[发明专利]一种可再生能源冷热电微网系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及可再生能源发电技术领域，特别是一种多种能源驱动的可再生能源冷热电微网系统及控制方法。

背景技术

1、冷热电微网系统是建立在能量梯级利用和各微源相互协调运行的基础上，多能源形式相互配合，可同时向用户提供冷、热、电三种能量，不仅可以提高系统的运行效率，减少能源浪费，还可以大大提高系统运行的稳定性。

2、我国冷热电联供系统大多利用燃气轮机作为原动机，但当容量较小时(如30kW～50kW等级)，内燃机相比微型燃气轮机无论是在效率和性能上还是在成本上都具有明显的优势。内燃机发电机组的电效率一般在30％以上，明显高于燃气轮机，运行负荷特性好，价格低廉，启动迅速，易于国产化和大规模推广。因此，内燃机在小型分布式供能系统中具有得天独厚的优势和广泛的应用前景。

3、用内燃机作为原动机驱动同步发电机发电，会有约三分之二的能量转化为热量依附于烟气和缸套水之中。如果仅仅考虑电能的使用，高温烟气和缸套热水中的热量排放于环境之中，则造成大量热能浪费。而冷热电联供系统可以利用内燃发电机组产生电能，配合使用余热回收装置、溴化锂吸收式制冷机等，充分利用内燃机排出的高温烟气和缸套热水产生冷水和热水，满足用户冷、热、电负荷需求。

4、通过对现有专利进行检索，发现公布号为CN 103034204A的发明专利：一种冷热电联供系统及调度方法，该系统由以天然气为燃料，采用燃气轮机驱动发电机供电，由电空调、蓄冰空调供冷，余热回收装置供热。该系统能量来源单一，配置容量时若考虑峰值负荷，存在系统配置冗余问题；缺少储热装置，电热完全耦合，容易造成能源的浪费；采用电制冷方式，夏季时热负荷需求较小，大量热能被浪费，系统能源利用率较低。公开号CN101055121A的发明专利，微型分布式太阳能驱动冷热电联供系统，其热能主要来源于太阳能集热器，系统受天气因素制约，有效运行时间较短。

通过对现有系统和专利的分析，目前冷热电联供系统，供能单元主要是燃气轮机、内燃机或太阳能集热器。然而采用太阳能集热器作为热量来源，系统受天气因素制约严重，无法保证系统的运行时间和能量稳定输出。而单一的燃气轮机或燃气内燃机做系统原动机，系统通常采用“以热定电”或“以电定热”模式。由于内燃发电机组电、热输出具有强耦合性，无论采用何种运行模式，都无法保证电、热的全部利用。并且两种模式都需要实时调整燃气轮机或内燃机出力，因此系统可靠性较差，机组不能始终运行于高效区，能源利用率较低，而且还会影响内燃机寿命。

目前的微电网系统大多仅仅考虑电能的控制和使用，然而仅由光电、风电、储能组成的微网系统受天气影响较大，若不能上网，还会造成电能的浪费。而配置内燃发电机单元的微网系统往往不考虑余热回收，造成大量热能损失。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种可再生能源冷热电微网系统及控制方法，利用太阳能、风能与清洁燃气发电相结合，配置换热器、溴化锂吸收式制冷机、储热、储冷水箱等，通过各系统单元的相互配合，为负荷提供冷、热、电三种形式的能源，有利于系统运行的稳定性与经济性，保证系统的可靠运行。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可再生能源冷热电微网系统，包括：电模块和冷/热模块；所述电模块连接在交流母线上，冷/热模块由储热水箱作为能量中转装置；系统能够根据实际需要运行于冷热电三联供运行模式或者热电联供模式；

所述电模块包括：太阳能发电系统、风力发电系统、燃气内燃发电系统、蓄电池组以及可变功率电储热水箱Ⅰ和可变功率电储热水箱Ⅱ；太阳能发电系统依次串联DC/DC变换器和DC/AC变换器后接入交流母线，风力发电系统依次串联AC/DC变换器和DC/AC变换器后接入交流母线，燃气内燃发电系统直接接入交流母线，蓄电池组经双向DC-AC变换器后接入交流母线，可变功率电储热水箱与交流母线相连，交流母线经PCC与配电网相连接。

所述冷/热模块包括：太阳能集热器、燃气内燃机、可变功率电储热水箱Ⅰ、可变功率电储热水箱Ⅱ、储冷水箱、烟-水换热器、水-水换热器Ⅰ、水-水换热器Ⅱ、蓄水池以及热水型溴化锂制冷机；燃气内燃机与烟-水换热器和水-水换热器Ⅰ分别连通，所述烟-水换热器和水-水换热器Ⅰ分别与可变功率电储热水箱Ⅰ和可变功率电储热水箱Ⅱ连通，所述太阳能集热器与蓄水池连通后，分别与烟-水换热器、水-水换热器Ⅰ、可变功率电储热水箱Ⅰ和可变功率电储热水箱Ⅱ连通；