本發(fā)明屬于新能源供熱，涉及新能源耦合低溫發(fā)電與余熱利用工業(yè)蒸汽供應系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球范圍內(nèi)對可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護意識的增強，大力發(fā)展以風能、太陽能為主的可再生能源已成為共識。作為清潔能源的主力軍，風能與太陽能確實在減少溫室氣體排放、促進能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型方面發(fā)揮著舉足輕重的作用。然而，在現(xiàn)階段的實際使用過程中，這兩種能源均面臨著一系列挑戰(zhàn)和問題，這在一定程度上限制了它們的廣泛應用和高效利用。太陽能作為一種幾乎無窮無盡的能源，其優(yōu)勢在于清潔、無污染，且在全球范圍內(nèi)分布廣泛。但太陽能的獲取高度依賴于日照條件，這導致了幾個顯著的問題。首先，太陽能僅在白天存在，夜晚無法直接利用，這使得太陽能的供應在時間上存在不連續(xù)性。其次，太陽能的發(fā)電效率極易受到云遮蔽、陰雨天氣以及季節(jié)變化的影響，呈現(xiàn)出較大的不穩(wěn)定性。在云層密集或陰雨連綿的地區(qū)，太陽能的收集效率會大幅下降，從而影響整個能源系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。風能同樣是一種潛力巨大的清潔能源，具有資源分布廣泛、開發(fā)成本低等優(yōu)勢。但風能同樣面臨著一些固有的挑戰(zhàn)。一方面，風能資源在一天之內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的晝夜差異，夜晚的風力往往比白天更為強勁，這種時間上的不匹配給能源調(diào)度和存儲帶來了額外的難度。另一方面，風速本身具有高度的波動性和不確定性，時高時低，這種不穩(wěn)定性使得風能發(fā)電的輸出功率難以預測和控制，進而影響了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。以上因素共同作用，使得新能源在利用過程中出現(xiàn)了利用效率低、供能功率不穩(wěn)定的情況。這不僅增加了能源系統(tǒng)的運行成本和維護難度，還限制了分布式新能源能源系統(tǒng)在生產(chǎn)運營中的廣泛應用。

2、供熱行業(yè)目前主要含供暖與供工業(yè)蒸汽兩種方式，工業(yè)蒸汽售價高但參數(shù)也高，新能源往往難以制取高參數(shù)蒸汽，達到制取標準也需要大幅增加投資造價，導致供熱成本升高，甚至出現(xiàn)成本倒掛的現(xiàn)象，難以實現(xiàn)項目盈利，是新能源供工業(yè)蒸汽技術(shù)路線發(fā)展的主要受制因素，如何將克服風光新能源的間歇性與不穩(wěn)定性影響，并將其應用到工業(yè)蒸汽供熱的領(lǐng)域中，降低供熱成本，實現(xiàn)靈活高效供熱是新能源應用新發(fā)展方向，同時還可以清潔供熱方式替代傳統(tǒng)化石能源供熱，降低生產(chǎn)制造過程中的污染物排放，實現(xiàn)清潔低碳、經(jīng)濟節(jié)能的產(chǎn)業(yè)鏈。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種新能源耦合低溫發(fā)電與余熱利用工業(yè)蒸汽供應系統(tǒng)及方法，解決了風光新能源的間歇性與不穩(wěn)定性影響，并將其應用到工業(yè)蒸汽供熱的領(lǐng)域中，降低供熱成本，實現(xiàn)靈活高效供熱是新能源應用新發(fā)展方向，同時還可以清潔供熱方式替代傳統(tǒng)化石能源供熱，降低生產(chǎn)制造過程中的污染物排放，實現(xiàn)清潔低碳、經(jīng)濟節(jié)能的產(chǎn)業(yè)鏈。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種新能源耦合低溫發(fā)電與余熱利用工業(yè)蒸汽供應系統(tǒng)，包括，

4、太陽能集熱環(huán)路，有機朗肯循環(huán)發(fā)電環(huán)路，工業(yè)蒸汽供應系統(tǒng)以及吸收式熱泵單元；

5、所述太陽能集熱環(huán)路單元包括依次連接的低溫儲熱罐、低溫集熱泵、槽式太陽能集熱器、高溫儲熱罐以及高溫集熱泵；

6、所述有機朗肯循環(huán)發(fā)電環(huán)路包括依次連接的第一蒸發(fā)器、動力機、第一冷凝器以及壓縮機，所述壓縮機依次與動力機與第一發(fā)電機連接；

7、所述高溫集熱泵的出口分別與第一蒸發(fā)器的高溫水進口與吸收式熱泵單元的高溫側(cè)連接，所述第一蒸發(fā)器的低溫水出口與吸收式熱泵單元的低溫側(cè)連接至低溫儲熱罐的進口；所述第一冷凝器的循環(huán)水側(cè)與吸收式熱泵單元的循環(huán)水側(cè)連接。

8、優(yōu)選的，所述吸收式熱泵單元包括發(fā)生器、第一膨脹閥、熱交換器、吸收器、工質(zhì)泵、第二冷凝器、第二膨脹閥以及第二蒸發(fā)器；

9、所述發(fā)生器的蒸汽側(cè)出口依次與第二冷凝器的凝結(jié)水側(cè)、第二膨脹閥、第二蒸發(fā)器的水蒸汽側(cè)和吸收器的水蒸汽側(cè)進口連接；

10、所述發(fā)生器的濃溶液出口依次與膨脹閥、熱交換器的濃溶液側(cè)以吸收器的濃溶液進口連接；

11、所述吸收器的稀溶液出口依次與熱交換器的稀溶液側(cè)、工質(zhì)泵和發(fā)生器的稀溶液進口連接；

12、所述發(fā)生器的高溫水進口與所述高溫集熱泵的出口連接；

13、所述發(fā)生器的低溫水出口連接至低溫儲熱罐的進口。

14、優(yōu)選的，所述第一冷凝器的循環(huán)水側(cè)與第二蒸發(fā)器的循環(huán)水側(cè)連接，所述第一冷凝器的循環(huán)水側(cè)出口管路上設置有循環(huán)水泵。

15、優(yōu)選的，所述工業(yè)蒸汽供應系統(tǒng)包括除鹽水供應管線、工業(yè)蒸汽供應管線、電鍋爐以及風力發(fā)電機；

16、所述電鍋爐分別與風力發(fā)電機和第一發(fā)電機電連接；

17、所述電鍋爐的出口連接至工業(yè)蒸汽供應管，所述冷凝器的除鹽水出口與電鍋爐的進口連接，所述除鹽水供應管線與吸收器的除鹽水側(cè)進口連接，所述吸收器的除鹽水側(cè)出口與第二冷凝器的除鹽水進口連接。

18、優(yōu)選的，所述太陽能集熱環(huán)路的內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)為水。

19、優(yōu)選的，所述有機朗肯循環(huán)發(fā)電環(huán)路的內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)為有機物。

20、優(yōu)選的，所述吸收式熱泵單元的內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)為溴化鋰溶液。

21、優(yōu)選的，所述工業(yè)蒸汽供應系統(tǒng)的內(nèi)部循環(huán)為水和蒸汽。

22、優(yōu)選的，所述壓縮機、動力機與第一發(fā)電機通過聯(lián)軸器連接。

23、一種新能源耦合低溫發(fā)電與余熱利用工業(yè)蒸汽供應系統(tǒng)的工作方法，包括，

24、低溫水進入太陽能集熱器中吸收太陽能加熱至高溫，進入高溫儲熱罐中，高溫集熱泵依據(jù)工業(yè)蒸汽供應系統(tǒng)中的工業(yè)蒸汽需求量與發(fā)電量調(diào)節(jié)頻率，控制高溫水分別進入有機朗肯循環(huán)發(fā)電環(huán)路的第一蒸發(fā)器中，驅(qū)動有機朗肯循環(huán)發(fā)電環(huán)路和吸收式熱泵單元提取余熱加熱除鹽水，有機朗肯循環(huán)發(fā)電環(huán)路中的有機工質(zhì)被高溫水蒸發(fā)，進入動力機中驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，吸收式熱泵單元的出口乏汽進入冷凝器中凝結(jié)放熱將熱量傳遞給循環(huán)水，再送入吸收式熱泵單元作為低溫熱源，吸收式熱泵單元通過太陽能集熱環(huán)路獲取的高溫熱源對除鹽水進行二次加熱至飽和狀態(tài)，送入至工業(yè)蒸汽供應系統(tǒng)被加熱后送至工業(yè)蒸汽用戶處。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

26、本發(fā)明提供一種新能源耦合低溫發(fā)電與余熱利用工業(yè)蒸汽供應系統(tǒng)及方法，以槽式太陽能集熱器與高低溫儲熱罐構(gòu)成太陽能集熱環(huán)路，中間配以高低溫集熱泵提供循環(huán)動力，以太陽能加熱的高溫水驅(qū)動有機朗肯循環(huán)發(fā)電，同時驅(qū)動吸收式熱泵提取有機朗肯循環(huán)的冷端余熱，吸收式熱泵回收余熱量對除鹽水進行初步加熱，加熱至飽和狀態(tài)的除鹽水進入電鍋爐中被加熱至過熱狀態(tài)后對外供出，風力發(fā)電機與有機朗肯循環(huán)發(fā)電量一同為電鍋爐和系統(tǒng)中其他用電設備供電，風光互補克服新能源的間歇性與不穩(wěn)定性影響，實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的工業(yè)蒸汽參數(shù)與供應量，提供一種清潔供工業(yè)蒸汽的技術(shù)路線，降低供熱成本與co2、nox、sox等污染物排放，符合雙碳與節(jié)能環(huán)保要求，構(gòu)建一種清潔低碳、節(jié)能高效的工業(yè)蒸汽供應系統(tǒng)及方法。

27、進一步，本發(fā)明以太陽能和風能聯(lián)合，利用太陽能的晝有夜無和風能的晝少夜多特性互補，提供持續(xù)穩(wěn)定的電源，減少新能源波動性與不穩(wěn)定性對系統(tǒng)的沖擊影響，提高新能源利用率；

28、進一步，本發(fā)明利用太陽能驅(qū)動有機朗肯循環(huán)發(fā)電，同時利用太陽能驅(qū)動吸收式熱泵回收朗肯循環(huán)的冷端余熱，用于加熱除鹽水，實現(xiàn)太陽能的高效利用，提高能源轉(zhuǎn)化效率；

29、進一步，本發(fā)明為太陽能集熱環(huán)路配備高低溫儲熱罐，在工業(yè)蒸汽負荷需求量小于太陽能集熱量時，熱量儲存在高溫儲熱罐中，在工業(yè)蒸汽負荷高時高溫儲熱罐放熱補充集熱量空缺，解決新能源峰谷時段與工業(yè)蒸汽負荷不匹配的問題，提高新能源利用效率；

30、進一步，本發(fā)明除鹽水先經(jīng)吸收式熱泵加熱至飽和狀態(tài)，在經(jīng)電鍋爐加熱至過熱狀態(tài)，減少加熱過程在電鍋爐中的吸熱量，減少電能消耗，充分利用太陽能與風能發(fā)電量，提高風光的利用與轉(zhuǎn)化效率，降低供熱成本；

31、進一步，本發(fā)明構(gòu)建了一種新能源供工業(yè)蒸汽的技術(shù)路線，降低太陽能集熱參數(shù)，降低新能源供汽設備的初投資造價，降低供熱成本，風光互補提供持續(xù)穩(wěn)定蒸汽參數(shù)與流量，保證新能源供汽的穩(wěn)定性與靈活性。