[发明专利]集成式综合动力装置

说明书

本发明是综合转化利用常规与可再生及替代能源集电热冷联产和产供储用综合优化运行与发展机制于一体的集成式综合动力装置。

本发明属于电热冷联产型能源综合转化利用高新技术装备。

人类社会自十八世纪英国产业革命后，一次能源进入了以化石能源为主的时代。在能源转化利用领域，从十九世纪末期电力工业出现后，基本沿用了以直接燃烧化石能源为基础、凝汽式火电厂为主导的热电分产分供技术路线，导致各类凝汽式发电机组、供热锅炉和热水器、电力制冷机和空调器，应急调峰发电机组的快速普及以及蓄能削峰填谷和负荷转移技术的发展。目前地区性电网供电热效率为35％左右，新一代脱硫脱硝燃煤发电效率已达40％，燃气蒸汽联合循环电厂的效率可达50％，整体煤气化联合循环电厂的效率已达44％。跨地区电力联网的发展，还带动了水电、核电、可再生和新能源发电以及资源综合规划、能源系统互联网智能化监控管理等现代能源技术的发展。因此，至今热电分产技术路线仍占主导地位，同时，在十九世纪末期，旨在发展按质、高效、梯级用能的经典热电联产和热泵制冷供热技术，亦随电力的应用而相继问世并实用化，发展至今商业化的联产技术装备已从汽轮机热电联产机组、电力压缩式热泵机组发展到包括内燃机、燃气轮机和燃气蒸汽联合循环在内的发动机热电联产机组、发动机热泵机组及余热型和直燃型吸收式热泵机组等多种类型。由于热电联产综合热效率可达60～85％，比热电分产方案节能30～60％，而电力和发动机热泵供热的一次能源总热效率已达105％和160％，比锅炉供热节能30～100％。因此，于二十世纪中后期，它们在工业与民用总能系统和区域集中供热供冷领域获得了广泛应用。前苏联热电联产占其火电装机总容量的35％，供电煤耗降为328g/kwh，成为当时世界上供电煤耗最低的国家，九十年代丹麦和荷兰的热电联产发电量已占其火电总发电量的30％和70％，据国际能源署热泵中心计算，目前世界上大约有4500多万台民用与工业热泵机组，全部投入使用能为全球减排CO₂12亿吨即6％，不久的将来，热泵减排CO₂的潜力可达16％左右，目前日本的超级热泵冷热联供性能泵数已达8.2的世界先进水平。显然热电联产和热泵技术的普及应用，具有显著的资源、环境、经济和社会效益，我国的《节约能源法》已将热电冷联供列为通用节能技术和优先发展领域。

不言而喻，热电分产和热电联产技术从其问世到普及应用都经历了漫长的过程，都是我们先辈创造性劳动和智慧的结晶。二十世纪的实践表明，两种技术方案的相互渗透、优化组合和融为一体已经并将继续为推动现代社会生产力的空前快速发展为人类社会的科学进步与文明作出前所未有的历史性贡献。

但是，从可持续发展的理论和战略高度来审视，现有的热电分产和联产技术装备还存在着不足乃至是严重的弊端。其一、大多数的一次能源是以化石能源为基础的，显然同现代社会实行以可再生与新能源和清洁燃气为基础以电力为中心的能源发展战略，保护地球生态环境和资源永续利用的时代要求不相容；其二、现有的电热冷转化利用技术装备由于其特定功能，运作方式和谐时性能的局限性，已不能适应现代社会终端用能电热冷需求并存的特点和整个用能周期负荷变化的谐时匹配要求，以致不能经济有效地为终端能源用户提供低成本的全能绿色能源服务，也不能为社会整体能源系统提供全方位多用途的综合性能源服务，实现能源系统的资源与效益共享，促进传统能源向可持续变革；其三、电热冷转化利用的相互分离，必然导致能源系统的产供储用环节的脱节和复杂化，而违背按质、洁净、高效、梯级、综合转化利用常规与可再生及替代能源的时代技术准则，既不利于以终端用能和服务为导向，因地制宜地综合优化供求方能源结构，实行多能互补共齐各得益彰的燃料与动力资源多样化能源开发利用方针，又不利于为现代建筑和社区乃至社会整体发展以电力为中心的电热冷综合、系统和谐时匹配转化利用，也不利于优化配置、合理利用当地和外来能源资源，达到从能源开发、加工转化、输配储存直到终端用能全过程的能源效率最高，环境污染最小，建造投资最省，使用能耗费用最低，实现最佳技术经济、资源环境效益和社会整体能源的最大利用价值。

综上所述，为了适应现代社会的需求，符合时代技术与经济的特点，满足现代文明社会可持续发展的需求，亟需融高效清洁的常规能源与可再生及替代能源技术于一体，实行传统热电分产和经典热电联产技术的渗透融合、优化重组和技术更新，以期挖掘能源系统潜在的技术更新、资源环境和经济社会效益，取得最佳的一次投资与运营成本效益。