CN114183937B - 一种多能互补分布式能源系统及其调控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多能互补分布式能源系统及其调控方法，系统通过能源管理模块、余热利用装置和余热转化装置，灵活匹配用户侧的冷热需求与系统供冷/热量，避免频繁调动燃气发电机组的负荷，同时也避免了高温烟气以及供冷量、供热量的浪费。余热转化装置突破了传统的储能时间较短的缺陷限制，把余热转化为燃料储存，储存时间上不受限制；本发明的多能互补分布式能源系统还包括可再生能源转化装置，不仅可以作为燃气发电机组的发电补充，还可用于将液体燃料转化为气体燃料，补充气体燃料存储装置中的气体燃料，满足燃气燃气机组的使用要求，当可再生能源充足时，优先利用可再生能源转化成气体燃料。

Description

一种多能互补分布式能源系统及其调控方法
技术领域
本发明涉及分布式能源技术领域，特别是涉及一种多能互补分布式能源系统及其调控方法。
背景技术
多能互补分布式能源系统是一种临近用户设置，实现多种能源资源输入，梯级利用余热并就近向用户输出电、冷、热等多种能源产品，能够实现节能减排和高比例可再生能源消纳的新型能源系统。
现有的多能互补分布式能源中的可再生能源，比如风能、太阳能等，一般直接将风能或太阳能转化成电能然后存储，这种的电储能价格高，风险大，且能源转化率低。另外，因用户侧冷热电负荷需求的动态波动性、复杂性和非线性突出，系统面临变工况性能大幅下降等难题，如何实现复杂运行工况下系统多种能源高效互补和梯级利用是多能互补分布式能源系统面临的主要难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的缺陷，从而提供一种多能互补分布式能源系统及其调控方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种多能互补分布式能源系统，包括燃气发电机组、余热转化装置、可再生能源转化装置、燃料存储装置和余热利用装置；所述燃料存储装置包括液体燃料存储装置和气体燃料存储装置；
所述液体燃料存储装置和所述气体燃料存储装置分别与所述余热转化装置连接，所述余热转化装置用于将液体燃料高温分解为气体燃料；
所述液体燃料存储装置和所述气体燃料存储装置分别与所述可再生能源转化装置连接，所述可再生能源转化装置用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料和/或可再生能源发电；
所述燃气发电机组与所述气体燃料存储装置连接，用于燃烧气体燃料发电；
所述余热利用装置与所述燃气发电机组连接，回收利用所述燃气发电机组的高温烟气，用于制冷、制热或发电；
所述余热转化装置与所述燃气发电机组连接；
能量管理模块，用于根据用户侧的能量需求反馈量与系统总供给量之间的关系，以及可再生能源转化装置的可再生能源状态，控制所述燃气发电机组、所述余热利用装置、所述余热转化装置和所述可再生能源转化装置；
优选地，所述用户侧的能量需求包括需求电量、需求热量和需求冷量，系统总供给量包括供电量、供热量和供冷量；
所述能量管理模块基于如下控制策略控制所述燃气发电机组、所述余热利用装置、所述余热转化装置和可再生能源转化装置：
在用户侧的需求冷量或需求热量高于系统供冷量或系统供热量时，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置制冷或制热，减少进入所述余热转化装置的高温烟气量直至为零；
在用户侧的需求冷量或需求热量低于系统供冷量或系统供热量时，增加余热转化装置的高温烟气量，利用多余的高温烟气将液体燃料转化为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置中存储，减少进入余热利用装置的高温烟气量直至为零；
在用户侧的需求冷热量等于系统总供给量时，优先保证进入余热利用装置的高温烟气量；
在用户侧的需求电量高于系统供电量，且可再生能源状态不能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组的发电率；若燃气发电机组的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置发电；
在用户侧的需求电量高于系统供电量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组的发电率；若燃气发电机组的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置发电；若此时余热利用装置的供热量或供冷量无法满足用户侧的需求热量或需求冷量，则停止控制余热利用装置发电，控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于发电，控制少部分可再生能源用于或用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置储存或停止转化；
在用户侧的需求电量不高于系统总供给量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能源转化装置时，控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置储存。
优选地，所述余热转化装置包括余热换热器和余热反应器，所述余热换热器用于从高温烟气中获取热量，所述余热反应器与所述余热换热器连接，用于利用热量驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料。
优选地，系统还包括余热存储装置；所述余热存储装置分别与所述燃气发电机组和所述余热转化装置连接，用于存储所述燃气发电机组的高温烟气的热能并给所述余热转化装置供热。
优选地，所述燃气发电机组还有外接气体燃料管道连接，所述外接气体燃料管道用于在所述气体燃料存储装置中气体燃料不足时对所述燃气发电机组输送燃气。
优选地，所述可再生能源转化装置包括风能转化装置和/或太阳能转化装置；
所述风能转化装置包括风能发电装置、风能制热装置和热能反应器，所述风能制热装置用于将风能转化为热能，所述热能反应器利用热能驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料；
所述太阳能转化装置包括太阳能发电装置、太阳能热化学单元，所述太阳能热化学单元利用聚光太阳能驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料。
优选地，所述余热利用装置包括烟气热水溴化锂机组、换热器组，所述烟气热水溴化锂机组用于接收高温烟气以制冷或制热；所述换热器组用于制热；和/或
所述余热利用装置还包括电制冷装置和余热发电装置,所述余热发电装置用于接受高温烟气发电，所述电制冷装置用于发电制冷；
所述高温烟气先后通过所述余热发电装置和所述烟气热水溴化锂机组，或，部分高温烟气输入所述余热发电装置，部分高温烟气输入所述烟气热水溴化锂机组；
所述余热利用装置还包括蓄热装置和蓄冷装置，所述蓄热装置与所述烟气热水溴化锂机组和换热器组连接，所述蓄冷装置与所述烟气热水溴化锂机组和所述电制冷装置连接。
优选地，所述气体燃料存储装置为高压储存罐。
为实现上述目的，本发明还采用了如下技术方案：
一种多能互补分布式能源系统的调控方法，基于上述多能互补分布式能源系统，包括如下步骤：
控制所述气体燃料存储装置中的气体燃料单独或混合其他途径的气体燃料输入燃气发电机组，燃气发电机组燃烧发电；
控制高温烟气进入所述余热利用装置或所述余热转化装置；
根据用户侧的能量需求反馈量和可再生能源状态分别控制所述燃气发电机组、所述余热利用装置、所述余热转化装置和所述可再生能源转化装置；
在用户侧的需求冷量或需求热量高于系统供冷量或系统供热量时，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置制冷或制热，减少进入所述余热转化装置的高温烟气量直至为零；
在用户侧的需求冷量或需求热量低于系统供冷量或系统供热量时，增加余热转化装置的高温烟气量，利用多余的高温烟气将液体燃料转化为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置中存储，减少进入余热利用装置的高温烟气量直至为零；
在用户侧的需求冷量或需求热量等于系统供冷量或系统供热量时，优先保证进入余热利用装置的高温烟气量；
在用户侧的需求电量高于系统供电量，且可再生能源状态不能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组的发电率；若燃气发电机组的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置发电；
在用户侧的需求电量高于系统供电量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组的发电率；若燃气发电机组的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置发电；若此时余热利用装置的供热量或供冷量无法满足用户侧的需求热量或需求冷量，则停止控制余热利用装置发电，控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于发电，控制少部分可再生能源用于或用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置储存或停止转化；
在用户侧的需求电量不高于系统供电量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能源转化装置时，控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置储存。
优选地，所述系统还包括蓄热装置、蓄冷装置和余热存储装置；
所述方法还包括如下步骤：
当用户侧的需求冷量或需求热量低于系统供冷量或系统供热量时，优先通过所述蓄热装置储存供热量或所述蓄冷装置储存供冷量；当所述蓄冷装置和所述蓄热装置饱和后，通过所述余热存储装置储存高温烟气，并通过所述余热转化装置以利用高温烟气的热能分解液体燃料，产生气体燃料。
优选地，所述可再生能源转化装置包括风能转化装置和/或太阳能转化装置；所述风能转化装置包括风能发电装置、风能制热装置和热能反应器；所述太阳能转化装置包括太阳能发电装置和太阳能热化学单元；
所述方法还包括如下步骤：
基于环境风能的具体情况，结合用户侧的需求电量与系统供电量之间的关系，在环境风能能够支撑所述风能转化装置的情况下，当用户侧的需求电量不高于系统供电量时，利用风能制热装置将风能转化为热能，利用热能反应器通过热能驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料；当用户侧的需求电量高于系统供电量，且燃气发电机组的发电率已达最高值时，风能发电装置将风能全部用于发电，作为燃气发电机组的发电补充；
基于环境太阳能的具体情况，结合用户侧的需求电量与系统总供电量之间的关系，在环境太阳能能够支撑所述太阳能转化装置的情况下，当用户侧的需求电量不高于系统供电量时，利用太阳能热化学单元中的聚光集热器收集太阳热能，利用聚光太阳能驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料；当用户侧的需求电量高于系统供电量，且燃气发电机组的发电率已达最高值时，太阳能发电装置将太阳能全部用于发电，作为燃气发电机组的发电补充；
所述风能转化装置和所述太阳能转化装置生成的气体燃料输送至所述气体燃料存储装置存储或输入燃气发电机组发电。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
上述技术方案中所提供的本发明的多能互补分布式能源系统及其调控方法，通过能源管理模块、余热利用装置和余热转化装置，灵活匹配用户侧的冷热需求与系统供冷/热量，避免频繁调动燃气发电机组的负荷，同时也避免了高温烟气以及供冷量、供热量的浪费。余热转化装置突破了传统的储能时间较短的缺陷（蓄电一般在6小时左右，蓄冷热在几天左右）限制，把余热转化为燃料储存，储存时间上不受限制；本发明的多能互补分布式能源系统还包括可再生能源转化装置，不仅可以作为燃气发电机组的发电补充，还可用于将液体燃料转化为气体燃料，补充气体燃料存储装置中的气体燃料，满足燃气燃气机组的使用要求，无需从外接气体燃料管道接入气体燃料，当可再生能源充足时，优先利用可再生能源转化成气体燃料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种实施方式中提供的多能互补分布式能源系统的示意图。
附图标记说明：
1、燃气发电机组；11、高温烟气；
2、余热转化装置；21、余热存储装置；
3、余热利用装置；31、烟气热水溴化锂机组；32、余热发电装置；33、电制冷装置；34、蓄热装置；35、蓄冷装置；
4、液体燃料存储装置；41、气体燃料存储装置；42、液体燃料；43、气体燃料；
5、风能转化装置；51、风能发电装置；52、热能反应器；
6、太阳能转化装置；61、太阳能发电装置；62、太阳能热化学单元。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如附图1所示，本发明实施例提供了一种多能互补分布式能源系统，可提供多种能源，包括供电量、供热量和供冷量，用户侧的能量需求包括需求电量、需求热量和需求冷量，本发明实施例结合多种能源，实现冷、热、电能的联合调控。
本实施例的系统包括余热转化装置2、燃气发电机组1、燃料存储装置和余热利用装置3，燃料存储装置包括液体燃料存储装置4和气体燃料存储装置41，液体燃料存储装置4中的液体燃料42为甲醇、乙醇等易于分解的燃料，气体燃料存储装置41中的气体燃料43为甲醇、乙醇等液体燃料42分解后生成的含H2、CO等成分的混合气体，当然，气体燃料存储装置41中可存储其他途径获得的含H2、CO等成分的混合气体，作为燃气发电机组1的发电燃料，或者，所述燃气发电机组1还与外接气体燃料管道连接，所述外接气体燃料管道用于在所述气体燃料存储装置41中气体燃料43不足时对所述燃气发电机组1输送燃气。燃气发电机组1可以为联合循环燃气轮机，也可以为燃气内燃机；燃气轮机的功率比较大，主要用在大、中型电站，燃气内燃机的功率比较小，主要用在小型的分布式电站。本实施例主要以燃气内燃机为例进行简单阐述。
液体燃料存储装置4和气体燃料存储装置41分别与余热转化装置2连接，液体燃料42分解为气体燃料43的过程可至少部分在余热转化装置2中进行。余热转化装置2与燃气发电机组1连接，可吸收利用至少部分燃气发电机组1发电之后生成的高温烟气11，而后液体燃料存储装置4中的甲醇、甲醇水溶液、乙醇或乙醇水溶液等液体燃料42输入余热转化装置2，余热转化装置2吸收高温烟气11的热量并进一步提高温度，使甲醇、甲醇水溶液、乙醇或乙醇水溶液等液体燃料42发生分解热化学反应，分解为含H2、CO等成分的混合气体，而后输入气体燃料存储装置41储存。
气体燃料存储装置41内的气体燃料43单独或与其他途径的气体燃料混合成一定比例后输送进燃气发电机组1，燃气发电机组1燃烧发电，同时产生高温烟气11，高温烟气11的输出管道分别与余热转化装置2和余热利用装置3连接，余热利用装置3用于回收利用至少部分的高温烟气11来制冷、制热或发电，输出至少部分供电量、供热量和供冷量中的一种或多种。
本发明的多能互补分布式能源系统还包括可再生能源转化装置，液体燃料存储装置4和气体燃料存储装置41分别与可再生能源转化装置连接，可再生能源转化装置具有两个运行模式，可以利用可再生能源直接发电，也可以将可再生能源转化为热能，用于将液体燃料42高温分解为气体燃料43。
为解决现有技术中用户侧的需求量变动较大的问题，本实施例的系统还包括能量管理模块（未画出），能量管理模块连接本实施例的系统和用户侧，根据用户侧的能量需求反馈量与系统总供给量之间的关系，以及可再生能源转化装置的可再生能源状态，控制所述燃气发电机组1、所述余热利用装置3、所述余热转化装置2和所述可再生能源转化装置。用户侧的能量需求包括需求电量、需求热量和需求冷量，系统总供给量包括供电量、供热量和供冷量。
在用户侧的需求冷量或需求热量高于系统供冷量或系统供热量时，增加进入所述余热利用装置3的高温烟气量，控制所述余热利用装置3制冷或制热，余热利用装置3利用高温烟气11输出更多的供热量或供冷量，减少进入余热转化装置2的高温烟气量，在极端情况下，进入余热转化装置2的高温烟气量可以为零；
在用户侧的需求冷量或需求热量低于系统供冷量或系统供热量时，增加余热转化装置2的高温烟气量，余热转化装置2将更多的液体燃料42高温分解为气体燃料43并输入气体燃料存储装置41中存储，减少余热利用装置3的高温烟气量，余热利用装置3减少供热量或供冷量的输出，在极端情况下，比如无需供热供冷的季节时，进入余热利用装置3的高温烟气量可以为零；在用户侧的冷热需求反馈量等于系统总供给量时，优先保证进入余热利用装置3的高温烟气量，保证供冷量和供热量；
在用户侧的需求电量高于系统供给量，且可再生能源状态不能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组1的发电率，若燃气发电机组1的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，此时，燃气发电机组1会产生更多的高温烟气11，可根据此时的用户侧的需求冷量或需求热量与系统供冷量或系统供热量的关系，控制高温烟气11的流向，具体调控原则如上文，同时，增加进入所述余热利用装置3的高温烟气量，控制所述余热利用装置3发电，作为燃气发电机组1的发电补充；
在用户侧的需求电量高于系统总供给量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组1的发电率，若燃气发电机组1的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，此时，燃气发电机组1会产生更多的高温烟气11，可根据此时的用户侧的需求冷量或需求热量与系统供冷量或系统供热量的关系，控制高温烟气11的流向，具体调控原则如上文，同时，增加进入所述余热利用装置3的高温烟气量，控制所述余热利用装置3发电，作为燃气发电机组1的发电补充；此时，所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于将至少部分液体燃料42高温分解为气体燃料43并输入所述气体燃料存储装置41储存；若上述情况下，用户侧的需求电量仍高于系统供电量，则可控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于发电，控制少部分可再生能源用于或用于将至少部分液体燃料42高温分解为气体燃料43并输入所述气体燃料存储装置41储存或停止转化。
在用户侧的需求电量不高于系统总供给量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能源转化装置时，控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于将至少部分液体燃料42高温分解为气体燃料43并输入所述气体燃料存储装置41储存。
采用这样的控制方式，可以减少燃气发电机组1由于负荷（用户侧的需求量）波动导致的效率下降问题，一般情况下，保证燃气发电机组1满负荷运行，若用户侧的需求电量得不到满足，可利用余热利用装置3和可再生能源转化装置作为燃气发电机组1的供电量补充；当负荷（用户侧的需求量）降低时，燃气发电机组1可以尽量不改变负荷情况，产生的多余高温烟气11可以通过余热转化装置2得到充分利用，生成的气体燃料43容易储存，氢气产量高，提高了燃气发电机组1的燃烧效率并减少污染物排放，同时也避免余热利用装置3输出过多的供冷量或供热量造成浪费。同时，在用户侧的需求冷量和需求热量较高时，通过余热转化装置2的高温烟气量较低，可再生能源转化装置可用于将液体燃料42高温分解为气体燃料43并存储或利用，补充气体燃料存储装置41中的气体燃料43，满足燃气燃气机组的使用要求，无需从外接气体燃料管道接入气体燃料43，在可再生能源充足时，优先将可再生能源转化为气体燃料43。
高温烟气量的流向和流量可依靠流量调节阀实现，在高温烟气11的输出管道与余热利用装置3的输入管道之间设有第一流量调节阀，在高温烟气11的输出管道与余热转化装置2的输入管道之间设有第二流量调节阀，流量调节阀与能量管理模块连接，控制具体流入余热利用装置3和余热转化装置2的高温烟气量，高温烟气量高于等于零，即，在必要时，可以停止对余热利用装置3和余热转化装置2输入高温烟气11。
在一些实施例中，可再生能源转化装置包括风能转化装置5，在另一些实施例中，可再生能源转化装置包括太阳能转化装置6；当然，在另一些实施例中，可再生能源转化装置包括风能转化装置5和太阳能转化装置6。本实施例以多能互补分布式能源系统同时包含风能转化装置5和太阳能转化装置6为例进行简单阐述。
风能转化装置5包括风能发电装置51、风能制热装置（未画出）和热能反应器52，热能反应器52利用热能驱动液体燃料42分解热化学反应，使液体燃料42高温分解为气体燃料43。风能发电装置51为常规技术，在此不再赘述。风能转化装置5中的风能制热装置和热能反应器52可以为一体式结构，也可以多个设备组合使用。
当用户侧的需求电量高于系统总供电量，且燃气发电机组1的发电率已达最高值时，则风能发电装置51将风能全部用于发电，作为燃气发电机组1的补充；当用户侧的需求电量不高于系统总供电量，即燃气发电机组1的供电量足以满足用户侧的需求电量，则风能制热装置和热能反应器52配合使用，将液体燃料42高温分解为气体燃料43并存储或利用。
风能制热装置用于将风能转化为热能，风能制热装置可以为复叠式热泵循环装置、单级压缩热泵或机械储能直驱式风能热泵装置等相关技术。风能带动变速箱及低级压缩机工作，将低温制冷剂变成中温中压的过热气体，完成一个低级压缩循环，而后再进行高级压缩循环，获得高温高压的过热高温制冷剂。风能制热装置与热能反应器52连接，热能反应器52可为径向肋式微型反应器或其他常规的反应器，内装有催化剂，液体燃料42流入热能反应器52，并在高温和催化剂的作用下，反应生成富含氢气的气体燃料43。
相关研究表明，中小型风能发电系统的发电效率为15% ～20%，风力发电的电储能装置储存时间短，使用寿命短，且有较高的储存风险和储存成本，而风能制热装置的效率最低可达 40% ，最高效率可超过70%，而热能反应器52将液体燃料42转化为气体燃料43的转化率高达90%，燃气发电机组1的发电率在40%以上，虽然整体系统的发电率也在15%～25%之间，但产生的气体燃料43容易存储，更加稳定，成本较低，储存时间长，且气体燃料43可以进一步提高燃气发电机组1的燃烧效率，提高发电率。
太阳能转化装置6包括太阳能发电装置61、太阳能热化学单元62，太阳能发电装置61为常规技术，在此不再赘述。太阳能热化学单元62利用聚光太阳能驱动液体燃料42分解热化学反应，使液体燃料42高温分解为气体燃料43。当用户侧的需求电量高于系统总供电量，且燃气发电机组1的发电率已达最高值时，则太阳能发电装置61将太阳能全部用于发电，作为燃气发电机组1的补充；当用户侧的需求电量不高于系统总供电量，即燃气发电机组1的供电量足以满足用户侧的需求电量，则太阳能热化学单元62将太阳能全部用于将液体燃料42高温分解为气体燃料43并存储或利用。
太阳能热化学单元62包括抛物型槽式集热器（未画出），其焦线位置处布置有太阳 能热化学反应器。太阳能热化学反应器采用真空层隔热的直通管结构形式，透明石英玻璃 管与镀膜吸收管之间环形空间维持真空状态，以减小太阳能热化学反应器对环境的散热损 失；催化剂颗粒填充于镀膜吸收管内部，用于催化液体燃料42（以甲醇为例）分解转化为合 成气。采用
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作为甲醇裂解催化剂，在该催化剂作用下甲醇蒸汽在 180~300 ℃吸收聚光太阳热能，分解转化为富含氢气和一氧化碳的混合气体燃料，将中温聚光太阳 热能转化为高品位的合成气燃料化学能，进而以燃料化学能的形式驱动动力循环进行热功 转化。值得注意的是，本实施例所举例的太阳能热化学单元62只是用太阳能高温分解液体 燃料42的装置的其中一种形式，其他可实现相同作用的设备也在本发明的保护范围。
相关研究表明，目前国内外光伏发电的最高效率约为25%，光伏发电的电储能装置储存时间短，使用寿命短，且有较高的储存风险和储存成本，现有技术一般采用利用太阳能发电，发电后去电解水制氢，制氢再燃烧的方式，总体效率肯定低于25%；而太阳能热化学单元62将液体燃料42转化为气体燃料43的转化率高达80%，燃气发电机组1的发电率在40%以上，折算整体系统的发电率在30%之间，系统能源利用率更高，同时，太阳能热化学单元62产生的气体燃料43容易存储，更加稳定，成本较低，储存时间长，且气体燃料43可以进一步提高燃气发电机组1的燃烧效率，提高发电率，在节省燃料和减小排放方面具有显著优势。
本实施例的余热转化装置2包括余热换热器（未画出）和余热反应器（未画出），余热换热器中具有高温导热流体，高温烟气11的输出管道与余热换热器的换热管道连通，利用高温烟气11给高温导热流体加热，余热反应器与燃气发电机组1的高温烟气11的输出管道上的三元催化转换器连接，在液体燃料42进入余热反应器，高温导热流体流经余热反应器，将热能传导给余热反应器，同时，液体燃料42在催化剂的作用下反应生成富含氢气的气体燃料43。
优选地，由于高温烟气11的排放速率与余热转化装置2所需热能可能并不一致，因此，为了避免热量浪费，本实施例的系统还包括余热存储装置21，余热存储装置21分别与燃气发电机组1和余热转化装置2连接，用于存储燃气发电机组1的高温烟气11的热能并给余热转化装置2供热。具体的，余热存储装置21与余热换热器连接，余热存储装置21可以为常规的高温储罐，调节流入余热转化装置2的热能。
结合上述实施例，本发明的多能互补分布式能源系统通过余热利用装置3和余热转化装置2，灵活匹配用户侧的冷热需求与系统供冷/热量，避免频繁调动燃气发电机组1的负荷，同时也避免了高温烟气11以及供冷量、供热量的浪费。余热转化装置2突破了传统的储能时间较短的缺陷（蓄电一般在6小时左右，蓄冷热在几天左右）限制，把余热转化为燃料储存，储存时间上不受限制；本发明的多能互补分布式能源系统还包括可再生能源转化装置，不仅可以作为燃气发电机组1的发电补充，还可用于将液体燃料42转化为气体燃料43，补充气体燃料存储装置41中的气体燃料43，满足燃气燃气机组的使用要求，无需从外接气体燃料管道接入气体燃料43。
优选地，为了缩小气体燃料43的体积，本实施例的气体燃料存储装置41为高压储罐。
本实施例中，所述燃气发电机组1还与外接气体燃料管道连接，所述外接气体燃料管道用于在所述气体燃料存储装置41中气体燃料43不足时对所述燃气发电机组1输送燃气，同时，余热、风能和太阳能等多种能源互补，可通过多个途径转化气体燃料43，余热、可再生能源转化的气体燃料43与外接气体燃料管道中的气体燃料43可以互为备用，增加系统的安全可靠性，比如在可再生能源或余热转化装置2的热量长期不足时候，外接气体燃料管道中的气体燃料43作为备用补充气源。
本发明还提供一种多能互补分布式能源系统的调控方法，采用上述实施例的多能互补分布式能源系统，包括如下步骤：
控制所述气体燃料存储装置41中的气体燃料43单独或混合其他途径的气体燃料43输入燃气发电机组1，燃气发电机组1燃烧发电；该步骤中的气体燃料43可为预先存储的气体燃料43，也可以为由余热转化装置2转化而来的气体燃料43，也可以为可再生能源转化装置转化而来的气体燃料43；
控制高温烟气11进入所述余热利用装置3或所述余热转化装置2；
根据用户侧的能量需求反馈量和可再生能源状态分别控制所述燃气发电机组1、所述余热利用装置3、所述余热转化装置2和所述可再生能源转化装置；
在用户侧的需求冷量或需求热量高于系统供冷量或系统供热量时，增加进入所述余热利用装置3的高温烟气量，控制所述余热利用装置3制冷或制热，减少进入所述余热转化装置2的高温烟气量直至为零；
在用户侧的需求冷量或需求热量低于系统供冷量或系统供热量时，增加余热转化装置2的高温烟气量，利用多余的高温烟气11将液体燃料42转化为气体燃料43并输入所述气体燃料存储装置41中存储，减少进入余热利用装置3的高温烟气量直至为零；
在用户侧的冷热需求反馈量等于系统总供给量时，优先保证进入余热利用装置3的高温烟气量；该步骤中，由于用户侧的冷热需求量变动比较快速，因此，需要预留一些供热量或供冷量，避免无法及时供应用户侧。
在用户侧的需求电量高于系统供电量，且可再生能源状态不能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组1的发电率；若燃气发电机组1的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，增加进入所述余热利用装置3的高温烟气量，控制所述余热利用装置3发电；
在用户侧的需求电量高于系统供电量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组1的发电率；若燃气发电机组1的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，增加进入所述余热利用装置3的高温烟气量，控制所述余热利用装置3发电；若此时余热利用装置3的供热量或供冷量无法满足用户侧的需求热量或需求冷量，则停止控制余热利用装置3发电，控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于发电，控制少部分可再生能源用于或用于将至少部分液体燃料42高温分解为气体燃料43并输入所述气体燃料存储装置41储存或停止转化；
在用户侧的需求电量不高于系统供电量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能源转化装置时，控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于将至少部分液体燃料42高温分解为气体燃料43并输入所述气体燃料存储装置41储存。
优选地，余热利用装置3还包括蓄热装置34和蓄冷装置35，蓄热装置34用于存蓄供热量，蓄冷装置35用于存蓄供冷量。蓄热装置34可以为常规蓄热罐，蓄冷装置35可以为常规蓄冷罐。
本实施例的方法还包括如下步骤：当用户侧的需求冷量或需求热量低于系统供冷量或系统供热量时，优先通过蓄热装置34和蓄冷装置35储存供热量和供冷量；而当蓄冷装置35和蓄热装置34饱和，用户侧的冷热需求反馈量仍低于系统总供给量，则可以通过余热存储装置21储存高温烟气11，并通过余热转化装置2以利用高温烟气11的热能分解液体燃料42，产生气体燃料43。
基于上述实施例，本发明的多能互补分布式能源系统的调控方法还包括如下步骤：
基于环境风能的具体情况，结合用户侧的需求电量与系统供电量之间的关系，当用户侧的需求电量不高于系统供电量时，利用风能制热装置将风能转化为热能，利用热能反应器52通过热能驱动液体燃料42分解热化学反应，使液体燃料42高温分解为气体燃料43；当用户侧的需求电量高于系统供电量，且燃气发电机组1的发电率已达最高值时，风能发电装置51将风能全部用于发电，作为燃气发电机组1的发电补充。这里的环境风能的具体情况包括风能大小是否满足发电要求或制热要求。
基于环境太阳能的具体情况，结合用户侧的需求电量与系统供电量之间的关系，当用户侧的需求电量不高于系统供电量时，利用太阳能热化学单元62中的聚光集热器收集太阳热能，利用聚光太阳能驱动液体燃料42分解热化学反应，使液体燃料42高温分解为气体燃料43；当用户侧的需求电量高于系统供电量，且燃气发电机组1的发电率已达最高值时，太阳能发电装置61将太阳能全部用于发电，作为燃气发电机组1的发电补充。这里的环境太阳能的具体情况包括太阳能大小是否满足发电要求或热化学反应要求，太阳能晴天有、阴天弱、晚上没有，具有不稳定性。
风能转化装置5和太阳能转化装置6生成的气体燃料43输送至高压储存罐存储或输入燃气发电机组1发电。
上述调控方法中的限制条件包括可再生能源的输入量（太阳能和风能的时间性和稳定性）和燃气发电机组1的固有特性（如内燃机负荷一般在50%以上运行，燃气轮机一般在30%以上运行）。
本发明的多能互补分布式能源系统及调控方法具有互补机制：当可再生能源充足时，优先利用可再生能源转化成气体燃料43，气体燃料43作为燃气发电机组1的主要燃料气源。当可再生能源不足时，利用气体燃料存储装置41中的燃料进入燃气发电机组1发电，产生的高温烟气11进入余热转化装置2以利用高温烟气11热能分解液体燃料42产生气体燃料43，保证燃料的供应。当可再生能源和气体燃料存储装置41中的燃料都不足时，通过市政气体燃料源的外接气体燃料管道来保障系统的稳定运行；还具有宽负荷调控机制：可再生能源的不稳定波动通过燃料转化环节转化为燃料化学能，达到源头调控的目的；用户侧的能量需求波动和系统的总供给量通过能量管理模块、余热利用装置3和余热转化装置2进行统一调控，减少燃气发电机组1由于负荷波动导致的效率下降问题，一般情况下保证燃气发电机组1的满负荷运行，由余热利用装置3提供供冷量、供热量，也可提供部分供电量，多余高温烟气11由余热转化装置2利用，将烟气热能转化为燃料的化学能。本发明的多能互补分布式能源系统及调控方法实现了可再生能源的高效转化利用，实现了多能互补分布式能源系统的高效调控。
优选地，本发明实施例的多能互补分布式能源系统中的余热利用装置3包括制热装置、制冷装置和余热发电装置32中的一种或多种。
具体的，在一些实施例中，余热利用装置3包括烟气热水溴化锂机组31、换热器组，烟气热水溴化锂机组31用于接收高温烟气11以制冷或制热；换热器组用于制热，烟气热水溴化锂机中设置生活冷/热循环水出水管、生活冷/热循环水进水管，烟气热水溴化锂机利用高温烟气11对来自用户的生活冷/热循环水进行热量传递，将冷/热水供给用户。换热器组中设有水换热管道，直接为用户提供生活热水。或者，烟气热水溴化锂机还可以包括烟气换热器和蒸汽型双效溴化锂制冷机组，烟气换热器将高温烟气11转化成蒸汽，在夏季制冷季节，驱动蒸汽型双效溴化锂制冷机组实现制冷，在冬季供暖季节，高温烟气11通过生活冷/热循环水出水管、生活冷/热循环水进水管供热，再通过换热器组加热给水，生产生活热水。
余热发电装置32可以为热传导发电机或斯特林机，利用高温烟气11的热量发电；以斯特林机为例，斯特林机包括集气腔、吸热部件和发动机，吸热部件位于集气腔中，高温烟气11通过做了绝热处理的集热管输送至集气腔内，被加热的吸热部件内的工质推动发动机工作，发动机带动发电机发电，吸热部件可为管事换热器或热管型换热器，内部充有工质，工质可为氦气或氢气，工质受热膨胀推动发动机的动力活塞运动做功，将品位低的热量，转化为使用方便、高品位的机械能和电能，经过利用的剩余烟气仍保持一定温度，仍可以输入制热装置或制冷装置，进一步回收余热。
制冷装置还包括电制冷装置33，余热发电装置32产生的电可作为电制冷装置33的电源，电制冷装置33用于发电制冷，提供部分供冷量。
在实际使用时，可以使高温烟气11先后通过余热发电装置32和烟气热水溴化锂机组31；也可以使部分高温烟气11输入余热发电装置32，部分高温烟气11输入烟气热水溴化锂机组31。
优选地，余热利用装置3还包括蓄热装置34和蓄冷装置35，蓄热装置34与烟气热水溴化锂机组31和换热器组连接，蓄冷装置35与烟气热水溴化锂机组31和电制冷装置33连接。蓄热装置34用于存蓄供热量，蓄冷装置35用于存蓄供冷量。蓄热装置34可以为常规蓄热罐，蓄冷装置35可以为常规蓄冷罐。当供冷量或供热量高于用户侧的需求时，优先通过蓄冷装置35和蓄热装置34储存；而当蓄冷装置35和蓄热装置34饱和，用户侧的冷热需求反馈量仍低于系统总供给量，则可以通过余热存储装置21储存高温烟气11，并通过余热转化装置2以利用高温烟气11的热能分解液体燃料42，产生气体燃料43。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种多能互补分布式能源系统，其特征在于，包括燃气发电机组、余热转化装置、可再生能源转化装置、燃料存储装置和余热利用装置；所述燃料存储装置包括液体燃料存储装置和气体燃料存储装置；
所述液体燃料存储装置和所述气体燃料存储装置分别与所述余热转化装置连接，所述余热转化装置用于将液体燃料高温分解为气体燃料；
所述余热转化装置包括余热换热器和余热反应器，所述余热换热器用于从高温烟气中获取热量，所述余热反应器与所述余热换热器连接，用于利用热量驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料；
所述液体燃料存储装置和所述气体燃料存储装置分别与所述可再生能源转化装置连接，所述可再生能源转化装置用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料和可再生能源发电；
所述燃气发电机组与所述气体燃料存储装置连接，用于燃烧气体燃料发电；
所述余热利用装置与所述燃气发电机组连接，回收利用所述燃气发电机组的高温烟气，用于制冷、制热或发电；
所述余热转化装置与所述燃气发电机组连接；
能量管理模块，用于根据用户侧的能量需求反馈量与系统总供给量之间的关系，以及可再生能源转化装置的可再生能源状态，控制所述燃气发电机组、所述余热利用装置、所述余热转化装置和所述可再生能源转化装置；
所述可再生能源转化装置包括风能转化装置和/或太阳能转化装置；
所述风能转化装置包括风能发电装置、风能制热装置和热能反应器，所述风能制热装置用于将风能转化为热能，所述热能反应器利用热能驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料；
所述太阳能转化装置包括太阳能发电装置、太阳能热化学单元，所述太阳能热化学单元利用聚光太阳能驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用户侧的能量需求包括需求电量、需求热量和需求冷量，系统总供给量包括供电量、供热量和供冷量；
所述能量管理模块基于如下控制策略控制所述燃气发电机组、所述余热利用装置、所述余热转化装置和可再生能源转化装置：
在用户侧的需求冷量或需求热量高于系统供冷量或系统供热量时，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置制冷或制热，减少进入所述余热转化装置的高温烟气量直至为零；
在用户侧的需求冷量或需求热量低于系统供冷量或系统供热量时，增加余热转化装置的高温烟气量，利用多余的高温烟气将液体燃料转化为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置中存储，减少进入余热利用装置的高温烟气量直至为零；
在用户侧的需求冷热量等于系统总供给量时，优先保证进入余热利用装置的高温烟气量；
在用户侧的需求电量高于系统供电量，且可再生能源状态不能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组的发电率；若燃气发电机组的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置发电；
在用户侧的需求电量高于系统供电量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组的发电率；若燃气发电机组的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置发电；若此时余热利用装置的供热量或供冷量无法满足用户侧的需求热量或需求冷量，则停止控制余热利用装置发电，控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于发电，控制少部分可再生能源用于或用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置储存或停止转化；
在用户侧的需求电量不高于系统总供给量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能源转化装置时，控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置储存。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括余热存储装置；所述余热存储装置分别与所述燃气发电机组和所述余热转化装置连接，用于存储所述燃气发电机组的高温烟气的热能并给所述余热转化装置供热。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃气发电机组还与外接气体燃料管道连接，所述外接气体燃料管道用于在所述气体燃料存储装置中气体燃料不足时对所述燃气发电机组输送燃气。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述余热利用装置包括烟气热水溴化锂机组、换热器组，所述烟气热水溴化锂机组用于接收高温烟气以制冷或制热；所述换热器组用于制热；和/或
所述余热利用装置还包括电制冷装置和余热发电装置,所述余热发电装置用于接受高温烟气发电，所述电制冷装置用于发电制冷；
所述高温烟气先后通过所述余热发电装置和所述烟气热水溴化锂机组，或，部分高温烟气输入所述余热发电装置，部分高温烟气输入所述烟气热水溴化锂机组；
所述余热利用装置还包括蓄热装置和蓄冷装置，所述蓄热装置与所述烟气热水溴化锂机组和换热器组连接，所述蓄冷装置与所述烟气热水溴化锂机组和所述电制冷装置连接。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气体燃料存储装置为高压储存罐。
7.一种多能互补分布式能源系统的调控方法，其特征在于，基于权利要求1至6任一项所述多能互补分布式能源系统，包括如下步骤：
控制所述气体燃料存储装置中的气体燃料单独或混合其他途径的气体燃料输入燃气发电机组，燃气发电机组燃烧发电；
控制高温烟气进入所述余热利用装置或所述余热转化装置；
根据用户侧的能量需求反馈量和可再生能源状态分别控制所述燃气发电机组、所述余热利用装置、所述余热转化装置和所述可再生能源转化装置；
在用户侧的需求冷量或需求热量高于系统供冷量或系统供热量时，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置制冷或制热，减少进入所述余热转化装置的高温烟气量直至为零；
在用户侧的需求冷量或需求热量低于系统供冷量或系统供热量时，增加余热转化装置的高温烟气量，利用多余的高温烟气将液体燃料转化为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置中存储，减少进入余热利用装置的高温烟气量直至为零；
在用户侧的需求冷量或需求热量等于系统供冷量或系统供热量时，优先保证进入余热利用装置的高温烟气量；
在用户侧的需求电量高于系统供电量，且可再生能源状态不能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组的发电率；若燃气发电机组的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置发电；
在用户侧的需求电量高于系统供电量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能源转化装置时，优先提高燃气发电机组的发电率；若燃气发电机组的发电率达到最高，用户侧的需求电量仍高于系统总供给量，增加进入所述余热利用装置的高温烟气量，控制所述余热利用装置发电；若此时余热利用装置的供热量或供冷量无法满足用户侧的需求热量或需求冷量，则停止控制余热利用装置发电，控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于发电，控制少部分可再生能源用于或用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置储存或停止转化；
在用户侧的需求电量不高于系统供电量，且可再生能源状态能够支撑所述可再生能源转化装置时，控制所述可再生能源转化装置将大部分或全部的可再生能源用于将至少部分液体燃料高温分解为气体燃料并输入所述气体燃料存储装置储存。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述系统还包括蓄热装置、蓄冷装置和余热存储装置；
还包括如下步骤：
当用户侧的需求冷量或需求热量低于系统供冷量或系统供热量时，优先通过所述蓄热装置储存供热量或所述蓄冷装置储存供冷量；当所述蓄冷装置和所述蓄热装置饱和后，通过所述余热存储装置储存高温烟气，并通过所述余热转化装置以利用高温烟气的热能分解液体燃料，产生气体燃料。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述可再生能源转化装置包括风能转化装置和/或太阳能转化装置；所述风能转化装置包括风能发电装置、风能制热装置和热能反应器；所述太阳能转化装置包括太阳能发电装置和太阳能热化学单元；
还包括如下步骤：
基于环境风能的具体情况，结合用户侧的需求电量与系统供电量之间的关系，在环境风能能够支撑所述风能转化装置的情况下，当用户侧的需求电量不高于系统供电量时，利用风能制热装置将风能转化为热能，利用热能反应器通过热能驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料；当用户侧的需求电量高于系统供电量，且燃气发电机组的发电率已达最高值时，风能发电装置将风能全部用于发电，作为燃气发电机组的发电补充；
基于环境太阳能的具体情况，结合用户侧的需求电量与系统总供电量之间的关系，在环境太阳能能够支撑所述太阳能转化装置的情况下，当用户侧的需求电量不高于系统供电量时，利用太阳能热化学单元中的聚光集热器收集太阳热能，利用聚光太阳能驱动液体燃料分解热化学反应，使液体燃料高温分解为气体燃料；当用户侧的需求电量高于系统供电量，且燃气发电机组的发电率已达最高值时，太阳能发电装置将太阳能全部用于发电，作为燃气发电机组的发电补充；
所述风能转化装置和所述太阳能转化装置生成的气体燃料输送至所述气体燃料存储装置存储或输入燃气发电机组发电。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010150937A (ja) * 2008-12-24 2010-07-08 Jfe Steel Corp ガスタービンコンバインド発電設備の運転方法及び製鉄所でのエネルギー運用方法
CN205398604U (zh) * 2016-02-24 2016-07-27 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 一种回收利用火电厂烟气余热和二氧化碳的装置
DE102016012676A1 (de) * 2016-04-22 2017-10-26 Holger Kleim Cryo/sol = habitat, anwendung eines verbundes aus anlagenkomplexen mit ferfahren zur autarken erzeugung von stoffen
CN209065847U (zh) * 2018-04-23 2019-07-05 中国石油大学(华东) 基于全天候太阳能气化反应器的太阳能气化综合利用系统
CN113629777A (zh) * 2021-08-02 2021-11-09 大连理工大学 基于氢能的风-火耦合多能系统设计方法
CN113958933A (zh) * 2021-09-26 2022-01-21 西安交通大学 一种集多能存储与碳氢燃料制备的复合能量系统及方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2341042A1 (de) * 1973-08-14 1975-03-06 Erich Gross Zentralheizungsanlage
JP5044458B2 (ja) * 2008-03-19 2012-10-10 株式会社ニッキ 液化燃料エンジンにおける燃料圧力制御法
US20120144887A1 (en) * 2010-12-13 2012-06-14 Accelergy Corporation Integrated Coal To Liquids Process And System With Co2 Mitigation Using Algal Biomass

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010150937A (ja) * 2008-12-24 2010-07-08 Jfe Steel Corp ガスタービンコンバインド発電設備の運転方法及び製鉄所でのエネルギー運用方法
CN205398604U (zh) * 2016-02-24 2016-07-27 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 一种回收利用火电厂烟气余热和二氧化碳的装置
DE102016012676A1 (de) * 2016-04-22 2017-10-26 Holger Kleim Cryo/sol = habitat, anwendung eines verbundes aus anlagenkomplexen mit ferfahren zur autarken erzeugung von stoffen
CN209065847U (zh) * 2018-04-23 2019-07-05 中国石油大学(华东) 基于全天候太阳能气化反应器的太阳能气化综合利用系统
CN113629777A (zh) * 2021-08-02 2021-11-09 大连理工大学 基于氢能的风-火耦合多能系统设计方法
CN113958933A (zh) * 2021-09-26 2022-01-21 西安交通大学 一种集多能存储与碳氢燃料制备的复合能量系统及方法

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