阅读说明：本技术 一种改进的绿色高效的冷热电联供系统 (Improved green and efficient combined cooling, heating and power system ) 是由 黄文聪 周欣怡 李金榜 王浩源 张惠雯 薛旭池 余文锦 周启 周菲菲 胡宇博 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种改进的绿色高效的冷热电联供系统,该系统包含燃气系统、卡琳娜循环系统、风力发电设备等,系统工作方式具体为：燃气轮机燃烧天然气,产出电能直接供用户使用,同时,产生的余热被热循环系统接收。回收的余热一部分输送给加热盘管,产生热能满足用户热需求；一部分输送给吸收制冷机,产生冷能满足用户的冷需求；多余废热输送给卡琳娜循环吸收,再次产生电能供给用户使用。此外,该系统还配备有风力发电设备,用于补充电能,减小系统对天然气的依赖；配备太阳能集热设备和太阳能发电设备,可为用户供应热源和电能。该系统充分利用了系统产生的热量,系统产生的电量可以自用也可以连接国家电网,真正实现清洁能源高效梯级利用。(The invention relates to an improved green and efficient combined cooling heating and power system, which comprises a gas system, a kalina circulation system, wind power generation equipment and the like, wherein the working mode of the system is as follows: the gas turbine burns natural gas, produces electric energy and directly supplies the user to use, simultaneously, the waste heat of production is received by heat cycle system. One part of the recovered waste heat is transmitted to the heating coil to generate heat energy to meet the heat demand of a user; one part of the cold energy is delivered to the absorption refrigerator to generate cold energy to meet the cold requirement of a user; and the redundant waste heat is conveyed to kalina for cyclic absorption, and the electric energy is generated again to be supplied to the user for use. In addition, the system is also provided with wind power generation equipment for supplementing electric energy and reducing the dependence of the system on natural gas; the solar heat collecting equipment and the solar power generation equipment are equipped, so that a heat source and electric energy can be supplied to users. The system makes full use of the heat generated by the system, and the electric quantity generated by the system can be used by itself or connected with a national power grid, so that the efficient and gradient utilization of clean energy is really realized.)

一种改进的绿色高效的冷热电联供系统

技术领域

本发明属于能源供应系统领域，尤其涉及一种改进的绿色高效的冷热电联供系统，该系统对风能和太阳能等绿色能源加以利用，提高了系统的环保性，同时采用低温热源循环系统，提高了能量的利用效率，使系统整体更加高效。

背景技术

冷热电联供系统作为典型的分布式供能系统，具有能源利用率高、污染少等优点，然而随着社会能源需求的日益增长，传统的冷热电联供系统所存在的诸多问题如系统能源输入单一，运行策略缺乏灵活性等问题逐渐显露。因此，针对传统冷热电联供系统中存在的问题，本文在冷热电联供系统的结构上做出了相应改进。

经过对现有技术的公开文献检索发现，公开号为CN107461954B的中国专利给出了一种太阳能光伏冷热电联供的复合能源系统，将太阳能电池温控供电供热单元和热泵单元与热用户单元及自来水连接。将太阳能光伏、光热、热泵相结合,扩展太阳能的应用范围，实现太阳能电池发电、供暖、制冷为一体；公开号为CN111811206A的中国专利公开了一种燃气冷热电三联供分布式能源系统，可以灵活调整发电量、制热量、制冷量，适应各种季节下的冷、热、电负荷变动，增强了对用户负荷的适应性,保证系统全年始终在高效率下运行。公开号为CN111928219A的中国专利公开了一种分布式燃气互补太阳能利用的冷热电联供系统，太阳能光伏光热系统中的光热系统和户用太阳能热水系统产生的热水流入储存于蓄热水箱中，热水经燃气余热的加热，达到制冷机的热源温度，实现制冷。该系统充分利用了系统产生的热量，实现清洁能源高效梯级利用。比对该三个文献的技术方案可以看出，冷热电联供系统的优化设计通常是引入太阳能装置，同时根据环境条件设置方案，提高能量的使用效率，虽然上述方法或技术都有一定的应用成效，但也都存在明显的不足：仅仅引入了太阳能这一种清洁能源，或是仅仅提高了过程中的能源利用效率。改进后的绿色高效的冷热电联供系统不但增加了系统能源输入的多样性，还能对低温热源的能量进行充分利用，且设备的增加为系统带来了新的工作模式，使得系统的能量利用方式更加合理。

发明内容

针对上述背景中提到现有冷热电联供系统的控制方法对低温热源使用效率不高，能量来源不够环保等不足，本发明提出了一种改进的绿色高效的冷热电联供系统。提升了冷热电联供系统的效率，对多种绿色能源加以利用，进一步提高了系统的环保性，同时也缓解了传统系统在供热、供电方面的一部分压力，提升了系统整体的可靠性，体现了低碳高效生活的理念。

本发明所采用的技术方案是：

一种改进的绿色高效的冷热电联供系统，其特征在于：包括太阳能发电设备，太阳能发电设备和风力设备与用户相连，直接对用户供电，同时燃气轮机也发电供给用户，多余的电能送至电网避免浪费。天然气和燃气锅炉相连，热循环系统和卡琳娜循环、吸收制冷机组、加热单元相连，加热单元和太阳能集热设备为用户提供热能，电动制冷机为用户提供冷能。

在上述的一种改进的绿色高效的冷热电联供系统，卡琳娜循环中，热源的余热量输入到卡琳娜循环装置的发生器，工质氨水混合物吸收热量后形成的汽水混合物进入到分离器分离成为饱和的氨蒸汽和稀氨水。氨蒸气进入到汽轮发电机组启动其做功发电，稀氨水流入到高温回热器释放热量，驱动汽轮机发电机组做功后的氨蒸气和从高温回热器流出的稀氨水共同进入到低温回热器再次放热，随后流入冷凝器中经冷却水作用后再次形成氨水。氨水通过工质泵再次进入低温回热器、高温回热器后进入发生器再次开始循环。

在上述的一种改进的绿色高效的冷热电联供系统，太阳能集热设备和太阳能发电设备中：太阳能集热设备的中空真空玻璃管吸收太阳光的热量，并通过温室效应使管内温度升高，管内的第一热管迅速吸收热量并传递到半导体发电片的热端面，在冷却系统作用下，半导体发电片的冷端面与热端面产生温差，从而发电。冷却系统还可对外提供热水。而太阳能光伏发电系统电池板上的热量通过平板热管引出，并同样将热量引到半导体发电片的热端面，使半导体发电片的热端面温度更高，使光热发电效率提高。

在上述的一种改进的绿色高效的冷热电联供系统，设置在中空真空玻璃管内的第一热管,所述第一热管的伸出所述中空真空玻璃管的部分直接或间接与半导体发电片的热端面相接,所述第一热管为至少两根相对设置的微热管阵列平板热管,所述相接为贴合相接。所述平板热管优选为赵耀华发明的微热管阵列平板热管,在赵耀华的在先申请中有详细公开。

本发明采用卡琳娜循环对将低温热源的热能转化为电能，加上风力发电设备和太阳能发电设备以及太阳能集热设备，即可在使用绿色能源的同时，提升能量的利用效率。所述方法包括如下步骤：

燃气轮机燃烧天然气，一方面产出电量直接供用户使用，另一方面产生余热被热循环系统接收。热循环系统将回收的余热分为三部分，一部分输送给加热单元，一部分输送给吸收制冷机，一部分输送给卡琳娜循环。加热单元产生热能满足用户热需求，吸收制冷机产生冷能满足用户的冷需求，卡琳娜循环吸收多余废热再次产生电能供给用户使用。加热单元除了从热循环系统得到余热，还连接了太阳能集热设备，以保证充足的热能供应。如果吸收制冷机从热循环系统得到的热量不足以产生足量的冷能，就启用电制冷机补充冷能。此外系统还配备有太阳能发电设备和风力发电设备，用于电能的补充，减小系统对天然气的依赖。

利用氨水混合物作卡琳娜循环的工质，在整个蒸发过程中，通过改变循环工质的成分和浓度，使工质在循环的全程中都与变化的热源或冷源有较好的匹配关系，在不同蒸发温度下都能使工质释放潜热有效膨胀。利用混合工质吸热过程中可以进行变温吸热，并改变浓度来匹配蒸发温度，降低能量传递的不可逆性，使循环热利用率得到较好的改善，增加内部回热循环模块，增加多余热量的利用。

将太阳能集热设备直接或间接紧贴于太阳能发电设备的电池板背面，并通过热水管与平板热管连接及时将热量导走，不但防止了电池板过热，提高了效率，延长了使用寿命，而且还能向用户供应热能，相当于对电池背板进行强制水冷，将电池温度控制在一定范围内，提高电池板效率。

因此,本发明具有如下优点:充分利用冷热电联供系统产生的热能，使资源利用率大大提高，同时引入清洁能源，降低使用成本，低碳绿色，有益于保护环境。

附图说明

图1是本案的系统整体结构连接示意图。

图2是卡琳娜循环工作结构图。

图3是太阳能集热设备和太阳能发电设备工作图。

具体实施方式

以下通过实施例形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

如图1系统整体结构图所示，太阳能发电设备(2)和风力设备(3)与用户(9)相连，直接对用户供电，同时燃气轮机(6)也发电供给用户(9)，多余的电能送至电网(1)避免浪费。天然气(10)和燃气锅炉(11)相连，热循环系统(7)和卡琳娜循环(4)、吸收制冷机组(5)、加热单元(8)相连，加热单元(8)和太阳能集热设备(12)为用户(9)提供热能，电动制冷机(5)为用户(9)提供冷能。

如图2卡琳娜循环工作图所示，热源的余热量输入到卡琳娜循环装置的发生器13，工质氨水混合物吸收热量后形成的汽水混合物进入到分离器14分离成为饱和的氨蒸汽和稀氨水。氨蒸气进入到汽轮发电机组15启动其做功发电，稀氨水流入到高温回热器16释放热量，驱动汽轮机发电机组15做功后的氨蒸气和从高温回热器16流出的稀氨水共同进入到低温回热器17再次放热，随后流入冷凝器18中经冷却水作用后再次形成氨水。氨水通过工质泵19再次进入低温回热器17、高温回热器16后进入发生器13再次开始循环。

如图3太阳能集热设备(12)和太阳能发电设备(2)工作图所示，太阳能集热设备(12)的中空真空玻璃管25吸收太阳光的热量，并通过温室效应使管内温度升高，管内的第一热管22迅速吸收热量并传递到半导体发电片的热端面23，在冷却系统20作用下，半导体发电片的冷端面21与热端面23产生温差，从而发电。冷却系统20还可对外提供热水。而太阳能发电设备(2)所连接的电池板26上的热量通过平板热管24引出，并同样将热量引到半导体发电片的热端面23，使半导体发电片的热端面23温度更高，使光热发电效率提高。

设置在中空真空玻璃管25内的第一热管22,所述第一热管22的伸出所述中空真空玻璃管25的部分直接或间接与半导体发电片的热端面23相接,所述第一热管25为至少两根相对设置的微热管阵列平板热管,所述相接为贴合相接。所述平板热管优选为赵耀华发明的微热管阵列平板热管,在赵耀华的在先申请中有详细公开。

工作时,燃气轮机燃烧天然气，产出电能直接供用户使用，同时，产生的余热被热循环系统接收。回收的余热一部分输送给加热盘管，产生热能满足用户热需求；一部分输送给吸收制冷机，产生冷能满足用户的冷需求；多余废热输送给卡琳娜循环吸收，再次产生电能供给用户使用。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。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，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。