[发明专利]一种冷热电联产与有机朗肯循环联合系统

说明书

本发明涉及一种冷热电联产与有机朗肯循环联合系统，包括冷热电联产装置和与冷热电联产装置相连的有机朗肯循环装置，所述有机朗肯循环装置还与变频控制装置连接；所述变频控制装置包括相互连接的变频控制模块和电动机，所述变频控制模块与工频电网连接，所述电动机与有机朗肯循环装置连接。与现有技术相比，本发明具有热电输出动态可调、能源利用率高、控制灵活性强以及运行成本低等优点。

技术领域

本发明涉及分布式能源系统领域，尤其是涉及一种冷热电联产与有机朗肯循环联合系统。

背景技术

冷热电联产系统(CCHP)是分布式能源系统的一种常见应用形式，通常遵循能源梯级利用的原则，在发电的基础上能够有效利用系统余热进行供暖或制冷，从而提高一次能源利用率。

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,简称ORC)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，由换热器、膨胀动力机、冷凝器和工质泵四大部分组成；其主要特点是可以利用低品位余热发电。有机工质在换热器中从余热流中吸收热量，生成具有一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入膨胀动力机械膨胀做工，从而带动发电机发电。从透平排出的蒸汽在冷凝器中向冷却水放热，凝结成液态，最后借助工质泵重新回到换热器，如此不断循环。CCHP系统确立其高能效优势的关键着眼点即为余热的充分利用。为此，在热负荷较低时段，CCHP系统的利用率将大为降低。利用CCHP系统的热回收装置将余剩热量回收并传递给有机朗肯循环系统，不仅提高了系统的能源利用率，而且可以一定程度上从供给侧调节热电比，以适应需求侧热、电负荷的动态变化。

现有技术中，公开号为CN105569751A的中国专利提出了一种基于热能梯级利用的高效冷热电联供系统，配置高压侧蒸汽朗肯循环-低压侧有机朗肯循环和吸收式制冷循环的复合装置，通过阀门切换合理分配能量，并通过回热设计减少工质在中间换热器的传热温差，减少不可逆损失。公开号为CN104929806A的中国专利公开了一种带有有机朗肯循环余热回收发电的燃气内燃机热电联产系统，包括内燃机组及与内燃机组配套连接的两套ORC发电和热水回收组件，针对燃气内燃机组的不同品味余热(烟气余热、缸套水余热)的特性进行合理分配利用。虽然这些方法使CCHP系统的能量利用率在一定程度上得到了提高，但在某些方面仍存在一定的局限：

(1)未能从供需两侧综合考虑能量利用效率。由于用户侧热、电负荷随季节、天气、节假日等因素变化较大，导致国内分布式能源系统长期低效运行。为此，有必要确立一种通过热、电间相互转换，实现供给侧热电比灵活可调，以适应需求侧热、电负荷动态变化的方法。

(2)既有的方法大多停留在对ORC系统热力学性能的静态描述，侧重于探讨ORC的余热回收功能，而忽略了通过构建联合循环系统所形成的热电比可调的外延功能。为此，有必要将ORC系统进行改进，使其更好的适应联合循环系统，进而可以通过调节ORC系统以达到CCHP-ORC系统热、电输出动态可调的目的。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种冷热电联产与有机朗肯循环联合系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种冷热电联产与有机朗肯循环联合系统，包括冷热电联产装置和与冷热电联产装置相连的有机朗肯循环装置，所述有机朗肯循环装置还与变频控制装置连接。

优选地，所述变频控制装置包括相互连接的变频控制模块和电动机，所述变频控制模块与工频电网连接，所述电动机与有机朗肯循环装置连接。

优选地，所述变频控制模块包括变频器、控制器和用户侧能耗采集器，所述变频器分别与工频电网、控制器和电动机连接，所述控制器与用户侧能耗采集器连接，所述用户侧能耗采集器设置于冷热电联产装置的输出端，用于监测用户侧的电量负荷和热负荷。

优选地，所述变频控制装置还包括保护组件，所述保护组件设置于变频控制模块两端，并与变频控制模块连接。