[实用新型]一种耦合太阳能的天然气分布式能源系统

说明书

技术领域：

本实用新型属于能源利用技术领域，具体涉及一种耦合太阳能的天然气分 布式能源系统。

背景技术：

分布式能源系统是相对于传统集中式供能方式而言的供能系统，分布式能 源系统直接面向用户，按用户的需求就地生产并供应能量，是具有多种功能， 可满足多重目标的能量转换利用系统。与传统集中式供能方式相比，分布式能 源接近用户侧，不需要建设大电网、大热网，避免了能源的远距离输送，可节 省建设投资，并减少了线路损失和运行费用。分布式能源可以有分布式光伏、 分布式风能、天然气分布式能源系统(也称天然气冷热电三联供系统)等多种 形式。天然气分布式能源系统由燃气轮机、余热锅炉、汽轮机、吸收式热泵和 制冷机等设备组成，其兼备发电、供热、制冷等多种能源供应功能，可以有效 实现能源的梯级利用，达到超过70％的能源综合利用率。相比其他分布式能源 系统，天然气分布式能源系统具有能量输出稳定且多样的优势，尤其适合于具 有多种能源需求(电力、热水、冷水、蒸汽等)的工业园区和建筑群。

燃气轮机是天然气分布式能源系统的关键设备，通常为满足燃气轮机对天 然气燃料品质的要求，会在天然气外部管网和燃气轮机之间设置调压站和前置 预处理模块。调压站主要对进厂的天然气进行粗过滤和调压，前置预处理模块 主要包括天然气精过滤和加热单元。天然气温度是燃料品质的关键参数，影响 天然气分布式能源系统的安全和高效运行，主要有两方面原因：一是由于焦耳- 汤普森效应，天然气会在调压站降压过程中降温，容易产生凝析水或使碳氢化 合物液化，会对输送设备造成损伤或使管道外表面结冰，因此燃气轮机厂商均 会要求机组的燃料入口温度在一定范围内，而不同机型的具体要求有所不同， 例如GEPG6581B机组要求燃料入口温度至少超过天然气露点28℃，但最高温 度不超过125℃，GEPG9171E要求燃料入口温度至少超过天然气露点28℃，但 最高温度不超过70℃；二是燃气轮机的热效率和燃烧室的动态特性受天然气温 度影响很大，因此天然气在进入燃烧室之前必须精确控制温度，例如GE采用 DLN2.0+燃烧系统的9F机型(典型如9F.03，9F.05等)，其要求在机组并网之前 采用电加热器进行天然气加热，当机组并网后投入天然气性能加热器，最终使 天然气温度达到额定运行参数185℃。

现有天然气加热技术主要采用电加热、水浴加热、汽轮机抽汽加热、余热 锅炉出口热水加热等方式。这几种加热方式均为高能低用，最终均会消耗高品 位的化石能源，降低了天然气分布式能源系统或联合循环发电系统的能源利用 率。

太阳能是一种清洁、无污染的可再生能源，其开发利用被世界各国公认为 能源战略的重要组成部分。太阳能热利用是太阳能利用的主要方式之一。按照 工质的温度，太阳能热利用可分为低温、中温、高温三种类型。由于太阳辐射 具有分散性强，能流密度低的特点，适合输出得到中低温热源，因此中、低温 热利用是目前太阳能低成本、规模化应用最重要的领域。太阳能集热技术是太 阳能中、低温热利用技术的一种，主要包括真空管集热和平板集热两种方式， 其技术成熟且节能效果显著，现已广泛应用于我国居民热水供应领域。但由于 太阳能存在自身连续性差的特点，难以保证可靠的热源输出，若用于区域供 热，蓄热系统将十分庞大，且由于所输出的热源品位较低，难以获得低成本的 高效利用。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，提供了一种耦合太阳能的 天然气分布式能源系统。该系统以能的梯级利用为原则，通过太阳能集热器产 生中低温热水，加热燃气轮机所需的天然气，使低品位热能进入高温布雷顿循 环，提高了中低温太阳能的应用能级，并与余热利用装置一起满足用户侧终端 热负荷需求，达到可再生能源与天然气分布式能源的优势互补，获得稳定的太 阳能热利用，降低了化石能源的消耗，提高了分布式能源系统的经济性。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案来实现的：

一种耦合太阳能的天然气分布式能源系统，包括燃气轮机发电机组、余热 利用装置、太阳能集热系统、储热水箱、热水用户、蒸汽用户以及天然气加热 器；其中，

燃气轮机发电机组上设置有天然气入口、空气入口以及排气口，天然气加 热器上设置有天然气出入口，天然气加热器的出口连接至燃气轮机发电机组的 天然气入口，燃气轮机发电机组的排气口连接至余热利用装置的排气入口，余 热利用装置上设置有排气排空出口；