[发明专利]分布式发电供热与分散式制冷耦合系统

说明书

一种分布式发电供热与分散式制冷耦合系统：系统集成燃气轮机、余热锅炉、背压式蒸汽轮机等能源设备，及背压供热切换回路、有机朗肯循环机组、供热管网、吸收式机组等功能设备；分季节平衡背压供热量与多组功能设备耗热量：冬季由管网供热至用户端驱动采暖末端；夏季由管网供热至用户端驱动吸收式机组制冷，再驱动空调末端；以构建夏季分布式供热与分散式制冷的耦合系统，取消供冷管网及其投资，大幅降低夏季管网的能量输送成本。

(一)技术领域

本发明涉及分布式能源系统中一种分布式发电供热与分散式制冷耦合系统。

(二)背景技术

在燃气蒸汽联合循环发电装置中，电能分别在两级发电循环中产生：

(1)燃气轮机第一级循环发电，燃气与空气混合后燃烧，生成的高压、高温烟气送入燃气透平中膨胀、做功，推动叶轮旋转并带动发电机转子旋转而产生第一级电力；排出的低压、高温烟气则引入余热锅炉中，回收烟气显热而产生高压、高温的过热水蒸汽。

(2)蒸汽轮机第二级循环发电，过热水蒸汽送入蒸汽轮机中膨胀、做功，推动叶轮旋转并带动发电机转子旋转而产生第二级电力。

因此燃气蒸汽联合循环发电装置的技术优势为：(1)发电效率提高至60％，超过任何单级循环发电效率的最高值40％；因此是目前最高效率发电装置；(2)降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物排放量；(3)为可再生能源发电装置的电压波动，提供可靠、灵活的电力支持。

然而，上述蒸汽轮机循环发电方式如下：

(1)凝汽式蒸汽轮机发电循环：只发电不供热，使得大量凝汽潜热不仅没有充分利用，而且通过冷却塔中循环水份的蒸发而排放环境，既消耗水资源又造成环境热、湿污染；同时使装置复杂、投资增加、可靠性降低、运行费增加，从而导致系统不节能且经济性差。

(2)抽凝式蒸汽轮机热电循环：既发电又供热，其夏季凝汽热量仍然通过冷却塔中循环水份的蒸发而排放环境，因此既消耗水资源又造成环境热、湿污染；而当冬季由蒸汽轮机中间级抽汽供热时，抽汽量减少发电量；该循环装置复杂、投资增加、可靠性降低、运行费增加、不节能、经济性差。唯一的技术优势就是不会影响燃气轮机的循环发电以避免燃气放散。

(3)背压式蒸汽轮机热电循环：既发电又供热，冬季通过提高背压而充分利用大量凝汽潜热来加热循环热水而供热，无需冷却塔，不消耗水资源，无环境热、湿污染；因此装置简单、投资降低、运行可靠、节能显著、运行费低、经济性优异。然而该循环以热定电，因此春夏秋三季无供热负荷时，蒸汽轮机就需停止运行，进而影响燃气轮机发电循环，导致燃气放散。

集中式能源系统遭受灾害攻击时表现脆弱，因此美国公共事业管理政策法于1978年提出“分布式能源系统”的概念，美国能源部1999年提出“电热冷三联产创意”和“电热冷三联产2020年纲领”，与能源管理和储能系统相结合；为不宜建设集中式电站的地区，及输配电网的末端用户提供能源，有效降低电、热、冷的输送损失和输送系统投资，为用户提供高品质、高可靠的清洁能源服务。并于2005年确保行业法规、税收优惠，建立200个示范工程；到2020年，美国50％的新建商业建筑采用电热冷三联产，15％的已建商业建筑改用电热冷三联产。

但是，电热冷三联产创意在实施过程中，供热管网由于采用25℃至50℃的供水/回水温差，因此使得其：流量、循环泵电耗、管道直径、投资等大幅降低。而供冷管网则由于只能采用5℃的供水/回水温差，因此使得其：流量是供热管网的5-10倍、循环泵电耗是供热管网的5-10倍、管道直径是供热管网的2.3-3.2倍、投资是供热管网的2-3倍。