CN219283680U - 冷热电联产与温差发电耦合储能电站的能源系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了冷热电联产与温差发电耦合储能电站的能源系统，包括供电单元、供热单元、供冷单元和水循环模块；供电单元包括由燃气内燃机带动的发电机，以及温差发电装置；供热单元包括燃气内燃机和第一换热器；燃气内燃机产生的高温烟气，以及经第一换热器处理之后的达到二级高温的热水均输入温差发电装置；水循环模块包括设有第一换热器的水循环管网，将经过温差发电装置后达到三级高温的热水导入供冷单元和供热单元；经过供热单元的热水通过水泵进入散热器降温至一级高温后回到第一换热器。本实用新型能欧充分利用天然气热电厂产生的高温烟气、廉价的冷热电能和广阔的场地优势，进一步提高天然气热电厂的综合能源利用效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及天然气热电厂技术领域，特别涉及冷热电联产与温差发电耦合储能电站的能源系统。
背景技术
冷热电联产系统是属于综合能源系统的一种。它是一种建立在能量梯级利用概念基础上，以天然气为一次能源，产生冷、热、电的联产联供系统。
然而，目前天然气热电厂受到天然气价格波动影响，浮亏巨大，且冷热电联产系统的高温烟气排放量大、余热利用效率较低，大量场地被闲置、盈利模式有局限性，导致天然气热电厂能源利用效率低，设备整体产出的经济价值有限。
因此，如何充分利用天然气热电厂产生的高温烟气、廉价的冷热电能和广阔的场地优势，进一步提高天然气热电厂的综合能源利用效率和经济效益成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
实用新型内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型提供冷热电联产与温差发电耦合储能电站的能源系统，实现的目的是采用温差发电技术、新能源发电机组以及储能电站组合经营的方式，充分利用天然气热电厂产生的高温烟气、廉价的冷热电能和广阔的场地优势，进一步提高天然气热电厂的综合能源利用效率。
为实现上述目的，本实用新型公开了冷热电联产与温差发电耦合储能电站的能源系统，包括供电单元、供热单元、供冷单元和水循环模块。
其中，所述供电单元包括由燃气内燃机带动的发电机，以及温差发电装置，用于向供电母线供电；
所述供热单元包括燃气内燃机和第一换热器；
所述燃气内燃机产生的高温烟气，以及经所述第一换热器处理之后的达到二级高温的热水均输入所述温差发电装置，通过所述温差发电装置进行发电；
所述水循环模块包括设有所述第一换热器的水循环管网，将经过所述温差发电装置后达到三级高温的所述热水导入所述供冷单元；
所述热水通过所述供冷单元的冷却塔和吸收式冷温水机，将所述冷却塔的水进一步制冷，产生冷温水；
所述冷温水通过供冷管网为用户提供冷负荷；
经过所述供冷单元的所述热水进入包括第二换热器和第三换热器的所述供热单元；
经过所述供热单元的所述热水通过水泵进入散热器降温至一级高温后回到所述第一换热器。
优选的，所述温差发电装置中温度在500℃±10％的高温烟气通入与所述温差发电装置连接的CCUS装置，通过所述CCUS装置捕集温室气体，在降低温室气体的排放量后，排入空气。
优选的，所述供电单元还包括光伏发电机组、风力发电机组和储能电站。
更优选的，所述供电母线设有控制器，通过所述控制器控制向所述储能电站充电和/或向热电厂的用户供电。
更优选的，所述发电机、所述温差发电装置、所述光伏发电机组、所述风力发电机组和所述储能电站与所述供电母线之间均设有智能电表作为所述电负荷监测单元。
更优选的，所述储能电站包括多个可拆卸的蓄电池，并连接用于向电动车提供充电服务的外接充能电站。
优选的，所述吸收式冷温水机与天然气源连接，在动力不足时进行补燃。
优选的，所述水循环管网对应所述供冷单元的部分，以及对应所述供热单元中第二换热器和第三换热器的部分均设有温度&流量传感器和调节阀门；
每一所述温度&流量传感器均用于采集所述水循环管网相应部分的温度和流量，并将相应的所述温度和相应的所述流量上传至控制相应的所述调节阀门的处理单元；
每一所述调节阀门均根据所述处理单元发出的指令工作。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的应用能够满足城市用户侧的对冷、热、电的需求，同时还可满足城市内储能电站的用电需求，降低市内高昂电费成本，实现了天然气热电厂与城市的紧密融合，提高了天然气热电厂综合能源利用率和经济效益，降低了碳排放。
本实用新型采用新能源发电机组与储能电站的组合方式将会充分利用天然气热电厂的场地优势为储能电站以及天然气热电厂生产绿电；储能电站具备调峰能力，并能挖掘天然气热电厂廉价电优势，充满电的蓄电池可被运往城市内的各小型储能电站中，减少对市区内高价格电能的依赖。
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
图1示出本实用新型一实施例的结构示意图。
具体实施方式
实施例
如图1所示，冷热电联产与温差发电耦合储能电站的能源系统，包括供电单元、供热单元、供冷单元和水循环模块。
其中，所述供电单元包括由燃气内燃机2带动的发电机1，以及温差发电装置3，用于向供电母线供电；
所述供热单元包括燃气内燃机2和第一换热器4；
所述燃气内燃机2产生的高温烟气，以及经所述第一换热器4处理之后的达到二级高温的热水均输入所述温差发电装置3，通过所述温差发电装置3进行发电；
所述水循环模块包括设有所述第一换热器4的水循环管网，将经过所述温差发电装置3后达到三级高温的所述热水导入所述供冷单元；
所述热水通过所述供冷单元的冷却塔5和吸收式冷温水机7，将所述冷却塔5的水进一步制冷，产生冷温水；
所述冷温水通过供冷管网为用户提供冷负荷；
经过所述供冷单元的所述热水进入包括第二换热器8和第三换热器9的所述供热单元；
经过所述供热单元的所述热水通过水泵12进入散热器6降温至一级高温后回到所述第一换热器4。
在本实用新型中，燃气内燃机2通入天然气燃烧，释放大量热量并产生高温烟气，约为500℃，所述的大量热量借助蒸汽通过发电机1将内能转化为机械能进行发电；然后，高温烟气进入温差发电装置3与通过第一换热器4加热后产生达到二级高温的热水，约为85.5℃，一起在温差发电装置3内通过巨大温差产生电能，将原本燃气内燃机2燃烧后废弃的高温余热转变为高附加值的电能。
达到二级高温的热水通过温差发电装置3后，温度升高为三级高温，约为90℃，再进入供冷单元。
在供冷单元内，达到三级高温的热水通过冷却塔5和吸收式冷温水机7将冷却塔5的水进一步制冷，产生冷温水，与供冷管网相连，为用户提供冷负荷，然后进入供热单元；
供热单元的第二换热器8和第三换热器9用于为用户提供供暖、供应热水服务。
当热水在离开供热单元后，在水泵12作用下通入散热器6，散热器6与相应的冷却装置相连接，将水温降低至一级高温，约为80℃，然后通入第一换热器4加热至二级高温后，再通入温差发电装置3中，形成水循环模块的闭环。
在某些实施例中，所述温差发电装置3中温度在500℃±10％的高温烟气通入与所述温差发电装置3连接的CCUS装置19，通过所述CCUS装置19捕集温室气体，在降低温室气体的排放量后，排入空气。
天然气热电厂产生的高温烟气和热水之间的温差将会为天然气热电厂产生额外高附加值的电，排出的温室气体将会被CCUS装置捕集，减少温室气体排放。
在某些实施例中，所述供电单元还包括光伏发电机组13、风力发电机组14和储能电站15。
在某些实施例中，所述供电母线设有控制器18，通过所述控制器18控制向所述储能电站15充电和/或向热电厂的用户供电。
在某些实施例中，所述发电机1、所述温差发电装置3、所述光伏发电机组13、所述风力发电机组14和所述储能电站15与所述供电母线之间均设有智能电表17作为所述电负荷监测单元。
在某些实施例中，所述储能电站15包括多个可拆卸的蓄电池，并连接用于向电动车提供充电服务的外接充能电站16。
在实际应用中，储能电站15在充电后，其内蓄电池可拆运到城市在其余储能电站中使用，既能在热电厂电能短缺或者用电需求高峰时为热电厂提供电能，又能在热电厂、光伏发电机组13、风力发电机组14发电量充足时充电，同时兼顾换电站服务和充电站服务，能利用天然气热电厂廉价电优势，充满电的蓄电池可被运往城市内的各小型储能电站中，以减少对市区内高价格电能的依赖，储能电站15还可连接外接充能电站16，为电动车提供充电站服务。
在某些实施例中，所述吸收式冷温水机7与天然气源连接，在动力不足时进行补燃。
在实际应用中个，吸收式冷温水机7可以通过燃烧天然气获得能量补充，以提供设备达到运行工况的能量。
在某些实施例中，所述水循环管网对应所述供冷单元的部分，以及对应所述供热单元中第二换热器8和第三换热器9的部分均设有温度&流量传感器11和调节阀门10；
每一所述温度&流量传感器11均用于采集所述水循环管网相应部分的温度和流量，并将相应的所述温度和相应的所述流量上传至控制相应的所述调节阀门10的处理单元；
每一所述调节阀门10均根据所述处理单元发出的指令工作。
本实用新型综合能源系统通过冷热电联产装置，对不同品质的热能进行梯级利用，温度较高的高温烟气和温度较低的循环热水通过温差发电装置产生高附加值的电能，排出的温室气体将会被CCUS装置捕集，减少温室气体排放。同时在水循环模块作用下，温度较低的循环热水被用来供热或是制冷，温度较低的循环热水即可通过吸收式冷温水机、冷却塔制备冷温水，为用户提供冷负荷，也可通过换热器，给用户供暖和供应热水，从而提高综合能源系统整体的能源利用效率。
本实用新型综合能源系统利用天然气热电厂的占地面积广的特点，挖掘天然气热电厂的太阳能和风能资源，光伏发电机组和风力发电机组能够充分利用该特性，将太阳能和风能转换为电能。
本实用新型综合能源系统采用新能源发电机组与储能电站的组合方式能充分利用天然气热电厂的场地优势为储能电站以及天然气热电厂生产绿电；储能电站具备调峰能力，既能在热电厂电能短缺或者用电需求高峰时为热电厂提供电能，又能在热电厂、光伏发电机组、风力发电机组发电量充足时充电。同时，储能电站兼顾换电站服务和充电站服务，能充分利用热电厂内低廉、盈余的电能(源自热电厂、光伏发电机组、风力发电机组)把储能电站的蓄电池充满电，运送到城市其余储能电站中(节省城市内储能电站高额的充电费用)并为新能源电车提供换电池服务(如蔚来汽车等)，所述的充电站服务是指储能电站可为新能源电车提供充电服务。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (8)
1.冷热电联产与温差发电耦合储能电站的能源系统；其特征在于，包括供电单元、供热单元、供冷单元和水循环模块；
所述供电单元包括由燃气内燃机(2)带动的发电机(1)，以及温差发电装置(3)，用于向供电母线供电；
所述供热单元包括燃气内燃机(2)和第一换热器(4)；
所述燃气内燃机(2)产生的高温烟气，以及经所述第一换热器(4)处理之后的达到二级高温的热水均输入所述温差发电装置(3)，通过所述温差发电装置(3)进行发电；
所述水循环模块包括设有所述第一换热器(4)的水循环管网，将经过所述温差发电装置(3)后达到三级高温的所述热水导入所述供冷单元；
所述热水通过所述供冷单元的冷却塔(5)和吸收式冷温水机(7)，将所述冷却塔(5)的水进一步制冷，产生冷温水；
所述冷温水通过供冷管网为用户提供冷负荷；
经过所述供冷单元的所述热水进入包括第二换热器(8)和第三换热器(9)的所述供热单元；
经过所述供热单元的所述热水通过水泵(12)进入散热器(6)降温至一级高温后回到所述第一换热器(4)。
2.根据权利要求1所述的冷热电联产与温差发电耦合储能电站的能源系统，其特征在于，所述温差发电装置(3)中温度在500℃±10％的高温烟气通入与所述温差发电装置(3)连接的CCUS装置(19)，通过所述CCUS装置(19)捕集温室气体，在降低温室气体的排放量后，排入空气。
3.根据权利要求1所述的冷热电联产与温差发电耦合储能电站的能源系统，其特征在于，所述供电单元还包括光伏发电机组(13)、风力发电机组(14)和储能电站(15)。
4.根据权利要求3所述的冷热电联产与温差发电耦合储能电站的能源系统，其特征在于，所述供电母线设有控制器(18)，通过所述控制器(18)控制向所述储能电站(15)充电和/或向热电厂的用户供电。
5.根据权利要求3所述的冷热电联产与温差发电耦合储能电站的能源系统，其特征在于，所述发电机(1)、所述温差发电装置(3)、所述光伏发电机组(13)、所述风力发电机组(14)和所述储能电站(15)与所述供电母线之间均设有智能电表(17)作为电负荷监测单元。
6.根据权利要求3所述的冷热电联产与温差发电耦合储能电站的能源系统，其特征在于，所述储能电站(15)包括多个可拆卸的蓄电池，并连接用于向电动车提供充电服务的外接充能电站(16)。
7.根据权利要求1所述的冷热电联产与温差发电耦合储能电站的能源系统，其特征在于，所述吸收式冷温水机(7)与天然气源连接，在动力不足时进行补燃。
8.根据权利要求1所述的冷热电联产与温差发电耦合储能电站的能源系统，其特征在于，所述水循环管网对应所述供冷单元的部分，以及对应所述供热单元中第二换热器(8)和第三换热器(9)的部分均设有温度&流量传感器(11)和调节阀门(10)；
每一所述温度&流量传感器(11)均用于采集所述水循环管网相应部分的温度和流量，并将相应的所述温度和相应的所述流量上传至控制相应的所述调节阀门(10)的处理单元；
每一所述调节阀门(10)均根据所述处理单元发出的指令工作。
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