[发明专利]一种混合热动力热泵装置及混合热动力热泵控制方法

说明书

本发明公开了一种混合热动力热泵装置及混合热动力热泵控制方法，包括混合热动力发电机组和热泵机组，混合热动力发电机组包括发动机和发电机，其中二者传动轴相连；热泵机组包括电动机、压缩机和与压缩机吸气管连接的蒸发器，以及与压缩机排气管连接的冷凝器，用于制冷水或制热水；所述发动机、发电机、压缩机和电动机依次串联连接，其中压缩机的传动轴与电动机的传动轴连接；发电机和压缩机的两端均具有向外伸出的传动轴，发电机的传动轴和压缩机的传动轴通过连轴装置相连。该混合热动力热泵装置及控制方法能实现电力和天然气的优势互补，而且有多种运行模式，特别冬季采暖天然气效率要远高于现有的锅炉直接燃烧，具备显著的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及燃气发电和空调领域，尤其涉及一种混合热动力热泵装置及混合热动力热泵控制方法。

背景技术

随着天然气在城市的广泛使用，目前很多地区出现冷-热-电联产的能源站，可以提供制冷、供热（采暖和供热水）以及电力供应，其采用内燃发动机或燃气轮机驱动发电动机发电，发电排出的高温尾气和热水供给吸收式热泵机组来制冷。

对于以夏季集中供冷为主的能源站，其冷负荷远大于供热负荷，必须用所发电再来驱动热泵机组，承担大部分制冷负荷，而吸收式热泵机组仅提供辅助供冷。这种制冷运行模式，燃气热能先转化为机械能，再转化为电能，最后再由电能转化为压缩机的机械能，能源重复转换，效率低，而且系统复杂，占地面积大，只适合大型系统。

此外：公开号为103090590A的中国专利公开了一种混合热动力机驱动螺杆式空气源热泵冷热水单元（申请号为201210527521.3），该方案只是采用单一的混合热动力机驱动螺杆式压缩机，压缩机无电机，不能用电力驱动，功能单一，制冷时，燃气机排出的高品位烟气热能没有利用，不能转化成冷源，燃气制冷效率低。

公开号为106969529A的中国专利中（申请号为201710356192.3），天然气高效制冷装置采用单一的燃气轮机直接驱动压缩机，制冷时，燃气机排出的高品位烟气热能通过吸收式制冷模块回收制冷，燃气制冷效率较高，但是压缩机没有电机单元驱动，只能采用燃气制冷，功能单一，适用范围有限。而且在实际使用工程中，燃气轮机的输出功率较大，往往会采用能产生较大制冷量的离心压缩机，叶轮转速高达一万多转，且内部结构配合精密，因而对压缩机输入传动轴的平稳性，即轴向震动和径向震动要求较高。而燃气轮机运行中可能会出现喘震的现象，直接用燃气动力驱动压缩机将影响压缩机安全运行，反之离心压缩机在低负荷下也会经常出现喘震，反过来也会影响燃气轮机的安全运行。

公开号为 1776328的中国专利公开了一种混合动力燃气热泵空调及操作方法（申请号为200510122835.5），该方案中，也采用电动机和混合热动力机混合驱动压缩机，并提到了混合动力装置采用串联方式和并联方式，该技术方案所谓的串联方式，是采用的一种电气和控制逻辑上的串联，即先用发动机发电，再用电机驱动压缩机，发动机和压缩机并无直接的机械连接；而其中并联方式指：发动机可独立带动压缩机，电动机也能独立带动压缩机，然后又可联合驱动压缩机。因此发动机与压缩机，电动机与压缩机之间，分别有独立的机械连接结构，然后再在一起并联，结构复杂，所以说明书里也提到：“并联式混合动力结构复杂，该发明不采用”。

公开号为1862947的中国专利公开了一种基于恒转速的燃气热泵独立供能系统（申请号为200610014290.0），该系统中，混合热动力机可以同时驱动压缩机和发电机，根据附图，其结构也为直连方式，但是混合热动力机设置在压缩机与发电机之间，压缩机只能采用混合热动力机驱动，不能采用电机驱动，功能单一。

因此，有必要设计一种混合热动力热泵装置及混合热动力热泵控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种混合热动力热泵装置及混合热动力热泵控制方法，该混合热动力热泵装置及混合热动力热泵控制方法灵活性好，占地面积小，易于实施，可让燃气和电力完美地实现优势互补，同时双能源体系更具战略安全性。