[发明专利]一种微型生物质与太阳能热电联产系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可调运行模式的高效微型生物质与太阳能热电联产方法，属于可再生能源技术、微型分布式能源技术领域。

背景技术

微型分布式能源系统是以小规模、小容量、模块化、分散的方式布置在用户端的供能系统，供能功率小于100千瓦。该系统具有减少一次能源消耗，极大降低输配电损耗和输配电成本，系统成本低廉等优点，受到世界各国的重视，特别适合于人口密度低的边远山区、农场、林场、独栋建筑等人居环境。

当前，分布式供能技术及装备主要被欧美及日本等发达国家所垄断。美国是最早发展分布式供能系统的国家之一。欧洲的分布式供能发展水平据世界领先，其中丹麦的分布式供能发电量占到国内总发电量的52%，远远高于世界平均水平。日本的分布式热电（冷）联供系统是仅次于燃气、电力的第三大供能方式。

在我国，《国家中长期科学和技术发展规划》将分布式供能技术作为与氢能、核能等并列的4项能源领域前沿技术。与发达国家相比，然而我国分布式供能技术处于起步阶段，还存在诸多需要完善之处，如系统适应性差、循环效率不高、核心设备技术不完善等问题，亟需加快相关工艺、技术和装备的研发。

目前诸多的微型分布式供能工艺中，生物质与太阳能热电联产由于充分结合了可再生能源的优点，成为世界各国发展的重点。然而目前已有的工艺系统仍普遍存在问题，如：(1)设备的环境适应性较差，由于生物质分布不均，以及太阳光强度随季节、时间、地域的变化，现有的系统都很难做到生物质能与太阳能的灵活匹配；(2)系统效率较低，设计良好的微型分布式能源系统，其理论发电效率可达20%～25%，热电总效率可达70%～80%，目前我国目前的发电效率仅约为10%，尚有巨大的技术提升空间和市场发展潜力。

为此，本专利提出的高效微型生物质与太阳能热电联产方法，具备灵活可调的运行方式（太阳能热电联合循环、生物质热电联循环、及生物质与太阳能热电联合循环）提高了可再生能源系统的环境适应力，使其可以应用于不同气候的广大地区，且不受季节、昼夜等时间因素的制约。此外，本专利采用有机工质朗肯循环取代常规的蒸汽/制冷剂朗肯循环，不但明显提高系统效率，确保设备运行的稳定性，也实现了该系统对环境的零破坏。

发明内容

技术问题：本发明提出一种微型生物质与太阳能热电联产系统及方法，解决太阳能与生物质能在单独应用时的低效率和低稳定性等问题，同时提高可再生能源系统的效率，降低设备成本并实现可再生能源系统分布化和小型化。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种微型生物质与太阳能热电联产系统，该系统包括传热流体循环回路、与传热流体循环回路相通的有机工质循环回路、分别与有机工质循环回路相连通的发电系统和供热系统；其中，

热流体循环回路和有机工质循环回路共用过热器和蒸发器；供热系统和有机工质循环回路共用冷凝器。

优选的，传热流体循环回路中，包括由传热流体管路依次连接的生物质锅炉装置、太阳能热吸收转化装置、传热工质流量计、过热器、蒸发器和传热工质循环泵，其中，

生物质锅炉装置的出口与太阳能热吸收转换装置的进口相连，太阳能吸收热转化装置的出口与传热工质流量计的进口相连，传热工质流量计的出口过热器的进口相连，过热器的传热工质输出口与蒸发器的传热工质输入口相连，蒸发器的出口与传热工质循环泵的进口相连，传热工质循环泵的出口与生物质锅炉装置的进口相连；在生物质锅炉装置的进口和出口分别设有第四阀门和第三阀门，在太阳能热吸收转化装置的进口和出口分别设有第二阀门和第一阀门；

有机工质循环中，包括由有机工质管路依次连接的过热器、监视窗口、微型膨胀机、回热加热器、冷凝器、有机工质储液罐、有机工质循环泵、有机工质流量计、有机工质流量计、回热加热器和蒸发器；其中，

过热器的出口与监视窗口的进口相连，监视窗口的出口与微型膨胀机的入汽口相连，微型膨胀机的出汽口分别与交流发电机和回热加热器的第一进口相连，回热加热器的第一出口与蒸发器的第一进口相连；回热加热器的第二出口与冷凝器的第一进口相连，冷凝器的第一出口与有机工质储液罐的进口相连，有机工质储液罐的出口与有机工质循环泵的进口相连，有机工质循环泵的出口与有机工质流量计的进口相连，有机工质流量计的出口与回热加热器的第二进口相连；

发电系统包括交流发电机、与交流发电机连接的变压器；

供热系统包括冷凝器、回水泵和热用户；其中，回水泵的出口与冷凝器第二进口相连，冷凝器的第二出口与用户相连，回水泵的进口与用户相连。

优选的，在传热流体循环回路中循环的传热流体为导热油或水。