一种储能型冷热电三联供燃机系统的制作方法

1.本发明涉及储能设备领域，具体为一种储能型冷热电三联供燃机系统。


背景技术：

2.燃机由于运行灵活，响应速率快，已经被广泛的应用于分布式能源系统中，并承担一定的调频调峰任务，同时通过耦合吸收式热泵，还可以将系统改造为冷热电三联供机组，为分布式能源系统的重要技术方向之一。但是，该系统采用燃机余热驱动热泵，热功率和燃机功率直接相关，以热定电模式下机组无法同时参与调峰，因此有文献提出通过增加压缩空气储能系统来作为缓冲，实现削峰填谷，同时也实现了一定意义上的系统热电解耦，但是该系统的空气压力受制于燃机系统压气机出口空气压力影响，压缩空气储能系统的储能压力较低从而导致投资极具增大，而且该系统也无法提供冷能，无法实现冷热电三联供。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种储能型冷热电三联供燃机系统，设计合理，结构简单，经济高效，能有效实现冷热电的解耦三联供。
4.本发明是通过以下技术方案来实现：
5.一种储能型冷热电三联供燃机系统，包括燃烧室，膨胀机，同轴连接的发电机和燃机透平，以及同轴连接的压气机和电动机；
6.所述膨胀机输出端与发电机连接，膨胀机的出口端连接燃烧室，两者之间连接管路经低温换热器与低温储能装置换热储冷；所述燃机透平的进口端连接燃烧室的烟气出口，出口端经烟气高温换热器与高温储能装置换热储热；
7.所述压气机的出口端和膨胀机的入口端之间设置压缩空气储能装置。
8.进一步的，所述压气机和压缩空气储能装置连接的管路上设置有压缩空气高温换热器，用于压缩空气的降温；压缩空气高温换热器的吸热管路与高温储能装置连接储热。
9.进一步的，所述的压气机与压缩空气高温换热器，以及所述的膨胀机与低温换热器分别呈多级换热系统设置。
10.进一步的，所述膨胀机与燃烧室连接的管路与低温换热器的吸热回路连通；所述低温换热器的放热回路与低温储能装置连接形成低温储能回路。
11.进一步的，所述燃机透平与高温储能装置连接的管路与烟气高温换热器的放热回路连通；所述烟气高温换热器的吸热回路与高温储能装置连接形成高温储能回路。
12.进一步的，所述压气机和燃机透平解耦设置，压气机出口空气压力高于燃烧室的进气压力需求值。
13.进一步的，所述膨胀机和燃机透平同轴连接；
14.或者所述膨胀机和燃机透平通过离合器分别与发电机连接。
15.进一步的，所述的压缩空气储能装置采用储罐式、盐穴和重力压缩空气储能装置中的任意一种。
16.进一步的，所述的低温储能装置采用单罐、双罐或多罐存储，采用冷水、冷盐水和低温有机介质中的任意一种。
17.进一步的，所述的高温储能装置采用固体储热、相变储热、熔盐储热和导热油储热中的任意一种。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
19.本发明一种储能型冷热电三联供燃机系统，通过将压气机与燃机透平彻底解耦设置，并在发电机和燃机透平之间增加了与其同轴连接的膨胀机，同时在膨胀机出口和燃烧室之间增加了低温储能装置、在燃机透平出口端增加了高温储能装置两种冷热储能系统，配合设置的低温换热器和烟气高温换热器完成换热储能，结合设置在压气机出口和膨胀机入口之间的压缩空气储能装置，实现了冷热电的解耦三联供，结构简单，成本低，能在提供热能的同时提供冷能，从而实现了冷热电三联供，对分布式能源系统具有重要的意义。
20.进一步，本发明通过将压缩空气高温换热器设置在压气机和压缩空气储能装置连接的管路上，能有效实现压缩空气降温的目的，同时提高了高温储能装置的储热效率。
21.进一步，本发明采用将压气机与压缩空气高温换热器，以及膨胀机与低温换热器分别呈多级换热系统设置的方式，换热高效，且安全可靠，有效提高系统效率。
22.进一步，本发明通过将低温换热器的吸热回路和放热回路分别与膨胀机和燃烧室之间的管路、低温储能装置连通，有效保证了系统低温储能效果，使得冷量能及时储存在低温储能装置中进行后续利用，高效可靠。
23.进一步，本发明采用将烟气高温换热器的放热回路和吸热回路分别与燃机透平和高温储能装置之间的管路、高温储能装置连通，有效保证了系统高温储能效果，使得热量能及时储存在高温储能装置中进行后续利用，安全高效。
24.进一步，本发明通过压气机和燃机透平解耦设置，并确保压气机出口空气压力高于燃烧室的进气压力需求值，能有效提高系统效率，确保安全可靠性。
25.进一步，本发明采用膨胀机和燃机透平同轴连接，或者通过离合器分别与发电机连接的方式，提高作业效率，保证系统稳定运行。
26.进一步，本发明通过采用多种形式和种类的压缩空气储能装置、低温储能装置和高温储能装置，适用范围广，经济高效，有效提高系统灵活可靠性。
附图说明
27.图1为本发明实施例中所述系统的结构示意图。
28.图中：1.压气机，2.膨胀机，3.燃机透平，4.发电机，5.电动机，6.空气管路管路，7.燃烧室，8.燃气管路，9.烟气管路，10低温换热器，11.烟气高温换热器，12.压缩空气高温换热器，13.压缩空气储能装置，14.低温储能装置，15.高温储能装置。
具体实施方式
29.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
30.实施例一
31.本发明一种储能型冷热电三联供燃机系统，如图1所示，包括压气机1、膨胀机2、燃
机透平3、发电机4、电动机5、空气管路6、燃烧室7、燃气管路8、烟气管路9、低温换热器10、烟气高温换热器11、压缩空气高温换热器12、压缩空气储能装置13、低温储能装置14和高温储能装置15；
32.所述的压气机1与燃机透平3解耦设置，压气机1出口空气压力高于燃机系统燃烧室7进气压力需求；所述的压气机1出口端和膨胀机2入口端设置有压缩空气储能装置13；所述的压缩空气储能装置13可采用储罐式、盐穴、重力压缩空气储能装置中的任意一种，其与压气机1连接的管路上设置有用于压缩空气降压的压缩空气高温换热器12；所述的压缩空气高温换热器12的吸热管路与高温储能装置15连接储热；
33.压气机1与压缩空气高温换热器12可以是多级换热系统，就是一级压气机1与一级压缩空气高温换热器12作为一个单元，依次级联形成多级；然后压气机1通过电动机5驱动，压缩后的空气经压缩空气高温换热器12降温后送入压缩空气储能装置13存储；
34.所述的膨胀机2与燃机透平3同轴，也可设置离合器使二者可以独立运行，单独驱动发电机4；所述的膨胀机2输出端与发电机4连接，出口端连接燃烧室7，膨胀机2与燃烧室7之间连接的管路与用于换热储冷的低温储能装置4的吸热回路连通；所述的低温储能装置4与低温换热器10的放热回路连接形成低温回路；所述燃机透平3的进口端连接燃烧室7的烟气出口，出口端经烟气高温换热器11与高温储能装置15换热储热；
35.膨胀机2与低温换热器10可以是多级换热系统，就是一级膨胀机2与一级低温换热器10作为一个单元，依次级联形成多级；膨胀机2出口压缩空气通过低温换热器10换热，压力与燃机系统燃烧室7进气压力匹配，被送入燃烧室7与燃气管道8中的燃气充分混合燃烧。
36.其中，所述的低温储能装置14可以是冷水、冷盐水、低温有机介质等通过单罐或双罐及多罐存储；所述的低温储能装置14可以为综合能源系统提供冷能。
37.其中，所述的高温储能装置15可以采用固体储热、相变储热、熔盐储热、导热油储热系统等，其中熔盐和导热油储热系统可通过单罐或双罐及多罐存储；所述的高温储能装置15可以为综合能源系统提供热能。
38.本发明的工作原理是，空气管路6中的空气通过由电动机5驱动的压气机1压缩至高压后变成高温高压压缩空气；高温高压压缩空气通过压缩空气高温换热器12降温后送入压缩空气储能装置13储存；储存在压缩空气储能装置3中的低温高压压缩空气进入与燃机透平3同轴布置的膨胀机2膨胀做功后，通过低温换热器10换热升温后与燃气管路8中的燃气混合进入燃烧室7燃烧后通过燃机透平3膨胀做功，做功后的烟气通过烟气管路9将烟气余热经过烟气高温换热器11换热，将热量保存在高温储能装置15中，通过低温换热器10换热后的冷量送入低温储能装置14存储；
39.在分布式能源需求侧有供热需求时，通过高温储能装置15放热供热；
40.在分布式能源需求侧有供冷需求时，通过低温储能装置14释放冷量供冷。
41.本实施例中，总体装机200mw，压气机1出口压力13mpa，压缩空气储能装置13采用盐穴储能，膨胀机2出口压力2mpa，膨胀机2与低温换热器10采用多级回热系统方式连接，低温储能装置14采用双罐乙醇溶液存储，压气机1与压缩空气高温换热器12采用多级回热系统方式连接，高温储能装置15采用双罐熔盐储能系统，高温储罐温度为565℃。
42.实施例二
43.本实施例中，总体装机50mw，压气机1出口压力9mpa，压缩空气储能装置13采用重
力压缩空气储能，膨胀机2出口压力2mpa，膨胀机2与低温换热器10采用多级回热系统方式连接，低温储能装置14采用双罐液氨溶液存储，压气机1与压缩空气高温换热器12采用多级回热系统方式连接，高温储能装置15采用高温固体储能系统，高温固体温度为500℃。
44.实施例三
45.本实施例中，总体装机5mw，压气机1出口压力6mpa，压缩空气储能装置13采用压缩空气储罐系统，膨胀机2出口压力2mpa，膨胀机2出口排气与低温换热器10连接，低温储能装置14采用双罐冰盐水溶液存储，压气机1出口排气与压缩空气高温换热器12连接，高温储能装置15采用低温熔盐储能系统，高温温度为450℃。
46.实施例四
47.本实施例中，总体装机1mw，压气机1出口压力4mpa，压缩空气储能装置13采用压缩空气储罐系统，膨胀机2出口压力1mpa，膨胀机2出口排气与低温换热器10连接，低温储能装置14采用双罐冰盐水溶液存储，压气机1出口排气与压缩空气高温换热器12连接，高温储能装置15采用固体储热储能系统，高温温度为400℃。