[发明专利]基于太阳能光热利用的风光储孤岛型冷热电联供系统

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源利用领域，涉及一种基于太阳能光热利用的风光储孤岛型冷热电联供系统。

背景技术

能源是人类生存和发展的物质基础，是制约经济持续稳定发展的重要因素。近年来，随着社会经济和人口总量的快速增长，常规能源短缺、温室气体排放和环境污染等问题日趋严重。特别是在我国，由于以化石能源占主体地位的不合理能源结构长期存在，导致我国在能源供应、环境保护、应对气候变化方面的压力日益增大。因此能源利用迫切需要向绿色能源转型，对可再生能源的开发与利用是缓解当前能源与环境问题的重要措施。

我国拥有辽阔的陆地面积和海洋面积，但各地经济发展极不均衡，对远离经济发达地区的西部贫困牧区、山区和边远农村，以及远离海岸线的诸多海岛而言，要形成统一强大的供配电网络需要巨大的投资和漫长的建设周期，能源供应问题严重制约了这些地区的经济发展。根据我国风能、太阳能等的资源分布情况，这些边远的牧区、山区、农村及海岛具有丰富的可再生能源，因此，利用清洁可再生能源的多能互补系统作为孤岛型供能系统来实现这些地区的能源供应是一种合理的能源利用方式。可再生能源的类型较多，但因太阳能、风能等资源总量大、分布广泛，且存在时间分布上的天然互补性，组成多能互补系统具有最佳的匹配性能，可提高供能系统的可靠性。目前国内外关于可再生能源的多能互补孤岛系统的研究主要是围绕风能、太阳能的综合利用所展开，但可再生能源受天气条件制约，具有随机性和波动性，因此必须引入储能装置组成风光储孤岛型联合供能系统，来保证能量输出的连续性与稳定性。

现阶段基于可再生能源的风光储孤岛型联合供能系统的主要配置形式为“风力机-光伏-储能装置”，这种类型的系统存在以下主要问题：首先，太阳能利用均采用光伏发电方式，而太阳能光热利用的相关研究工作较少。光伏发电系统与风力发电系统均为独立系统，互补联合系统只利用了风能和太阳能在时间分布上的互补性，而没有将这两种能源深度交叉整合利用，因而能源利用效率不高。其次，孤岛型供能系统应该具有能量供应多元化的能力，而现有风光储互补孤岛型联合供能系统为多能输入、单能（电能）输出类型的系统，仅为用户提供电能，而冷能、热能的供给需要由电能来转化，存在高品位电能到低品位热能的能量转化过程，造成能源的浪费，不符合能源梯级利用的原则。

有鉴于此，本发明创造涉及一种基于太阳能光热利用的风光储孤岛型冷热电联供系统来实现风能与太阳能资源深度交叉整合利用和孤岛系统能源供给形式的多元化。该风光储孤岛型冷热电联供系统为多能输入-多能输出系统，即采用风能、太阳能等可再生能源为输入，为用户提供电能、冷能和热能供应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于太阳能光热利用的风光储孤岛型冷热电联供系统，实现风能与太阳能的深度交叉整合利用及孤岛系统能源供给形式多元化，本发明遵循能的梯级利用原则，有效提高可再生能源的利用效率，对于改善能源消费结构、减少环境污染、保护生态环境、促进经济发展等方面具有重要的科学意义和工程应用价值。

本发明提供了一种基于太阳能光热利用的风光储孤岛型冷热电联供系统，包括风能转换系统、太阳能集热系统、微型压缩空气储能系统，以及蓄热系统；所述风能转换系统通过电能控制与调度系统为用户提供电能，所述电能控制与调度系统的输出端还与微型压缩空气储能系统相连；所述蓄热系统以导热油为蓄热材料，包括冷态导热油和热态导热油；当风速较高时，风能转换系统产生的多余电能驱动多级压缩机将空气从大气压压缩至较高压力等级，储存进压缩空气储存管道中，并将压缩过程中的热回收至蓄热系统，此时，冷能和热能供应由泵送的热态导热油经分流后，进入吸收式制冷系统和制热系统来实现；当风速较低时，压缩空气从蓄热系统吸热后进入透平膨胀做功，以弥补电能需求的缺口，此时用户的冷能与热能需求由热态导热油来提供。

作为本发明的优选实施例，所述微型压缩空气储能系统包括发电/电动机、分别通过第一离合器和第二离合器与发电/电动机相连的压缩系统和膨胀系统相连，所述压缩系统和膨胀系统通过所述压缩空气储气管道相连；所述压缩系统采用多级压缩、级间、级后冷却；所述膨胀系统采用多级膨胀，中间再热。