[发明专利]工业余能回收系统及其设备容量与运行出力的优化方法

说明书

本发明公开了一种工业余能回收系统及其设备容量与运行出力的优化方法。本发明的优化方法包括：基于模拟的小型工业24h逐时冷、热、电负荷需求情况得到用能负荷数据，包括日热负荷需求数据、日冷负荷需求数据和日电负荷需求数据；基于所述工业余能回收系统，根据能量转换过程分别构建所述余能回收系统中各设备的数学模型；基于用能负荷数据和以最小化年净成本值为目标，采用双层模型优化方法对余能回收系统中所述各设备的容量与24h逐时运行出力进行优化，得到最小化年净成本值、最小化年净成本值对应下的余能回收系统中各设备的容量及其运行出力。本发明能够在考虑余能品位特点基础上，对设备的容量和运行出力同时做出优化。

技术领域

本发明属于工业余能回收领域，具体地说是一种工业余能回收系统及其设备容量与运行出力的优化方法。

背景技术

在工业园区中，基于目前的技术水平，高品位且较易回收的工业余热已经在各生产过程中以及各个工厂间根据能源级别匹配的原则进行了回收利用，但大多数排放到大气中的余热仍然高达200℃，这部分资源可利用潜力巨大，但其回收条件主要取决于系统设计和运行操作方式。

根据能源种类将工业余能资源主要分为以下几类：余热、余压、化学余能、余冷和其他余能(包括动电力余能、重力余能等)。常见的工业余热回收利用方式，有多种分类方式，根据余热资源在利用过程中能量的传递或转换特点，可以将国内目前的工业余热利用技术分为热交换技术、热功转换技术、余热制冷制热技术。越来越多的科研团队开始关注中低温余热的回收利用，为了更好地计算回收余热的价值，以便对回收的乏汽进行定价，乏汽被定义为低压蒸汽(饱和温度低于180℃)，中压蒸汽(饱和温度从180℃到250℃)和高压蒸汽(饱和温度高于250℃)。

回收的余能在传递到终端用户之前，将经历采集、整合和配置等模块，然后根据余能的形式和状态，选择合适的余能回收技术，产生满足用户需求的能量，再经输配系统传达到终端用户，这需要对余能回收技术进行合理选择并进行容量与运行优化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种考虑工业余能品位特点的工业余能回收系统及其设备容量与运行出力的优化方法，以形成利用工业余能供给电、热、冷多能源的整体网络化解决方案。

为此，本发明采用的一种技术方案为：工业余能回收系统，其包括烟气余热锅炉、烟气型有机朗肯循环发电机组、烟气-水换热器、汽-水换热器、蒸汽型有机朗肯循环发电机组、热水型有机朗肯循环发电机组、水-水换热器、蒸汽型吸收式热泵、蒸汽型吸收式冷水机、热水型吸收式热泵、热水型吸收式冷水机和提供工业余能烟气、蒸汽和热水的能源供给端；

对烟气进行利用的设备为烟气型有机朗肯循环发电机组、烟气余热锅炉和烟气-水换热器；对蒸汽进行利用的设备为蒸汽型有机朗肯循环发电机组、汽-水换热器、蒸汽型吸收式热泵和蒸汽型吸收式冷水机；对热水进行利用的设备为热水型有机朗肯循环发电机组、水-水换热器、热水型吸收式热泵和热水型吸收式冷水机。

进一步地，处于余能供冷热电场景下，由烟气余热锅炉、烟气-水换热器和烟气型有机朗肯循环发电机组共同分配余能中的烟气资源，若烟气被烟气型有机朗肯循环发电机组直接利用，则直接产电；若通过烟气余热锅炉则将烟气热量交换至蒸汽中；若经过烟气-水换热器则将烟气热量交换至热水中；交换至蒸汽的热量与原有余能资源中的蒸汽进行整合，进入蒸汽利用模块，通过蒸汽型吸收式冷水机、蒸汽型吸收式热泵和蒸汽型有机朗肯循环发电机组共同分配；交换至热水中的热量与原有余能资源中的热水进行整合，进入热水利用模块，通过热水型吸收式冷水机、热水型吸收式热泵和热水型有机朗肯循环发电机组共同分配；最终由不同有机朗肯循环发电机组和电网共同向用户供电；由不同类型吸收式热泵和电锅炉向用户供热；由不同类型吸收式冷水机和电制冷向用户供冷。