本發(fā)明涉及熱電聯(lián)產(chǎn)，尤其涉及一種燃料熱、電、蒸汽耦合的分布式聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著能源需求的不斷增長和環(huán)境問題的日益突出，分布式能源系統(tǒng)逐漸成為解決能源供應(yīng)和環(huán)境保護問題的重要手段。分布式能源系統(tǒng)通過多種能源的協(xié)同利用，能夠提高能源利用效率，減少對傳統(tǒng)化石燃料的依賴，降低溫室氣體排放。

2、現(xiàn)有的分布式能源系統(tǒng)主要包括燃料電池系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)電能和熱能的聯(lián)合生產(chǎn)，但在實際應(yīng)用中仍存在諸多局限性。首先，現(xiàn)有的分布式能源系統(tǒng)多為單一發(fā)電形式的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)電能和熱能的聯(lián)合生產(chǎn)，但在小型或分布式應(yīng)用場景中，其能源利用效率往往受到系統(tǒng)容量的限制，難以達到最優(yōu)狀態(tài)。其次，部分系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生的余熱未能被有效利用，導(dǎo)致能源浪費，增加了系統(tǒng)的使用成本。此外，傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電過程中會產(chǎn)生大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染物，對環(huán)境造成嚴重影響，進一步加劇了全球氣候變化和環(huán)境污染問題。

3、因此，本技術(shù)設(shè)計了一種燃料熱、電、蒸汽耦合的分布式聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)來解決上述的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種燃料熱、電、蒸汽耦合的分布式聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，通過多能互補協(xié)同、余熱多級回收和高效能源轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了能源的高效利用和系統(tǒng)的靈活運行，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的能源浪費、運行成本高和環(huán)境污染等問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種燃料熱、電、蒸汽耦合的分布式聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括：

3、電力系統(tǒng)，包括用于進行發(fā)電的pvt光伏陣列，所述pvt光伏陣列電連接有用于存儲和使用電力的轉(zhuǎn)用組件；

4、燃料電池系統(tǒng)，包括通過電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的燃料電池組件，所述燃料電池組件連通有氫氣生成組件和空氣組件；所述燃料電池組件和所述氫氣生成組件分別與所述轉(zhuǎn)用組件電連接；

5、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，用于吸收所述燃料電池組件、所述空氣組件和所述氫氣生成組件的余熱；

6、軟化水循環(huán)系統(tǒng)，通過熱泵系統(tǒng)吸收所述冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的熱量，軟化水升溫后供所述轉(zhuǎn)用組件和所述氫氣生成組件使用。

7、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)用組件包括蓄電池和變流器，所述變流器分別與所述pvt光伏陣列、所述燃料電池系統(tǒng)和所述蓄電池電連接，對電力進行調(diào)節(jié)后適應(yīng)不同用途的使用。

8、優(yōu)選的，所述燃料電池組件包括不少于一個電池單元，所述電池單元發(fā)電產(chǎn)生的熱量傳遞給所述冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，所述電池單元發(fā)電產(chǎn)生的水通過生成水處理器處理后供所述氫氣生成組件和所述空氣組件使用。

9、優(yōu)選的，所述空氣組件包括空氣增壓器和空氣加濕器，外界空氣經(jīng)過所述空氣增壓器增壓和所述空氣加濕器加濕后進入所述電池單元；所述空氣增壓器產(chǎn)生的熱量傳遞給所述冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，所述生成水處理器的生成水供所述空氣加濕器使用。

10、優(yōu)選的，所述空氣組件包括第一換熱器和第二換熱器，所述電池單元產(chǎn)生的煙氣依次通過所述第一換熱器、所述熱泵系統(tǒng)和所述第二換熱器，將煙氣的余熱傳遞給所述冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和所述軟化水循環(huán)系統(tǒng)。

11、優(yōu)選的，所述氫氣生成組件包括氫氣生成模塊，所述氫氣生成模塊連通有儲氫罐，所述儲氫罐通過氫氣加濕器與所述電池單元連通，所述氫氣加濕器與所述生成水處理器連通，用于對氫氣加濕。

12、優(yōu)選的，所述軟化水循環(huán)系統(tǒng)包括軟化水箱，所述軟化水箱內(nèi)的軟化水通過第三換熱器吸收所述pvt光伏陣列的熱量，然后依次經(jīng)過第二換熱器、第一換熱器和熱泵系統(tǒng)吸熱生成蒸汽，并經(jīng)過第一壓縮機壓縮后形成高溫高壓蒸汽為其他工序供熱。

13、優(yōu)選的，所述熱泵系統(tǒng)包括級聯(lián)熱泵和雙級壓縮機熱泵，所述級聯(lián)熱泵位于所述第一換熱器與所述第二換熱器之間，用于將所述電池單元的煙氣余熱傳遞給所述冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，所述雙級壓縮機熱泵用于將冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的熱量傳遞給軟化水。

14、優(yōu)選的，所述級聯(lián)熱泵包括串聯(lián)設(shè)置的第一空氣熱源泵和第二空氣熱源泵，所述電池單元的煙氣穿過所述第一換熱器后依次經(jīng)過第一空氣熱源泵和第二空氣熱源泵，并將熱量傳遞所述冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。

15、優(yōu)選的，所述雙級壓縮機熱泵包括第三蒸發(fā)器和第三冷凝器，所述雙級壓縮機熱泵通過所述第三蒸發(fā)器吸收所述冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的熱量，并通過所述第三冷凝器將熱量傳遞給軟化水。

16、本發(fā)明公開了一種燃料熱、電、蒸汽耦合的分布式聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果：

17、1.提高能源的利用效率

18、多能互補協(xié)同：本發(fā)明通過融合燃料電池、氫氣制備、光伏發(fā)電等多種能源轉(zhuǎn)化方式，實現(xiàn)了能源的高效協(xié)同利用；燃料電池將氫氧化學(xué)能高效轉(zhuǎn)化為電能與熱能，制氫系統(tǒng)持續(xù)供氫，pvt光伏陣列利用太陽能發(fā)電，實現(xiàn)了多種能源的優(yōu)勢互補，這種多能互補的協(xié)同效應(yīng)不僅拓寬了能源獲取渠道，還顯著提升了能源的綜合利用率，減少了單一能源依賴帶來的風(fēng)險。

19、余熱多級回收：本發(fā)明通過冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)、軟化水循環(huán)系統(tǒng)的協(xié)同作用，實現(xiàn)了對多種設(shè)備余熱的全方位多級回收，熱泵系統(tǒng)將低品位熱能提升為高品位熱能，通過冷卻水循環(huán)系統(tǒng)傳遞給軟化水循環(huán)系統(tǒng)，軟化水循環(huán)系統(tǒng)則將吸收的熱量轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽，用于供熱，這種余熱的多級回收機制不僅減少了能源浪費，還顯著提高了能源利用效率，使得系統(tǒng)的整體能效得到了大幅提升。

20、2.提高經(jīng)濟效益

21、能源自給自足與高效利用：本發(fā)明通過多種能源的協(xié)同利用和余熱回收，實現(xiàn)了能源的自給自足與高效利用，減少了對傳統(tǒng)外部電網(wǎng)、集中供熱和工業(yè)蒸汽的依賴，長期運行下，能夠節(jié)省大量的能源采購成本，帶來可觀的經(jīng)濟效益。

22、降低運營成本：本發(fā)明能夠高效利用多種能源并實現(xiàn)余熱回收，減少了對外部能源的依賴，企業(yè)的運營成本得到了顯著降低，此外，系統(tǒng)的模塊化設(shè)計和靈活運行特性也降低了維護和運營的復(fù)雜性，進一步減少了企業(yè)的運營支出。

23、3.提高系統(tǒng)的環(huán)保性

24、減少溫室氣體排放：本發(fā)明以氫氣為主要燃料的燃料電池組件在發(fā)電過程中僅產(chǎn)生水和少量余熱，相較于傳統(tǒng)的化石燃料發(fā)電方式，幾乎不產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染物，這種清潔的能源轉(zhuǎn)化方式有效減少了溫室氣體排放，助力環(huán)境保護和應(yīng)對氣候變化。

25、降低環(huán)境污染風(fēng)險：本發(fā)明減少了傳統(tǒng)供熱方式帶來的粉塵、廢渣等污染物排放，降低了環(huán)境污染風(fēng)險，改善了周邊生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

26、4.優(yōu)化系統(tǒng)的運行特性

27、系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力強：本發(fā)明各子系統(tǒng)相互配合，具備良好的調(diào)節(jié)能力，轉(zhuǎn)用組件能有效應(yīng)對燃料電池組件和pvt光伏陣列輸出功率的波動，以及用電設(shè)備負荷的變化，確保系統(tǒng)穩(wěn)定供電，使得系統(tǒng)能夠在不同工況下保持高效運行，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

28、精準的溫度控制和供熱量調(diào)節(jié)：冷卻水循環(huán)系統(tǒng)能實現(xiàn)精準的溫度控制和供熱量調(diào)節(jié)，使得系統(tǒng)能夠根據(jù)不同工況和需求靈活運行，進一步提升了系統(tǒng)的運行效率和適應(yīng)性。

29、本發(fā)明通過多能互補協(xié)同、余熱多級回收、能源自給自足與高效利用、減少溫室氣體排放和環(huán)境污染風(fēng)險、以及系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的優(yōu)化，在能源高效利用、經(jīng)濟效益提升、環(huán)保效益顯著和運行特性優(yōu)化等方面具有顯著優(yōu)勢，提升了系統(tǒng)的整體性能，還具有顯著的經(jīng)濟和環(huán)境效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。