电池系统3通过烟气控制装置4进行调节，实现对烟气热水双效溴化锂系统8和有机朗肯循环（ORC）发电系统7的烟气线性控制；
B、燃气内燃机缸套水的灵活高效利用：通过缸套水控制装置5实现燃气内燃机缸套水对有机朗肯循环（ORC）发电系统7和烟气热水双效溴化锂系统8的供应，根据用户冷热负荷情况，实时通过缸套水控制装置5调节供水流量；
C、实现了燃气内燃机系统2、燃料电池系统3、有机朗肯循环（ORC）发电系统7的电力联合供应：燃气内燃机系统2、燃料电池系统3和有机朗肯循环（ORC）发电系统7输出的电力通过电力变换与供电模块6，实现电力的联合供应及综合利用；
D、深度的多能源互补及集成率：燃气内燃机系统2、燃料电池系统3和有机朗肯循环（ORC）发电系统7，不仅实现热力系统的耦合与互补，还实现了电力系统的互联；
E、灵活的用户供能方式：不仅可以根据用户需求实现冷、热、电独立供应或联合供应，而且还可以根据用户负荷情况调节燃气内燃机系统2、燃料电池系统3和有机朗肯循环（ORC）发电系统7，通过调节燃气内燃机系统2的输出功率和燃料电池系统3的天然气输入流量实现分布式电源出力的调节；通过烟气控制装置4调节烟气进出口流量实现有机朗肯循环（ORC）发电系统7的输出功率和烟气热水双效溴化锂系统8的冷热水流量的控制；
F、冷热电综合能源集成系统支持并网和离网运行模式，同时具有黑启动功能：燃料电池系统3在不需要任何外部电源情况下，实现冷热电综合能源集成系统的黑启动，同时通过电力变换与供电模块6为燃气内燃机系统2、烟气热水双效溴化锂系统8和有机朗肯循环（ORC）发电系统7的辅机电源供电，从而实现整个冷热电综合能源集成系统的黑启动。
本实施例中，实现了燃气内燃机系统2和燃料电池系统3的耦合。
本实施例中，通过燃气内燃机系统2和燃料电池系统3对烟气进行灵活应用，实现有机朗肯循环（ORC）发电系统7发电，也可以让烟气进入烟气热水双效溴化锂系统8实现供冷热负荷，提高了燃气内燃机系统2和燃料电池系统3的能源综合利用率。
本实施例中，具有多种运行模式，具有黑启动、并网PQ运行和离网VF运行模式。
本实施例中，冷热电综合能源集成系统不仅实现热力系统的高效耦合，还实现了电力系统的高效转化和利用。
本实施例中，实现了有机朗肯循环（ORC）发电系统7与燃气内燃机系统2、燃料电池系统3的系统集成。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统，其特征在于：包括天然气控制模块、燃气内燃机系统、燃料电池系统、烟气控制装置、缸套水控制装置、电力变换与供电模块、有机朗肯循环发电系统和烟气热水双效溴化锂系统；所述天然气控制模块与燃气内燃机系统通过一号管道连接，所述天然气控制模块与SOFC燃料电池系统通过二号管道连接，所述燃气内燃机系统与缸套水控制装置通过三号管道连接，所述燃气内燃机系统与烟气控制装置通过四号管道连接，所述燃气内燃机系统与电力变换与供电模块通过五号管道连接，所述燃料电池系统与缸套水控制装置通过六号管道连接，所述燃料电池系统与烟气控制装置通过七号管道连接，所述烟气控制装置与有机朗肯循环发电系统通过八号管道连接，所述烟气控制装置与烟气热水双效溴化锂系统通过九号管道连接，所述缸套水控制装置与烟气热水双效溴化锂系统通过十号管道连接，所述燃料电池系统与电力变换与供电模块通过一号电缆连接，所述电力变换与供电模块与有机朗肯循环发电系统通过二号电缆连接。
2.根据权利要求1所述的基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统，其特征在于：所述燃料电池系统为SOFC燃料电池系统。
3.一种如权利要求1-2中任一权利要求所述的基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统的工作方法，其特征在于：所述工作方法如下：
燃气内燃机系统和燃料电池系统对烟气耦合与高效综合利用：天然气通过天然气控制模块调节输出后，连接至燃气内燃机系统和燃料电池系统中，同时天然气控制模块和燃料电池系统通过烟气控制装置进行调节，实现对烟气热水双效溴化锂系统和有机朗肯循环发电系统的烟气线性控制；
B、燃气内燃机缸套水的灵活高效利用：通过缸套水控制装置实现燃气内燃机缸套水对有机朗肯循环发电系统和烟气热水双效溴化锂系统的供应，根据用户冷热负荷情况，实时通过缸套水控制装置调节供水流量；
C、实现了燃气内燃机系统、燃料电池系统、有机朗肯循环发电系统的电力联合供应：燃气内燃机系统、燃料电池系统和有机朗肯循环发电系统输出的电力通过电力变换与供电模块，实现电力的联合供应及综合利用；
D、深度的多能源互补及集成率：燃气内燃机系统、燃料电池系统和有机朗肯循环发电系统，不仅实现热力系统的耦合与互补，还实现了电力系统的互联；
E、灵活的用户供能方式：不仅可以根据用户需求实现冷、热、电独立供应或联合供应，而且还可以根据用户负荷情况调节燃气内燃机系统、燃料电池系统和有机朗肯循环发电系统，通过调节燃气内燃机系统的输出功率和燃料电池系统的天然气输入流量实现分布式电源出力的调节；通过烟气控制装置调节烟气进出口流量实现有机朗肯循环发电系统的输出功率和烟气热水双效溴化锂系统的冷热水流量的控制；
F、冷热电综合能源集成系统支持并网和离网运行模式，同时具有黑启动功能：燃料电池系统在不需要任何外部电源情况下，实现冷热电综合能源集成系统的黑启动，同时通过电力变换与供电模块为燃气内燃机系统、烟气热水双效溴化锂系统和有机朗肯循环发电系统的辅机电源供电，从而实现整个冷热电综合能源集成系统的黑启动。
4.根据权利要求3所述的基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统的工作方法，其特征在于：实现了燃气内燃机系统和燃料电池系统的耦合。
5.根据权利要求3所述的基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统的工作方法，其特征在于：通过燃气内燃机系统和燃料电池系统对烟气进行灵活应用，实现有机朗肯循环发电系统发电，也可以让烟气进入烟气热水双效溴化锂系统实现供冷热负荷，提高了燃气内燃机系统和燃料电池系统的能源综合利用率。
6.根据权利要求3所述的基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统的工作方法，其特征在于：具有多种运行模式，具有黑启动、并网PQ运行和离网VF运行模式。
7.根据权利要求3所述的基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统的工作方法，其特征在于：冷热电综合能源集成系统不仅实现热力系统的高效耦合，还实现了电力系统的高效转化和利用。
8.根据权利要求3所述的基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统的工作方法，其特征在于：实现了有机朗肯循环发电系统与燃气内燃机系统、燃料电池系统的系统集成。
CN201810993825.6A 2018-08-29 2018-08-29 基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统及工作方法 Active CN109026223B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810993825.6A CN109026223B (zh) 2018-08-29 2018-08-29 基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统及工作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810993825.6A CN109026223B (zh) 2018-08-29 2018-08-29 基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统及工作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109026223A true CN109026223A (zh) 2018-12-18
CN109026223B CN109026223B (zh) 2023-06-16

Family

ID=64626074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810993825.6A Active CN109026223B (zh) 2018-08-29 2018-08-29 基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统及工作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109026223B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110094897A (zh) * 2019-04-09 2019-08-06 华电电力科学研究院有限公司 一种高效灵活互动的分布式能源供能系统及其运行方法
CN112049702A (zh) * 2020-07-15 2020-12-08 华电电力科学研究院有限公司 一种基于燃气内燃机余热利用带蓄能装置的冷热电三联供系统

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005036703A1 (de) * 2005-08-04 2007-02-08 Dryczynski, Jörg, Dipl.-Ing. Mechanische-, elektrische Energie-, Wärme-, und Kälteerzeugung über Solarthermie oder Abwärme mit einem kombinierten Wärmepumpen- ORC- bzw. Absorptions- Wärme- Kälte- Dampfkraftprozess (AWKD-Prozess)
DE102007054889A1 (de) * 2007-11-15 2009-05-28 Dryczynski, Jörg Energiekonzept zur Wärme-, Kälte-, mechanischen und elektrischen Energieerzeugung mit einem Absorptions-Filtrations-Prozess
US20090313995A1 (en) * 2008-06-20 2009-12-24 2Oc Ltd. Power generation system
WO2013038423A2 (en) * 2011-06-27 2013-03-21 Thermax Limited Combined cooling/heating and power generation system utilizing sustainable energy
CN103352746A (zh) * 2013-06-20 2013-10-16 华电电力科学研究院 基于熔盐蓄热的天然气冷热电供能装置
CN103364211A (zh) * 2013-06-20 2013-10-23 华电电力科学研究院 一种天然气分布式供能综合实验装置
CN103384809A (zh) * 2011-01-26 2013-11-06 可再生能源系统技术(Tfres)私人有限公司 用于热能存储的方法和组分
CN105020937A (zh) * 2015-05-29 2015-11-04 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 一种应用于医院的分布式能源供给系统
CN106089344A (zh) * 2016-07-25 2016-11-09 华电电力科学研究院 一种余热多级利用的分布式能源发电系统及方法
CN205805757U (zh) * 2016-05-30 2016-12-14 华电电力科学研究院 燃用多燃料内燃机分布式能源系统
CN107276126A (zh) * 2017-07-21 2017-10-20 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种基于燃料电池的电热冷气多能互补供能系统及方法
CN207218260U (zh) * 2017-06-16 2018-04-10 国网山东省电力公司经济技术研究院 一种终端供能系统
CN208982125U (zh) * 2018-08-29 2019-06-14 华电电力科学研究院有限公司 基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005036703A1 (de) * 2005-08-04 2007-02-08 Dryczynski, Jörg, Dipl.-Ing. Mechanische-, elektrische Energie-, Wärme-, und Kälteerzeugung über Solarthermie oder Abwärme mit einem kombinierten Wärmepumpen- ORC- bzw. Absorptions- Wärme- Kälte- Dampfkraftprozess (AWKD-Prozess)
DE102007054889A1 (de) * 2007-11-15 2009-05-28 Dryczynski, Jörg Energiekonzept zur Wärme-, Kälte-, mechanischen und elektrischen Energieerzeugung mit einem Absorptions-Filtrations-Prozess
US20090313995A1 (en) * 2008-06-20 2009-12-24 2Oc Ltd. Power generation system
CN103384809A (zh) * 2011-01-26 2013-11-06 可再生能源系统技术(Tfres)私人有限公司 用于热能存储的方法和组分
WO2013038423A2 (en) * 2011-06-27 2013-03-21 Thermax Limited Combined cooling/heating and power generation system utilizing sustainable energy
CN103364211A (zh) * 2013-06-20 2013-10-23 华电电力科学研究院 一种天然气分布式供能综合实验装置
CN103352746A (zh) * 2013-06-20 2013-10-16 华电电力科学研究院 基于熔盐蓄热的天然气冷热电供能装置
CN105020937A (zh) * 2015-05-29 2015-11-04 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 一种应用于医院的分布式能源供给系统
CN205805757U (zh) * 2016-05-30 2016-12-14 华电电力科学研究院 燃用多燃料内燃机分布式能源系统
CN106089344A (zh) * 2016-07-25 2016-11-09 华电电力科学研究院 一种余热多级利用的分布式能源发电系统及方法
CN207218260U (zh) * 2017-06-16 2018-04-10 国网山东省电力公司经济技术研究院 一种终端供能系统
CN107276126A (zh) * 2017-07-21 2017-10-20 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种基于燃料电池的电热冷气多能互补供能系统及方法
CN208982125U (zh) * 2018-08-29 2019-06-14 华电电力科学研究院有限公司 基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周子成;: "可再生能源和可持续能源的利用(下)" *
彭汉明;杨敏林;蒋润花;秦贯丰;: "分布式能源系统中低温余热回收技术" *
雷欢;杨金福;唐长亮;: "结合ORC和ARC的中温余热回收系统" *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110094897A (zh) * 2019-04-09 2019-08-06 华电电力科学研究院有限公司 一种高效灵活互动的分布式能源供能系统及其运行方法
CN110094897B (zh) * 2019-04-09 2023-11-28 华电电力科学研究院有限公司 一种高效灵活互动的分布式能源供能系统及其运行方法
CN112049702A (zh) * 2020-07-15 2020-12-08 华电电力科学研究院有限公司 一种基于燃气内燃机余热利用带蓄能装置的冷热电三联供系统
CN112049702B (zh) * 2020-07-15 2022-04-22 华电电力科学研究院有限公司 一种基于燃气内燃机余热利用带蓄能装置的冷热电三联供系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109026223B (zh) 2023-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN206469330U (zh) 电蓄热锅炉辅助火电厂供热机组深度调峰系统
CN107808216B (zh) 电-气-热互联系统弃风弃光和电气热负荷削减综合最小优化模型构建方法
CN206724274U (zh) 一种热电厂调峰系统
CN201757455U (zh) 风力发电供电供热系统
CN109184916A (zh) 综合能源路由器设备及能源转换的方法
CN108400593A (zh) 基于分层多代理技术的主动配电网电气模型建立方法
CN106677990A (zh) 光热发电系统
CN107725127A (zh) 一种多能源耦合分布式能源系统
CN209731138U (zh) 一种光伏发电的储能系统
CN109026223A (zh) 基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统及工作方法
CN105186583A (zh) 基于多智能体建模的能量路由器及其能量调度方法
CN208982125U (zh) 基于燃气内燃机和燃料电池联供的冷热电综合能源集成系统
CN114607991A (zh) 一种熔盐储能结合固体储能的新型储能梯级复合放热系统
CN114066056A (zh) 考虑热电协同综合能源系统灵活性的优化调度方法及系统
CN205260236U (zh) 一种微型可再生能源高效利用的热电联产系统
CN106230006A (zh) 微电网控制方法和装置及微电网
CN115333157A (zh) 基于Typhoon的综合能源微网并网孤岛半实物仿真方法及系统
CN212337455U (zh) 基于微型燃气轮机冷热电多联供的多能互补智慧能源系统
CN208594975U (zh) 一种热电比灵活可调的燃气超临界二氧化碳热电联产机组
Chen et al. A multi-energy microgrid modelling and optimization method based on exergy theory
Shi et al. Research on energy management strategy of integrated energy system
Chen Integration and optimisation of bio-fuel micro-tri-generation with energy storage
CN206387142U (zh) 燃气冷热电三联供系统
Costa et al. Modelling of an innovative and autonomous micro-grid based on a biomass-solar PV hybrid power system
CN206571625U (zh) 光热发电系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant