CN114413503A - 可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统及运行方法 - Google Patents

可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统及运行方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114413503A
CN114413503A CN202210061646.5A CN202210061646A CN114413503A CN 114413503 A CN114413503 A CN 114413503A CN 202210061646 A CN202210061646 A CN 202210061646A CN 114413503 A CN114413503 A CN 114413503A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inlet
communicated
outlet
heat
pressure generator
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
CN202210061646.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114413503B (zh
Inventor
王进仕
章硕
孙伟嘉
翟保豫
李星
陈冠初
刘伟奇
张兄文
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.)
State Grid Corp of China SGCC
Xian Jiaotong University
Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
Xian Jiaotong University
Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power 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 State Grid Corp of China SGCC, Xian Jiaotong University, Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202210061646.5A priority Critical patent/CN114413503B/zh
Publication of CN114413503A publication Critical patent/CN114413503A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114413503B publication Critical patent/CN114413503B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/06—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being water vapour evaporated from a salt solution, e.g. lithium bromide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/60—Constructional parts of cells
    • C25B9/65—Means for supplying current; Electrode connections; Electric inter-cell connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/007—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations the wind motor being combined with means for converting solar radiation into useful energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
    • F03D9/18—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
    • F03D9/19—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing chemical energy, e.g. using electrolysis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B33/00—Steam-generation plants, e.g. comprising steam boilers of different types in mutual association
    • F22B33/18—Combinations of steam boilers with other apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V30/00—Apparatus or devices using heat produced by exothermal chemical reactions other than combustion
    • 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
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/02—Compression-sorption machines, plants, or systems
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • 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
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • 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
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统及运行方法，系统利用风、光等可再生能源进行发电，为用户提供电能；通过电解水制氢，然后输送至储氢设备来满足氢负荷需求；通过电驱动压缩式热泵进行供冷、供热并利用热化学储能装置实现对太阳能热量的存储和再利用；对于吸收式热泵系统，利用热化学储热系统产生的高温蒸汽和氢储能系统中燃料电池产生的高温热水作为联合驱动热源，提高了系统能源利用效率。本发明完全利用了可再生清洁能源，具有系统零碳排放、将分布式能源系统中的多源、多品味余热充分回收利用和能量高效梯级利用的特点，能够实现对用户“冷、热、电、氢”的四联供。

Description

可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统及运行方法
技术领域
本发明涉及分布式能源系统技术领域，具体涉及一种可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统及运行方法。
背景技术
能源和环保是人类生存和发展的两大主题，如今资源消耗过快、能源浪费严重和环境污染等问题让人们越来越认识到能源发展的重要性。随着社会的发展对能源需求不断增加，其中包括电、热、冷、氢等多种形式，在供给侧方面，能源系统要具有清洁、低碳、高效的特点，而许多分布式能源系统中存在以一次能源为燃料的原动机和多源、多品位的余热，对环境造成污染以及资源的浪费。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统及运行方法，本发明完全利用了可再生清洁能源，具有系统零碳排放、将分布式能源系统中的多源、多品味余热充分回收利用和能量高效梯级利用的特点，能够实现对用户“冷、热、电、氢”的四联供。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统，由加热器1、高压发生器2、高温溶液换热器3、第一溶液泵4、吸收器5、第一流量调节阀6、第一节流阀7、蒸发器8、低温溶液换热器9、低压发生器10、低压发生器11、冷凝器12、除液器13、第二节流阀14、第二溶液泵15、第三节流阀16、第四节流阀17、第二流量调节阀18、第三流量调节阀19、第四流量调节阀20、第五节流阀21、电解槽装置22、储氢设备23、燃料电池24、热化学储能设备25、太阳能集热器26、风能发电27、光伏发电28、压缩式热泵29、电网30、除盐器31、第一换向阀32和第二换向阀33等组成；其中，高压发生器2、温溶液换热器3、第一溶液泵4、吸收器5、第一流量调节阀6、第一节流阀7、蒸发器8、低温溶液换热器9、低压发生器10、低压发生器11、冷凝器12、除液器13、第二节流阀14、第二溶液泵15、第三节流阀16、第四节流阀17、第二流量调节阀18、第三流量调节阀19、第四流量调节阀20、第五节流阀21、除盐器31、第一换向阀32和第二换向阀33组成吸收式热泵系统；
所述风能发电27、光伏发电28和电网30分别通过电线与电负荷相连通，并引出电线分别与压缩式热泵29入口、电解槽装置22入口相连通；压缩式热泵29通过连接管分别与冷负荷和热负荷相连通；电解槽装置22氢气出口通过连接管与储氢设备23入口相连通，储氢设备23出口分别与燃料电池24入口和氢负荷入口相连通，其中燃料电池24的放电出口与电负荷相连通，燃料电池24高温水出口通过连接管与低压发生器10驱动热源入口相连通，低压发生器10驱动热源出口通过连接管与燃料电池24高温水入口相连通；太阳能集热器26通过连接管依次与热化学储能设备25、第一流量调节阀6、加热器1蒸汽入口和出口以及热负荷相连通；热化学储能设备25高温蒸汽出口与高压发生器2驱动蒸汽入口相连通；吸收器5溴化锂稀溶液出口通过连接管依次与第一溶液泵4、第二溶液泵15、高温溶液换热器3溴化锂稀溶液入口和出口、高压发生器2溴化锂稀溶液入口和浓溶液出口相连通；第一溶液泵4出口分为两路，一路通过连接管与第二溶液泵15和高温溶液换热器3溴化锂稀溶液入口相连通；另一路通过连接管依次与第二流量调节阀18和低温溶液换热器9溴化锂稀溶液入口和出口相连通；低温溶液换热器9溴化锂稀溶液出口分为两路，一路通过连接管依次与第三流量调节阀19、低压发生器11溴化锂稀溶液入口和浓溶液出口相连通；另一路通过连接管与低压发生器10溴化锂稀溶液入口和浓溶液出口相连通；高压发生器2溴化锂浓溶液出口通过连接管依次与高温溶液换热器3溴化锂浓溶液进口和出口、第五节流阀21和吸收器5溴化锂浓溶液入口相连通；低压发生器10溴化锂浓溶液出口通过连接管依次与低温溶液换热器9浓溶液入口和出口、第三节流阀16和吸收器5溴化锂浓溶液入口相连通；低压发生器11溴化锂浓溶液出口与低压发生器10溴化锂浓溶液出口管路相连通；低压发生器11低压热泵循环工质蒸汽出口通过连接管与冷凝器12热泵循环工质蒸汽入口相连通，低压发生器10低压热泵循环工质蒸汽出口与低压发生器11低压热泵循环工质蒸汽出口管路相连通；高压发生器2循环工质蒸汽出口通过连接管依次与低压发生器11高压循环工质蒸汽入口和出口、第一节流阀7、冷凝器12热泵循环工质蒸汽入口和循环工质蒸汽凝结水出口、第四节流阀17、第二换向阀33相连通，再通过换向阀33分为两路，一路通过连接管依次与除盐器31循环工质水入口、热化学储能设备25循环工质水入口相连通，另一路与蒸发器8热泵循环工质水入口和循环工质蒸汽出口以及吸收器5热泵循环工质蒸汽入口相连通；冷却水入口和热网回水入口通过第一换向阀32连通吸收器5循环水入口，吸收器5循环水出口与冷凝器12循环水入口相连通，冷凝器12循环水出口与加热器1循环水入口相连通；蒸发器8的冷媒水出口通过连接管接入冷负荷。
吸收式热泵系统中高压发生器2的加热热源来自以Ca(OH)2/CaO为体系的热化学储热设备25产生的高温蒸汽；低压发生器10的加热热源来自燃料电池24产生的高温热水。
吸收式热泵系统中高压发生器2内置了除液器13，冷凝器蒸汽凝结水管路设置除盐器31。
在吸收器5的外部水源管路和冷凝器12蒸汽凝结管路上分别设置了第一换向阀32和第二换向阀33，实现吸收式热泵系统制冷/制热模式的转换；当吸收式热泵系统为制冷工况时，第一换向阀32接通冷却水管路，第四流量调节阀20打开，第二换向阀33接通蒸发器8循环工质入口，第一流量调节阀6关闭；当吸收式热泵系统为制热工况时，第一换向阀32接通供热回水管路，第四流量调节阀20关闭，第二换向阀33接通热化学储能装置25入口，第一流量调节阀6打开。
所述燃料电池24为质子交换膜燃料电池。
该分布式供能系统由电网30、风能发电27与光伏发电28来满足电负荷，其中一部分电能被输送至压缩式热泵29进行供热供冷；另一部分被输送至电解池装置22产生氢气并存储，然后引入燃料电池24对电负荷起到削峰填谷的作用，其反应会产生高温热水余热，并进入低压发生器10作为吸收式热泵系统的驱动热源；太阳能集热器26输送热能给以Ca(OH)2/CaO的体系的热化学储能设备25进行储热，热化学储能设备25放热过程产生高温蒸汽，并进入高压发生器2作为吸收式热泵的驱动热源；吸收式热泵系统具有夏季制冷、冬季供热的功能，当吸收式热泵系统为制热工况时，第一换向阀32接通供热回水管路，第四流量调节阀20关闭，第二换向阀33接通热化学储能装置25入口，第一流量调节阀6打开，热化学储能设备25产生的高温蒸汽进入加热器1对供热给水进行加热，放热后经过第四节流阀17降压进入吸收器5，在吸收器5中被浓溴化锂溶液吸收，吸收过程产生的热量通过热网回水向外供出；冷凝器12出来的饱和循环工质水经过除盐器31除盐后进入热化学储能设备25，开始新的循环；当系统为制冷工况时，第一换向阀32接通冷却水管路，第四流量调节阀20打开，第二换向阀33接通蒸发器8循环工质入口，第一流量调节阀6关闭。
与传统供能系统相比，本发明提出的可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统，完全利用了可再生清洁能源，具有系统零碳排放、将分布式能源系统中的多源、多品味余热充分回收利用和能量高效梯级利用的特点，能够实现对用户“冷、热、电、氢”的四联供。
本发明的具体优点如下：
1)本发明利用以风、光等可再生能源进行发电，摆脱了化石能源的束缚，并引入储能系统、热泵余热回收系统，实现了对用户“冷、热、电、氢”的四联供，还将分布式能源系统中的多源、多品味余热充分回收利用，实现了能量的梯级利用，提高了能源利用效率，使系统具有的零碳排放、环保高效的特点。
2)本发明的系统中，当吸收式热泵为制热工况运行时，采用将热化学储能设备产生的部分蒸汽对供热水进行加热，然后直接进入吸收器被溴化锂浓溶液吸收，从而省去了蒸发器部分，使热泵系统大为简化、并节约了循环水泵做功，系统不可逆损失减少。
3)本发明将太阳能集热器的热能输送给热化学储能设备，在热化学储能设备中发生Ca(OH)2/CaO的水化/脱水反应，可以实现对太阳能热量的存储和再利用，且水化反应会产生高温蒸汽余热；质子膜燃料电池为用户提供电能，并且反应产生高温热水余热；这两种余热将作为吸收式热泵的驱动热源，从而实现对分布式能源系统多源余热的梯级利用，提高了系统的能源利用率。
附图说明
图1为本发明可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，一种可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统，由加热器1、高压发生器2、高温溶液换热器3、第一溶液泵4、吸收器5、第一流量调节阀6、第一节流阀7、蒸发器8、低温溶液换热器9、低压发生器10、低压发生器11、冷凝器12、除液器13、第二节流阀14、第二溶液泵15、第三节流阀16、第四节流阀17、第二流量调节阀18、第三流量调节阀19、第四流量调节阀20、第五节流阀21、电解槽装置22、储氢设备23、燃料电池24、热化学储能设备25、太阳能集热器26、风能发电27、光伏发电28、压缩式热泵29、电网30、除盐器31、第一换向阀32和第二换向阀33等组成；其中，高压发生器2、温溶液换热器3、第一溶液泵4、吸收器5、第一流量调节阀6、第一节流阀7、蒸发器8、低温溶液换热器9、低压发生器10、低压发生器11、冷凝器12、除液器13、第二节流阀14、第二溶液泵15、第三节流阀16、第四节流阀17、第二流量调节阀18、第三流量调节阀19、第四流量调节阀20、第五节流阀21、除盐器31、第一换向阀32和第二换向阀33组成吸收式热泵系统；
所述风能发电27、光伏发电28和电网30分别通过电线与电负荷相连通，并引出电线分别与压缩式热泵29入口、电解槽装置22入口相连通；压缩式热泵29通过连接管分别与冷负荷和热负荷相连通；电解槽装置22氢气出口通过连接管与储氢设备23入口相连通，储氢设备23出口分别与燃料电池24入口和氢负荷入口相连通，其中燃料电池24的放电出口与电负荷相连通，燃料电池24高温水出口通过连接管与低压发生器10驱动热源入口相连通，低压发生器10驱动热源出口通过连接管与燃料电池24高温水入口相连通；太阳能集热器26通过连接管依次与热化学储能设备25、第一流量调节阀6、加热器1蒸汽入口和出口以及热负荷相连通；热化学储能设备25高温蒸汽出口与高压发生器2驱动蒸汽入口相连通；吸收器5溴化锂稀溶液出口通过连接管依次与第一溶液泵4、第二溶液泵15、高温溶液换热器3溴化锂稀溶液入口和出口、高压发生器2溴化锂稀溶液入口和浓溶液出口相连通；第一溶液泵4出口分为两路，一路通过连接管与第二溶液泵15和高温溶液换热器3溴化锂稀溶液入口相连通；另一路通过连接管依次与第二流量调节阀18和低温溶液换热器9溴化锂稀溶液入口和出口相连通；低温溶液换热器9溴化锂稀溶液出口分为两路，一路通过连接管依次与第三流量调节阀19、低压发生器11溴化锂稀溶液入口和浓溶液出口相连通；另一路通过连接管与低压发生器10溴化锂稀溶液入口和浓溶液出口相连通；高压发生器2溴化锂浓溶液出口通过连接管依次与高温溶液换热器3溴化锂浓溶液进口和出口、第五节流阀21和吸收器5溴化锂浓溶液入口相连通；低压发生器10溴化锂浓溶液出口通过连接管依次与低温溶液换热器9浓溶液入口和出口、第三节流阀16和吸收器5溴化锂浓溶液入口相连通；低压发生器11溴化锂浓溶液出口与低压发生器10溴化锂浓溶液出口管路相连通；低压发生器11低压热泵循环工质蒸汽出口通过连接管与冷凝器12热泵循环工质蒸汽入口相连通，低压发生器10低压热泵循环工质蒸汽出口与低压发生器11低压热泵循环工质蒸汽出口管路相连通；高压发生器2循环工质蒸汽出口通过连接管依次与低压发生器11高压循环工质蒸汽入口和出口、第一节流阀7、冷凝器12热泵循环工质蒸汽入口和循环工质蒸汽凝结水出口、第四节流阀17、第二换向阀33相连通，再通过换向阀33分为两路，一路通过连接管依次与除盐器31循环工质水入口、热化学储能设备25循环工质水入口相连通，另一路与蒸发器8热泵循环工质水入口和循环工质蒸汽出口以及吸收器5热泵循环工质蒸汽入口相连通；冷却水入口和热网回水入口通过第一换向阀32连通吸收器5循环水入口，吸收器5循环水出口与冷凝器12循环水入口相连通，冷凝器12循环水出口与加热器1循环水入口相连通；蒸发器8的冷媒水出口通过连接管接入冷负荷。
本发明系统的工作原理为：该分布式供能系统由电网30、风能发电27与光伏发电28来满足电负荷，其中一部分电能被输送至压缩式热泵29进行供热供冷；另一部分被输送至电解池装置22产生氢气并存储，然后引入燃料电池24对电负荷起到削峰填谷的作用，其反应会产生高温热水余热，并进入低压发生器10作为吸收式热泵系统的驱动热源；太阳能集热器26输送热能给以Ca(OH)2/CaO的体系的热化学储能设备25进行储热，热化学储能设备25放热过程产生高温蒸汽，并进入高压发生器2作为吸收式热泵的驱动热源；吸收式热泵系统具有夏季制冷、冬季供热的功能，当吸收式热泵系统为制热工况时，第一换向阀32接通供热回水管路，第四流量调节阀20关闭，第二换向阀33接通热化学储能装置25入口，第一流量调节阀6打开，热化学储能设备25产生的高温蒸汽进入加热器1对供热给水进行加热，放热后经过第四节流阀17降压进入吸收器5，在吸收器5中被浓溴化锂溶液吸收，吸收过程产生的热量通过热网回水向外供出；冷凝器12出来的饱和循环工质水经过除盐器31除盐后进入热化学储能设备25，开始新的循环；当系统为制冷工况时，第一换向阀32接通冷却水管路，第四流量调节阀20打开，第二换向阀33接通蒸发器8循环工质入口，第一流量调节阀6关闭。
本发明提出一种可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统，在电负荷方面，系统利用风、光、质子交换膜氢燃料电池等可再生能源进行发电，为用户提供电能；在氢负荷方面，通过电解水制氢，然后输送至储氢设备来满足氢负荷需求；在冷热负荷方面，通过电驱动压缩式热泵进行供冷、供热；对于热化学储能系统，利用Ca(OH)2/CaO的水化/脱水反应，可以实现对太阳能热量的存储和再利用；对于吸收式热泵系统，利用热化学储热系统产生的高温蒸汽和氢储能系统中燃料电池产生的高温热水作为联合驱动热源，实现了多源余热的梯级利用，并且在冬季供暖时，采用了将热化学储能设备产生的部分蒸汽对供热水进行加热，然后直接进入吸收器被溴化锂浓溶液吸收的方案，从而省去了蒸发器部分，使热泵系统大为简化且可节约循环水泵做功，减少系统不可逆损失。整个分布式供能系统由可再生能源驱动，并含储能和余热回收系统，具有零碳高效环保的特点。

Claims (6)

1.一种可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统，其特征在于：由加热器(1)、高压发生器(2)、高温溶液换热器(3)、第一溶液泵(4)、吸收器(5)、第一流量调节阀(6)、第一节流阀(7)、蒸发器(8)、低温溶液换热器(9)、低压发生器(10)、低压发生器(11)、冷凝器(12)、除液器(13)、第二节流阀(14)、第二溶液泵(15)、第三节流阀(16)、第四节流阀(17)、第二流量调节阀(18)、第三流量调节阀(19)、第四流量调节阀(20)、第五节流阀(21)、电解槽装置(22)、储氢设备(23)、燃料电池(24)、热化学储能设备(25)、太阳能集热器(26)、风能发电(27)、光伏发电(28)、压缩式热泵(29)、电网(30)、除盐器(31)、第一换向阀(32)和第二换向阀(33)组成；其中，高压发生器(2)、温溶液换热器(3)、第一溶液泵(4)、吸收器(5)、第一流量调节阀(6)、第一节流阀(7)、蒸发器(8)、低温溶液换热器(9)、低压发生器(10)、低压发生器(11)、冷凝器(12)、除液器(13)、第二节流阀(14)、第二溶液泵(15)、第三节流阀(16)、第四节流阀(17)、第二流量调节阀(18)、第三流量调节阀(19)、第四流量调节阀(20)、第五节流阀(21)、除盐器(31)、第一换向阀(32)和第二换向阀(33)组成吸收式热泵系统；
所述风能发电(27)、光伏发电(28)和电网(30)分别通过电线与电负荷相连通，并引出电线分别与压缩式热泵(29)入口、电解槽装置(22)入口相连通；压缩式热泵(29)通过连接管分别与冷负荷和热负荷相连通；电解槽装置(22)氢气出口通过连接管与储氢设备(23)入口相连通，储氢设备(23)出口分别与燃料电池(24)入口和氢负荷入口相连通，其中燃料电池(24)的放电出口与电负荷相连通，燃料电池(24)高温水出口通过连接管与低压发生器(10)驱动热源入口相连通，低压发生器(10)驱动热源出口通过连接管与燃料电池(24)高温水入口相连通；太阳能集热器(26)通过连接管依次与热化学储能设备(25)、第一流量调节阀(6)、加热器(1)蒸汽入口和出口以及热负荷相连通；热化学储能设备(25)高温蒸汽出口与高压发生器(2)驱动蒸汽入口相连通；吸收器(5)溴化锂稀溶液出口通过连接管依次与第一溶液泵(4)、第二溶液泵(15)、高温溶液换热器(3)溴化锂稀溶液入口和出口、高压发生器(2)溴化锂稀溶液入口和浓溶液出口相连通；第一溶液泵(4)出口分为两路，一路通过连接管与第二溶液泵(15)和高温溶液换热器(3)溴化锂稀溶液入口相连通；另一路通过连接管依次与第二流量调节阀(18)和低温溶液换热器(9)溴化锂稀溶液入口和出口相连通；低温溶液换热器(9)溴化锂稀溶液出口分为两路，一路通过连接管依次与第三流量调节阀(19)、低压发生器(11)溴化锂稀溶液入口和浓溶液出口相连通；另一路通过连接管与低压发生器(10)溴化锂稀溶液入口和浓溶液出口相连通；高压发生器(2)溴化锂浓溶液出口通过连接管依次与高温溶液换热器(3)溴化锂浓溶液进口和出口、第五节流阀(21)和吸收器(5)溴化锂浓溶液入口相连通；低压发生器(10)溴化锂浓溶液出口通过连接管依次与低温溶液换热器(9)浓溶液入口和出口、第三节流阀(16)和吸收器(5)溴化锂浓溶液入口相连通；低压发生器(11)溴化锂浓溶液出口与低压发生器(10)溴化锂浓溶液出口管路相连通；低压发生器(11)低压热泵循环工质蒸汽出口通过连接管与冷凝器(12)热泵循环工质蒸汽入口相连通，低压发生器(10)低压热泵循环工质蒸汽出口与低压发生器(11)低压热泵循环工质蒸汽出口管路相连通；高压发生器(2)循环工质蒸汽出口通过连接管依次与低压发生器(11)高压循环工质蒸汽入口和出口、第一节流阀(7)、冷凝器(12)热泵循环工质蒸汽入口和循环工质蒸汽凝结水出口、第四节流阀(17)、第二换向阀(33)相连通，再通过换向阀(33)分为两路，一路通过连接管依次与除盐器(31)循环工质水入口和出口、热化学储能设备(25)循环工质水入口相连通，另一路与蒸发器(8)热泵循环工质水入口和循环工质蒸汽出口以及吸收器(5)热泵循环工质蒸汽入口相连通；冷却水入口和热网回水入口通过第一换向阀(32)连通吸收器(5)循环水入口，吸收器(5)循环水出口与冷凝器(12)循环水入口相连通，冷凝器(12)循环水出口与加热器(1)循环水入口相连通；蒸发器(8)的冷媒水出口通过连接管接入冷负荷。
2.如权利要求1所述的可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统，其特征在于：吸收式热泵系统中高压发生器(2)的加热热源来自以Ca(OH)2/CaO为体系的热化学储热设备(25)产生的高温蒸汽；低压发生器(10)的加热热源来自燃料电池(24)产生的高温热水。
3.如权利要求1所述的可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统，其特征在于：吸收式热泵系统中高压发生器(2)内置了除液器(13)，冷凝器蒸汽凝结水管路设置除盐器(31)。
4.如权利要求1所述的可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统，其特征在于：在吸收器(5)的外部水源管路和冷凝器(12)蒸汽凝结管路上分别设置了第一换向阀(32)和第二换向阀(33)，实现吸收式热泵系统制冷/制热模式的转换；当吸收式热泵系统为制冷工况时，第一换向阀(32)接通冷却水管路，第四流量调节阀(20)打开，第二换向阀(33)接通蒸发器(8)循环工质入口，第一流量调节阀(6)关闭；当吸收式热泵系统为制热工况时，第一换向阀(32)接通供热回水管路，第四流量调节阀(20)关闭，第二换向阀(33)接通热化学储能装置(25)入口，第一流量调节阀(6)打开。
5.如权利要求1所述的可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统，其特征在于：所述燃料电池(24)为质子交换膜燃料电池。
6.权利要求1至5任一项所述的可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统的运行方法，其特征在于：该分布式供能系统由电网(30)、风能发电(27)与光伏发电(28)来满足电负荷，其中一部分电能被输送至压缩式热泵(29)进行供热供冷；另一部分被输送至电解池装置(22)产生氢气并存储，然后引入燃料电池(24)对电负荷起到削峰填谷的作用，其反应会产生高温热水余热，并进入低压发生器(10)作为吸收式热泵系统的驱动热源；太阳能集热器(26)输送热能给以Ca(OH)2/CaO的体系的热化学储能设备(25)进行储热，热化学储能设备(25)放热过程产生高温蒸汽，并进入高压发生器(2)作为吸收式热泵的驱动热源；吸收式热泵系统具有夏季制冷、冬季供热的功能，当吸收式热泵系统为制热工况时，第一换向阀(32)接通供热回水管路，第四流量调节阀(20)关闭，第二换向阀(33)接通热化学储能装置(25)入口，第一流量调节阀(6)打开，热化学储能设备(25)产生的高温蒸汽进入加热器(1)对供热给水进行加热，放热后经过第四节流阀(17)降压进入吸收器(5)，在吸收器(5)中被浓溴化锂溶液吸收，吸收过程产生的热量通过热网回水向外供出；冷凝器(12)出来的饱和循环工质水经过除盐器(31)除盐后进入热化学储能设备(25)，开始新的循环；当系统为制冷工况时，第一换向阀(32)接通冷却水管路，第四流量调节阀(20)打开，第二换向阀(33)接通蒸发器(8)循环工质入口，第一流量调节阀(6)关闭。
CN202210061646.5A 2022-01-19 2022-01-19 可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统及运行方法 Active CN114413503B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210061646.5A CN114413503B (zh) 2022-01-19 2022-01-19 可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统及运行方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210061646.5A CN114413503B (zh) 2022-01-19 2022-01-19 可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统及运行方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114413503A true CN114413503A (zh) 2022-04-29
CN114413503B CN114413503B (zh) 2022-10-25

Family

ID=81275545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210061646.5A Active CN114413503B (zh) 2022-01-19 2022-01-19 可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统及运行方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114413503B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114992902A (zh) * 2022-06-08 2022-09-02 国网新疆电力有限公司电力科学研究院 多能互补的分布式冷热电供能装置及运行方法
CN115676775A (zh) * 2022-11-21 2023-02-03 西安航天动力研究所 一种光解水制氢装置及月球基地能源供应系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11173109A (ja) * 1997-12-05 1999-06-29 Pado:Kk 発電・給湯システム
CN109690853A (zh) * 2016-08-31 2019-04-26 燃料电池能有限公司 燃料电池系统的采用热和水回收的饱和器
CN113346528A (zh) * 2021-05-28 2021-09-03 北京能高自动化技术股份有限公司 一种基于氢储能构建的多能联供式调峰站及调峰方法
CN113623707A (zh) * 2021-07-19 2021-11-09 西安交通大学 一种多热源驱动喷射-吸收复合热泵系统及其工作方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11173109A (ja) * 1997-12-05 1999-06-29 Pado:Kk 発電・給湯システム
CN109690853A (zh) * 2016-08-31 2019-04-26 燃料电池能有限公司 燃料电池系统的采用热和水回收的饱和器
CN113346528A (zh) * 2021-05-28 2021-09-03 北京能高自动化技术股份有限公司 一种基于氢储能构建的多能联供式调峰站及调峰方法
CN113623707A (zh) * 2021-07-19 2021-11-09 西安交通大学 一种多热源驱动喷射-吸收复合热泵系统及其工作方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HAIBO DAI等: "《A multi-criteria comprehensive evaluation method for distributed energy system》", 《ENERGY PROCEDIA》 *
何丽美，王开科等: "《采用可逆质子交换膜燃料电池...胀机的综合能源系统性能研究》", 《西安交通大学学报》 *
郭烈锦，赵亮: "《基于可再生能源的分布式多目标供能系统》", 《西安交通大学学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114992902A (zh) * 2022-06-08 2022-09-02 国网新疆电力有限公司电力科学研究院 多能互补的分布式冷热电供能装置及运行方法
CN114992902B (zh) * 2022-06-08 2023-08-11 国网新疆电力有限公司电力科学研究院 多能互补的分布式冷热电供能装置及运行方法
CN115676775A (zh) * 2022-11-21 2023-02-03 西安航天动力研究所 一种光解水制氢装置及月球基地能源供应系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN114413503B (zh) 2022-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112283068B (zh) 一种压缩空气储能供能装置
CN111928219B (zh) 一种分布式燃气互补太阳能利用的冷热电联供系统
CN114413503B (zh) 可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统及运行方法
CN204704909U (zh) 光伏发电与市电互补的空气源热泵供热系统
CN112762424B (zh) 一种基于储热和压缩式热泵相结合的太阳能热电解耦系统及其运行方法
CN102094772B (zh) 一种太阳能驱动的联供装置
CN112814860B (zh) 一种塔式太阳能光热发电制冷机循环互补热电联供系统及其运行方法
CN105089849A (zh) 排气余热温差热电系统
CN114484921A (zh) 耦合吸收式热泵梯级利用余热分布式供能系统及运行方法
CN108488039B (zh) 基于风力、光伏发电消纳的超低温蓄冷高效地热发电系统
CN101929445A (zh) 一种分布式太阳能热/冷-电联供系统
CN203809224U (zh) 太阳能光热发电综合利用系统
CN217270640U (zh) 光热增强型有机朗肯循环地热发电系统
CN114278404B (zh) 一种基于储能的高风电渗透率区域风电消纳与清洁供暖系统
CN212252557U (zh) 一种太阳能与热泵耦合的蒸汽发生系统
CN114754428A (zh) 一种天然气辅助太阳能光伏光热多能互补系统
CN211177500U (zh) 一种太阳能一体化综合利用系统
CN103629769A (zh) 太阳能中央空调系统集成装置及换热方法
CN201916138U (zh) 一种太阳能驱动的联供装置
CN218237628U (zh) 一种消纳火电厂厂区绿电的二氧化碳热泵供热系统
CN221258919U (zh) 一种氢能热电联产及余热回收系统
CN114033508B (zh) 一种储能型热电联产系统及控制方法
CN221349247U (zh) 一种太阳能光伏余热联合热泵的不间断供热系统
CN216714617U (zh) 一种地热光热联合发电系统
CN219454118U (zh) 一种热泵系统

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