一种耦合太阳能的联合循环电厂多能互补能源站的制作方法

本发明属于联合循环电厂余压、余热利用以及太阳能利用，具体涉及一种耦合太阳能的联合循环电厂多能互补能源站。

背景技术：

1、管网天然气一般以高压形式输送，到达联合循环发电机组时往往需要降压处理，降压过程产生的压力能可考虑回收利用。目前，常用的天然气管网压力能回收利用方式包括发电和制冷两个方面。天然气管网压力能发电的基本原理即利用高压天然气膨胀降压时产生的机械能来驱动发电机发电，制冷则是考虑高压天然气经膨胀降压后温度降低，低温天然气蕴含的冷能，可以利用在制冰、冷库、轻烃分离、橡胶粉碎等多个领域。

2、目前大型f级联合循环机组的余热锅炉排烟温度一般为90℃左右。如电厂使用的天然气含有较少或甚至不含硫，无需考虑余热锅炉的酸腐蚀等问题，相应的余热锅炉排烟露点温度等于烟气的水露点温度。因此，理论上，余热锅炉烟气可降至的极限温度为约60℃(考虑烟气温度应高出露点温度10℃)。如能将排烟中的余热通过增加尾部受热面的方式，转化为热水，并通过热水型溴化锂冷水机组制得空调冷水，实现集中供冷，不仅符合能源梯级利用的目标，也可为电厂带来可观的经济收益。除余热锅炉余热制冷外，直接利用余热锅炉蒸汽制冷，也是增大电厂供冷能力，提升经济效益的有效手段。

3、太阳能光伏板是一种将太阳光直接转化为电能的装置。在缺水的干旱、沙漠等地区建设带有空冷塔的联合循环机组，也可利用太阳能光伏板充分发挥这些地区的太阳能资源优势。空冷塔作为天然气发电厂内的大型设备，具有塔高高、外形面积大等优势，并且空冷塔与厂内其他设备、建筑不同，空冷塔的外墙可随意布置光伏板，并不影响空冷塔的运行。因此可充分利用空冷塔的外墙面积优势，布置光伏板，既可以充分利用太阳能资源，转化为电力，并通过制冷机制得冷能作为冷源补充。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种带水蓄冷装置，充分利用联合循环电厂天然气余压发电、制冷，余热锅炉余热制冷，和光伏发电制冷，并采用余热锅炉蒸汽制冷作为冷源补充的对外供电、供冷的多能互补能源站。

2、本发明采用如下技术方案来实现的：

3、一种耦合太阳能的联合循环电厂多能互补能源站，包括天然气调压模块，天然气余压发电、制冷系统，燃气轮机，余热锅炉烟气余热制冷系统，余热锅炉蒸汽制冷系统，光伏发电制冷系统，水蓄冷系统，以及供冷管道系统；

4、天然气调压模块与天然气余压发电、制冷系统采用并联方式驳接；当天然气余压发电、制冷系统工作时，高压天然气进入天然气余压发电、制冷系统，经过压力能回收后作为燃料进入燃气轮机中；当天然气余压发电、制冷系统检修时，则启动原有天然气调压模块保障供气稳定；

5、其中，天然气余压发电、制冷系统与光伏发电制冷系统发出的电将作为厂内生产或生活用电，当天然气余压发电、制冷系统与光伏发电制冷系统发出的电量大于厂内生产或生活用电时，则多余的电量进入光伏发电制冷系统中进行存储；当天然气余压发电、制冷系统的供冷量超过供冷需求时，使用天然气余压发电、制冷系统进行制冷；当天然气余压发电、制冷系统的供冷量无法满足供冷需求时，使用光伏发电制冷系统作为冷源补充，如上述冷源仍无法满足要求，再使用余热锅炉烟气余热制冷系统作为冷源补充，以满足供冷需求；当天然气余压发电、制冷系统、光伏发电制冷系统和余热锅炉烟气余热制冷系统的供冷量都无法满足供冷需求时，则使用余热锅炉蒸汽制冷系统作为冷源补充，以满足供冷需求。

6、本发明进一步的改进在于，天然气余压发电、制冷系统包括膨胀机、发电机、换热器、天然气余压发电、制冷系统的水泵、辅热器以及调压模块；

7、在正常运行情况下，天然气进入膨胀机中做功，机械功带动发电机发电；天然气通过膨胀机后温度大幅度下降，降温后的天然气进入换热器中，与从水蓄冷系统和供冷管道系统来的12℃的一次温水进行换热；换热升温后的天然气经过调压模块调整至合适的天然气压力，再离开天然气余压发电、制冷系统，进入燃气轮机中；从水蓄冷系统和供冷管道系统来的12℃的一次温水在换热器中换热降温至5℃的一次冷水，经天然气余压发电、制冷系统的水泵进入水蓄冷系统和供冷管道系统，形成制冷循环；

8、当水蓄冷系统完成蓄冷过程后，天然气余压发电、制冷系统产生的冷能将直接供给供冷管道系统，供用冷用户使用；当供冷需求较小或无需供冷时，部分或全部低温天然气进入辅热器，加热升温后，进入调压模块。

9、本发明进一步的改进在于，天然气余压发电、制冷系统发出的电接入厂用电系统作为厂内生产或生活用电。

10、本发明进一步的改进在于，余热锅炉烟气余热制冷系统包括热水型溴化锂制冷机和余热制冷系统的水泵；

11、余热锅炉烟气出口处的凝结水加热器的出口处引出的热水送至热水型溴化锂制冷机中，换热后返回至凝结水加热器的进口处；热水型溴化锂制冷机制得5℃的一次冷水，经余热制冷系统的水泵送至水蓄冷系统和供冷管道系统；从水蓄冷系统和供冷管道系统返回的12℃的一次温水输送至热水型溴化锂制冷机中制冷，形成循环。

12、本发明进一步的改进在于，余热锅炉蒸汽制冷系统包括蒸汽型溴化锂制冷机和蒸汽制冷系统的水泵；

13、余热锅炉中压过热器出口处引出的过热蒸汽送至蒸汽型溴化锂制冷机中，换热后返回至凝结水加热器的进口处；蒸汽型溴化锂制冷机制得5℃的一次冷水，经蒸汽制冷系统的水泵送至水蓄冷系统和供冷管道系统；从水蓄冷系统和供冷管道系统返回的12℃的一次温水输送至蒸汽型溴化锂制冷机中制冷，形成循环。

14、本发明进一步的改进在于，光伏发电制冷系统包括螺杆式制冷机组、冷水输运水泵、空冷塔外墙底部的太阳能光伏板、空冷塔换热器、空冷塔外墙上的太阳能光伏板以及锂电池；

15、空冷塔换热器为布置在空冷塔内的换热器，空冷塔外墙底部的太阳能光伏板以及空冷塔外墙上的太阳能光伏板用于太阳能转化为电能，并驱动螺杆式制冷机组；螺杆式制冷机组将从水蓄冷系统和供冷管道系统返回的12℃的一次温水制得5℃的一次冷水，并通过冷水输运水泵输送至水蓄冷系统和供冷管道系统；天然气余压发电、制冷系统发出多余的电量进入光伏发电制冷系统的锂电池中进行存储，当机组停机时，通过锂电池为厂内生产或生活供电；当供冷需求较小或无需供冷时，通过自控系统，减小或关闭光伏发电制冷系统的制冷量，将光伏发电制得的电量存入锂电池中，供厂内生产或生活使用。

16、本发明进一步的改进在于，水蓄冷系统包括水蓄冷罐和布水器；

17、天然气余压发电、制冷系统、余热锅炉烟气余热制冷系统、光伏发电制冷系统或余热锅炉蒸汽制冷系统产生的5℃的一次冷水经过下部布水器，缓慢从水蓄冷罐底部流入，12℃的一次温水经上部布水器从水蓄冷罐上部被抽出，进入制冷系统降温；当联合循环机组停机时，将启用水蓄冷系统的放冷功能，即水蓄冷系统产生的5℃的一次冷水经过下部布水器流出水蓄冷罐的底部，进入供冷管道系统，返回12℃的一次温水经上部布水器流入水蓄冷罐上部，斜温层在蓄水槽内自上而下逐渐降低，直至完全消失，蓄水槽中充满温水为止。

18、本发明进一步的改进在于，斜温层在水蓄冷罐内自下而上逐渐升高，直至完全消失，罐中全是冷水为止，完成蓄冷过程。

19、本发明进一步的改进在于，供冷管道系统包括供冷管道系统二次水的水泵和供冷管道系统的板式换热器；

20、从天然气余压发电、制冷系统、余热锅炉烟气余热制冷系统、光伏发电制冷系统或余热锅炉蒸汽制冷系统来的5℃的一次冷水进入供冷管道系统，经供冷管道系统的板式换热器换热后，升温为12℃的一次温水返回至制冷系统，形成循环；供冷管道来的7℃的二次冷水，经为供冷管道系统二次水的水泵输送至各用冷用户，升温后形成14℃的二次温水经供冷管道返回至供冷管道系统的板式换热器，形成循环；

21、当联合循环机组停机时，从水蓄冷系统来的5℃的一次冷水进入供冷管道系统，经供冷管道系统的板式换热器换热后，升温为12℃的一次温水返回至水蓄冷系统，形成循环；供冷管道来的7℃的二次冷水，经为供冷管道系统二次水的水泵输送至各用冷用户，升温后形成14℃的二次温水经供冷管道返回至供冷管道系统的板式换热器，形成循环。

22、本发明至少具有如下有益的技术效果：

23、本发明从能源的综合利用和节能减排的角度考虑，提供了一种耦合太阳能的联合循环电厂多能互补能源站，适用于使用管网天然气作为燃料的联合循环电厂。该能源站可充分利用电厂管网天然气的压力能进行发电和制冷，余热锅炉烟气余热进行制冷，同时也利用光伏发电制冷，当以上三种方式供冷不足时，也可采用余热锅炉蒸汽制冷作为冷源补充，实现多能互补，并利用水蓄冷装置将冷能进行存储，实现联合循环机组停机时，冷能的持续利用，达到能源的综合、充分利用。