基于微型燃气轮机冷热电多联供的多能互补智慧能源系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921913148.9 (22)申请日 2019.11.07 (73)专利权人 上海航天智慧能源技术有限公司 地址 201108 上海市闵行区申南路555号2 幢106室 (72)发明人 马伟郭甲生冯毅唐喜庆 唐继旭刘伟黄鸣章爱娟 王颖 (74)专利代理机构 上海世圆知识产权代理有限 公司 31320 代理人 陈颖洁王佳妮 (51)Int.Cl. F02C 6/00(2006.01) F02C 6/18(2006.01) F25B 27/02(2006.01) F25B 3。

2、0/06(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 基于微型燃气轮机冷热电多联供的多能互 补智慧能源系统 (57)摘要 本实用新型提供一种基于微型燃气轮机冷 热电多联供的多能互补智慧能源系统， 包含天然 气冷热电多联供系统、 空气源热泵系统、 储能系 统、 分布式光伏发电系统和配电控制系统， 天然 气冷热电多联供系统包含微型燃气轮机发电机 组、 烟气余热溴化锂机组、 冷却塔、 冷温水泵和冷 却水泵， 储能系统包含储能电池和PCS双向变流 器； 本实用新型的优点在于： 将基于微型燃气轮 机的天然气分布式能源系统、 烟气余热溴化锂机 组、 空气源热泵机组、。

3、 储能系统、 分布式光伏发电 系统及配电控制柜等不同能源子系统有机耦合， 综合利用天然气、 空气能、 太阳能、 电能等多种能 源， 智慧供应冷、 热、 电等多种能源介质， 实现多 能互补， 提高系统能源利用效率、 供能安全性和 可靠性。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 212337455 U 2021.01.12 CN 212337455 U 1.一种基于微型燃气轮机冷热电多联供的多能互补智慧能源系统， 其特征在于， 所述 智慧能源系统包含天然气冷热电多联供系统、 空气源热泵系统、 储能系统、 分布式光伏发电 系统和配电控制系统， 所述天然气冷热电多联供系统包含微型燃气轮机发电机组。

4、、 烟气余热溴化锂机组、 冷 却塔、 冷温水泵和冷却水泵， 所述微型燃气轮机发电机组的电力输出端与配电控制系统连 接， 所述微型燃气轮机发电机组的排烟管通过电动三通阀与溴化锂机组连接， 微型燃气轮 机产生的烟气余热驱动溴化锂机组制取空调冷水或热水， 所述溴化锂机组的冷温水出口与 下游空调用户的供水母管连接， 为下游空调用户制冷或供热， 下游空调用户的回水返回至 冷温水泵的入口， 所述冷温水泵的出口与所述溴化锂机组的冷温水进口连接， 所述溴化锂 机组的冷却水出口与冷却塔连接， 冷却水经过冷却塔冷却后被冷却水泵循环送入溴化锂机 组， 为所述溴化锂机组提供循环冷却水。 2.根据权利要求1所述的智慧能。

5、源系统， 其特征在于， 所述空气源热泵系统包含空气源 热泵机组和冷热水泵， 所述空气源热泵机组的冷热水出口与下游空调用户供水母管连接， 下游的空调回水返回至所述冷热水泵的入口。 3.根据权利要求1所述的智慧能源系统， 其特征在于， 所述储能系统包含储能电池和 PCS双向变流器， 所述储能电池通过双向变流器与配电控制系统双向连接。 4.根据权利要求1所述的智慧能源系统， 其特征在于， 所述分布式光伏发电系统包含光 伏组件和光伏并网逆变器， 所述光伏组件通过所述光伏并网逆变器与配电控制系统单向连 接。 5.根据权利要求1所述的智慧能源系统， 其特征在于， 所述配电控制系统电力输出端与 用户侧市政电。

6、网连接， 市政电网向用户供应电力。 6.根据权利要求1所述的智慧能源系统， 其特征在于， 所述天然气冷热电多联供系统还 包含过滤计量装置、 天然气增压机和天然气储气罐， 所述过滤计量装置设置在过滤天然气 增压机进气端， 市政天然气进气总管经过滤计量装置与所述天然气增压机进气端连接， 所 述天然气增压机的出气端与天然气储气罐的进气端连接， 所述天然气储气罐的出气端与微 型燃气轮机的进气端连接。 7.根据权利要求1所述的智慧能源系统， 其特征在于， 所述天然气冷热电多联供系统还 包括电动烟气三通阀， 所述电动烟气三通阀的入口与所述微型燃气轮机发电机组的烟气出 口、 所述烟气余热溴化锂机组的烟气进口。

7、管道连接。 8.根据权利要求2所述的智慧能源系统， 其特征在于， 所述烟气余热溴化锂机组和所述 空气源热泵机组的冷热水出口与下游空调用户之间的供水母管上设有能量计。 9.根据权利要求2所述的智慧能源系统， 其特征在于， 所述烟气余热溴化锂机组的冷温 水泵入口、 空气源热泵机组的冷热水泵入口与下游空调用户之间的回水母管上， 设有定压 膨胀水箱。 权利要求书 1/1 页 2 CN 212337455 U 2 基于微型燃气轮机冷热电多联供的多能互补智慧能源系统 技术领域 0001 本实用新型涉及智慧能源领域， 尤其涉及一种基于微型燃气轮机冷热电多联供的 多能互补智慧能源系统。 背景技术 0002 天。

8、然气是一种清洁燃料， 以天然气为燃料的分布式能源系统， 布置在用户侧， 就近 实行冷热电多联供， 实现能源的梯级综合利用， 具有能源利用效率高、 供能安全、 节能环保 等突出优点。 分布式能源系统的核心设备是原动机， 目前主要为燃气轮机、 内燃机、 微型燃 气轮机。 燃气轮机适用于区域型天然气分布式能源系统， 内燃机适用于较大楼宇型天然气 分布式能源系统， 二者功率和余热量相对较大， 对用户的负荷消纳能力要求较高， 而微型燃 气轮机具有发电功率低、 布置安装灵活、 负荷消纳要求低等优点， 特别适合小型工业厂房或 医院办公楼宇等小型工业或公共建筑用能场景， 避免了大马拉小车的能源浪费。 这种小型。

9、 多种能源需求场景， 一般白日用能负荷大、 夜间用能负荷小， 一般面临供能系统的改造， 这 也对供能系统的多样性和互补性一般也要求更高。 这就需要在天然气冷热电多联供系统的 基础上， 耦合其他能源系统， 实现多能互补， 进一步提高系统的能源利用效率、 供能安全性 和可靠性。 0003 目前燃气冷热电多联供系统与其他能源系统耦合互补的技术在不断发展， 专利 一种冷热电三联供分布式能源系统 提出了基于内燃机的天然气冷热电联供和储能系统 的耦合； 专利 一种天然冷热电三联供与地源热泵的复合系统 将天然气冷热电联供系统与 地源热泵系统的耦合； 专利 一种冷热电三联供与太阳能耦合系统 将天然气冷热电联供。

10、系 统与太阳能热水系统耦合。 实用新型内容 0004 本实用新型的目的是提供一种基于微型燃气轮机冷热电多联供的多能互补智慧 能源系统。 0005 为了实现上述目的， 本实用新型的技术方案是： 0006 一种基于微型燃气轮机冷热电多联供的多能互补智慧能源系统， 其特征在于， 所 述智慧能源系统包含天然气冷热电多联供系统、 空气源热泵系统、 储能系统、 分布式光伏发 电系统和配电控制系统， 所述天然气冷热电多联供系统包含微型燃气轮机发电机组、 烟气 余热溴化锂机组、 冷却塔、 冷温水泵和冷却水泵， 所述微型燃气轮机发电机组的电力输出端 与配电控制系统连接， 所述微型燃气轮机发电机组的排烟管通过电动。

11、三通阀与溴化锂机组 连接， 微型燃气轮机产生的烟气余热驱动溴化锂机组制取空调冷水或热水， 所述溴化锂机 组的冷温水出口与下游空调用户的供水母管连接， 为下游空调用户制冷或供热， 下游空调 用户的回水返回至冷温水泵的入口， 所述冷温水泵的出口与所述溴化锂机组的冷温水进口 连接， 所述溴化锂机组的冷却水出口与冷却塔连接， 冷却水经过冷却塔冷却后被冷却水泵 循环送入溴化锂机组， 为所述溴化锂机组提供循环冷却水。 说明书 1/4 页 3 CN 212337455 U 3 0007 进一步地， 所述空气源热泵系统包含空气源热泵机组和冷热水泵， 所述空气源热 泵机组的冷热水出口与下游空调用户供水母管连接，。

12、 下游的空调回水返回至所述冷热水泵 的入口。 0008 进一步地， 所述储能系统包含储能电池和PCS双向变流器， 所述储能电池通过双向 变流器与配电控制系统双向连接。 0009 进一步地， 所述分布式光伏发电系统包含光伏组件和光伏并网逆变器， 所述光伏 组件通过所述光伏并网逆变器与配电控制系统单向连接。 0010 进一步地， 所述配电控制系统电力输出端与用户侧市政电网连接， 市政电网向用 户供应电力。 0011 进一步地， 所述天然气冷热电多联供系统还包含过滤计量装置、 天然气增压机和 天然气储气罐， 所述过滤计量装置设置在过滤天然气增压机进气端， 市政天然气进气总管 经过滤计量装置与所述天然。

13、气增压机进气端连接， 所述天然气增压机的出气端与天然气储 气罐的进气端连接， 所述天然气储气罐的出气端与微型燃气轮机的进气端连接。 0012 进一步地， 所述天然气冷热电多联供系统还包括电动烟气三通阀， 所述电动烟气 三通阀的入口与所述微型燃气轮机发电机组的烟气出口、 所述烟气余热溴化锂机组的烟气 进口管道连接。 0013 进一步地， 所述烟气余热溴化锂机组和所述空气源热泵机组的冷热水出口与下游 空调用户之间的供水母管上设有能量计。 0014 进一步地， 所述烟气余热溴化锂机组的冷温水泵入口、 空气源热泵机组的冷热水 泵入口与下游空调用户之间的回水母管上， 设有定压膨胀水箱。 0015 本实用。

14、新型的优点在于： 通过将基于微型燃气轮机的天然气冷热电多联供系统、 分布式光伏发电系统、 空气源热泵系统、 储能系统及配电控制系统等有机耦合和优化配置， 组成多能互补智慧能源系统， 针对性小型工业或公共建筑的用能特点和需求， 供应冷、 热、 电等多种能源， 具有突出的技术效果、 经济效益和应用前景， 主要体现在以下几点： 0016 （1） 基于微型燃气轮机冷热电多联供系统的多能互补系统， 具有占地面积小、 布置 安装紧凑灵活、 负荷消纳要求低、 改造难度小等优点， 同时有利于实现系统设备的成撬化、 可移动式， 充分提高用户侧分布式供能系统的集约性、 灵活性； 0017 （2） 通过天然气、 太。

15、阳能、 空气能等多种清洁能源的综合利用， 增强供能系统的可 靠性性的同时， 进一步提高能源综合利用效率， 理论效率达85%以上； 0018 （3） 适应冷、 热、 电多种能源需求， 通过多能互补、 储能调控和削峰填谷， 有效调节 供能系统输出、 适应不同能源负荷的波动性， 同时降低用能成本， 具有良好的经济性； 0019 （4） 通过储能系统与各能源系统有机组合， 可实现削峰填谷、 并离网转换， 降低和 缓冲对电网的波动性影响， 同时可作为微型燃气轮机黑启动电源， 提高系统的稳定性和可 靠性。 附图说明 0020 图1为本实用新型的拓扑图。 0021 附图标记： 0022 1天然气冷热电联供系。

16、统； 2空气源热泵系统； 3分布式光伏发电系统； 4储能系统； 5 说明书 2/4 页 4 CN 212337455 U 4 配电控制系统； 6过滤计量装置； 7天然气增压机； 8天然气储气罐； 9微型燃气轮机发电机组； 10电动烟气三通阀； 11烟气余热溴化锂机组； 12冷温水泵； 13冷却塔； 14冷却水泵； 15空气源 热泵机组； 16冷热水泵； 17能量计； 18定压膨胀水箱； 19储能电池； 20 PCS双向变流器； 21光 伏组件； 22光伏并网逆变器； 23配电控制柜。 具体实施方式 0023 下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的 实施例。

17、是本实用新型一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本实用新型中的实施例， 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， 都属于本实用 新型保护的范围。 0024 本实用新型公开了一种基于微型燃气轮机冷热电多联供的多能互补智慧能源系 统， 如图1所示， 所述智慧能源系统， 包含天然气冷热电多联供系统1、 空气源热泵系统2、 储 能系统3、 分布式光伏发电系统4和配电控制系统5等子系统， 通过有机耦合配置， 实现多能 互补、 多能供应。 0025 所述天然气冷热电多联供系统1包含微型燃气轮机发电机组9、 烟气余热溴化锂机 组11、 冷却塔13、 冷温水泵12和冷却水泵。

18、14， 所述微型燃气轮机发电机组9的电力输出端与 配电控制系统5连接， 所述微型燃气轮机发电机组1的排烟管通过电动烟气三通阀10与烟气 余热溴化锂机组11连接， 微型燃气轮机1产生的烟气余热驱动溴化锂机组11制取空调冷水 或热水， 所述溴化锂机组11的冷温水出口与下游空调用户的供水母管连接， 为下游空调用 户制冷或供热， 下游空调用户的回水返回至冷温水泵12的入口， 所述冷温水泵的出口与所 述溴化锂机组的冷温水进口连接， 所述溴化锂机组的冷却水出口与冷却塔13连接， 冷却水 经过冷却塔13冷却后被冷却水泵14循环送入溴化锂机组， 为所述溴化锂机组11提供循环冷 却水。 0026 所述空气源热泵。

19、系统2包含空气源热泵机组15、 冷热水泵16， 其冷热水出口与下游 空调用户供水母管连接， 下游的空调回水返回至所述冷热水泵16的入口。 0027 所述储能系统3包含储能电池19和PCS双向变流器20， 所述储能电池19通过PCS双 向变流器21与配电控制系统5连接， 通过配电控制系统5与其他电源形式连接， 根据不同电 负载状态可自动选择充电或放电。 0028 所述分布式光伏系统4包含光伏组件21和光伏并网逆变器22， 所述光伏组件21通 过光伏并网逆变器22与配电控制系统5连接。 0029 所述配电控制系统5包含配电控制柜23， 所述配电控制柜23电力输出端与用户侧 市政电网连接， 向用户供。

20、应电力， 同时智能协调、 控制、 保障多种能源系统的耦合运行。 0030 所述天然气冷热电多联供系统1还包含过滤计量装置6、 天然气增压机7和天然气 储气罐8， 所述过滤计量装置6设置在过滤天然气增压机7进气端， 市政天然气进气总管经过 滤计量装置6与所述天然气增压机7进气端连接， 所述天然气增压机7的出气端与天然气储 气罐8的进气端连接， 所述天然气储气罐8的出气端与微型燃气轮机9的进气端连接。 0031 所述天然气冷热电多联供系统1还包含电动烟气三通阀10， 所述电动烟气三通阀 10的入口与所述微型燃气轮机发电机组9的烟气出口、 所述烟气余热溴化锂机组11的烟气 进口管道连接， 可实现紧急。

21、情况下旁通排烟。 说明书 3/4 页 5 CN 212337455 U 5 0032 所述烟气余热溴化锂机组11和所述空气源热泵机组15的冷热水出口与下游空调 用户之间的供水母管上设有能量计17。 0033 所述烟气余热溴化锂机组11的冷温水泵12入口和所述空气源热泵机组的冷热水 泵16入口与下游空调用户之间的回水母管上， 设有定压膨胀水箱18。 0034 在具体实施时， 本智慧能源系统的工艺流程如下： 0035 （1） 市政天然气通过天然气增压机6增压达到一定压力后进入微型燃气轮机发电 机组9燃烧发电， 将化学能转化为电能， 接入配电控制系统5， 并入市政电网， 同时产生约300 的高温烟气。

22、。 0036 （2） 微型燃气轮机发电机组9产生的高温烟气通过电动烟气三通阀10进入烟气余 热溴化锂机组11， 利用烟气余热作为溴化锂机组11发生器热源， 夏季制取7冷水， 冬季制 取60热水， 循环用冷温水泵12设置在冷热水管回水管上； 烟气尾气降温至约100后排入 大气， 当溴化锂机组11故障时， 烟气通过电动三通阀10紧急排烟管排出； 采用冷却塔13为烟 气余热溴化锂机组11提供循环冷却水， 冷却水泵14设在烟气余热溴化锂机组11的冷却水管 回水管上。 0037 （3） 空气源热泵系统2作为系统备用冷热源， 用于系统冷热负荷调峰， 当空调用户 冷热负荷超过烟气余热溴化锂机组的最大供应能力。

23、时， 启动空气源热泵系统。 空气源热泵 机组15利用低品位空气能制取冷水 （夏季） 或热水 （冬季） ， 接入系统空调冷热水母管， 空气 源热泵机组15所耗电力由配电控制柜23提供， 循环用冷热水泵16设置在回水管上。 0038 （4） 储能系统3用于系统电力调峰。 储能电池19通过PCS双向变流器20与配电控制 系统5连接， 配电控制系统5与市政电网连接， 储能电池19夜间用电低谷充电、 白天用电高峰 放电， 削峰填谷， 节约电费。 0039 （5） 分布式光伏发电系统4将太阳能转换为电能， 光伏组件21所发直流电力经光伏 并网逆变器22转换为交流电力， 接入配电控制系统5。 0040 （6。

24、） 微型燃气轮机发电机组9和分布式光伏发电系统2所发清洁电力， 接入配电控 制控制系统5后， 优先由系统用电设备就地消纳， 富余电力并入市政电网； 当系统所发电力 不足或发电机组故障时， 系统所用电力优先使用储能电池19所储存的电力； 仍然不足时， 则 通过市政电网补充； 离网状态下， 储能电池19作为系统的启动电源。 0041 （7） 配电控制系统5可通过利用 “源-网-荷-储” 智慧能源微网管理平台， 根据不同 负荷状态下实现系统的远程协调运行、 能源管理、 自动控制。 0042 最后应说明的是： 以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案， 而非对其限 制； 尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当 理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部 技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本实用新 型各实施例技术方案的范围。 说明书 4/4 页 6 CN 212337455 U 6 图1 说明书附图 1/1 页 7 CN 212337455 U 7 。