多能协同供应和能源综合梯级利用集成技术与应用

综合能源系统一般涵盖集成的供电、供气、供暖、供冷、供氢和电气化交通等能源系统，以及相关的通信和信息基础设施。它充分发掘了各个能源系统的潜力，成为当今能源系统发展的主要方向。针对综合能源利用率的高要求，课题组通过对多个项目深入实践，形成了“1+3”综合能源概念体系（1种清洁能源、3种可再生能源）。提出了以“天然气分布式能源为辅、可再生能源为主、以先进电子技术和信息技术实现多能协同供应和能源综合梯级利用”的关键技术，取得创新性成果。

1. 主要技术内容：

   • 针对动态用电需求下的风能与热能转换难题，研制压缩气体储能发电系统，提出综合能源系统关键设备整套解决方案。
   • 针对富余电能回收使用率低的问题，研制空气储能高效回能机构，分时段性提供绿色电能的供电器和若干个汽轮发电机，回收利用率提高约30%。
   • 针对多路能源切换电网问题，研制用于清洁能源存储发电的切换电网系统，实现电能峰谷平抑。
   • 研究智能化能源分配微网系统，提出高压气蓄能和热油储能两种储能模式，解决多种能源的储存和适时输出问题。

2. 技术创新点：

   • 提出一种基于风力动能的压缩气体储能发电系统，设计热能回收机构用于收集压缩气体产生的热能；设计冷量回收机构用于收集发电产生的冷量；控制器用于对气体压缩和气体发电进行控制。
   • 提出一种空气蓄能高效回能机构，能分时段性提供绿色电能的供电器和若干个汽轮发电机，以及空气净化装置。
   • 提出一种用于清洁能源存储发电的多路能源切换电网系统，可多电源端并行供电，根据负载大小相应调节输出能量，实现电能峰谷平抑，再根据使用需求均衡分配，并且能随时进行多路能源切换的传输电网。
   • 提出一种智能化能源分配微网系统，用户可选择适宜的方式组网，将地热、燃气发电机、光伏发电机和风力发电机中多余能量“储存”在高压气或高温热油中，并能适时将能量输出，可以重复循环利用，使用效率提高约45%。

3. 知识产权： 获得发明专利授权5项，实用新型专利授权35项。

4. 应用推广及效益： 系统已经成功应用于全国各地的40余项分布式能源和可再生能源示范项目，服务面积超过1000万平方米。每年约节省标煤32120吨，减少SO₂排放2410吨，减少NO₂排放1200吨，减少TSP排放21840吨，减少CO₂排放80050吨。环保效益、社会效益和经济效益明显，对中国分布式能源技术的发展和推广应用取得了示范和先导作用。

综合能源系统一般涵盖集成的供电、供气、供暖、供冷、供氢和电气化交通等能源系统，以及相关的通信和信息基础设施，充分发掘了各个能源系统的潜力，成为当今能源系统发展的主要方向。针对综合能源利用率的高要求，课题组通过对多个项目深入实践，形成了“1+3”综合能源概念体系(1种清洁能源、3种可再生能源)。提出了以“天然气分布式能源为辅、可再生能源为主、以先进电子技术和信息技术实现多能协同供应和能源综合梯级利用”的关键技术，取得创新性成果。 1、主要技术内容： (1)针对动态用电需求下的风能与热能转换难题，研制压缩气体储能发电系统，提出综合能源系统关键设备整套解决方案。 (2)针对富余电能回收使用率低的问题，研制空气储能高效回能机构，分时段性提供绿色电能的供电器和若干个汽轮发电机，回收利用率提高约30％。 (3)针对多路能源切换电网问题，研制用于清洁能源存储发电的切换电网系统，实现电能峰谷平抑。 (4)研究智能化能源分配微网系统，提出高压气蓄能和热油储能两种储能模式，解决多种能源的储存和适时输出问题。 2、技术创新点： (1)提出一种基于风力动能的压缩气体储能发电系统，设计热能回收机构用于收集压缩气体产生的热能；设计冷量回收机构用于收集发电产生的冷量；控制器用于对气体压缩和气体发电进行控制。 (2)提出一种空气蓄能高效回能机构，能分时段性提供绿色电能的供电器和若干个汽轮发电机，以及空气净化装置。 (3)提出一种用于清洁能源存储发电的多路能源切换电网系统，可多电源端并行供电，根据负载大小相应调节输出能量，实现电能峰谷平抑，再根据使用需求均衡分配，并且能随时进行多路能源切换的传输电网。 (4)提出一种智能化能源分配微网系统，用户可选择适宜的方式组网，将地热、燃气发电机、光伏发电机和风力发电机中多余能量“储存”在高压气或高温热油中，并能适时将能量输出，可以重复循环利用，使用效率提高约45％。 3、知识产权： 获得发明专利授权5项，实用新型专利授权35项。 4、应用推广及效益： 系统已经成功应用于全国各地的40余项分布式能源和可再生能源示范项目，服务面积超过1000万平方米，每年约节省标煤32120吨/年，减少SO₂排放2410吨/年，减少NO₂排放1200吨/年，减少TSP排放21840吨/年，减少CO₂排放80050吨/年，环保效益、社会效益和经济效益明显，对中国分布式能源技术的发展和推广应用取得了示范和先导作用。