1.本实用新型涉及沼气发电与多能互补领域，特别涉及一种基于沼气的多能互补系统。


背景技术：

2.能源是人类生存和社会发展的重要物质基础。21世纪以来，世界经济得以迅速发展，能源消耗量不断攀升。目前全球范围内，石油、煤炭、天然气等化石能源仍然是人类能源利用的主要形式，为满足人类社会日益增长的能源需求，不可再生的化石能源被大量开采利用，己逐渐导致了能源危机问题。化石能源被过度开发利用的同时也带来了一系列环境恶化问题，如大气污染、酸雨、水资源污染，全球气候变暖等。环境恶化使得人类的食物供应、健康及生存发展面临着前所未有的挑战和威胁。
3.在能源短缺和环境污染日趋严重的今天，可再生能源的利用及其关键科学和技术的研究备受世人关注。特别是生物质能具有可再生、资源量大、分布广泛、低污染等突出特点,遂成为一种极具发展潜力的新能源。而多能互补系统是一种基于能源梯级利用概念,集制冷、供热采暖和供热水和发电于一体的多联产总能系统,为生物质能的利用和发展提供了一种崭新而有效的途径。我国生物质资源储备丰富,却始终未能解决普及率差和利用率低等弊端。尤其是生物质沼气仅被用于炊事,其余时间则处于闲置状态,造成了设备、资金及资源的极大浪费。因此,利用沼气发电,并实现冷热电联供对于发展循环经济,建设环境友好型社会,推动经济社会可持续发展意义重大。
4.与此同时,现有冷热电联供系统大多仍以天然气为主要能源,但因天然气是有限的化石燃料,故难以最大程度彰显分布式供能系统的节能减排特性，优化设计适用于工业园区的基于沼气的多能互补系统以满足其生物质利用的迫切需求,已成为函待解决的重要问题,备受企业界与学术界关注。


技术实现要素：

5.本实用新型提出一种基于沼气的多能互补系统，该系统适应用于工业园区等,能够合理高效的利用能量,达到系统在不同冷热电负荷需求下的经济性达到最优。
6.基于沼气的多能互补系统，包括电网，光伏发电装置，电储能装置，电制冷机，空气源热泵，燃气联供机组，燃气锅炉，余热回收锅炉，换热装置，联供机组将一部分沼气转化为电能与烟气，另一部分沼气由燃气锅炉补燃，内燃机产生的电能与光伏发电产生的电能一起输送到电制冷机组以及空气源热泵，多余的电能储存在蓄电池中，不足的电量通过系统控制电网补足，烟气输送至余热回收锅炉，和燃气锅炉补燃产生的热空气一同由换热装置满足用户的热水需求，空气源热泵，在系统调控下既能补足用户所需冷热负荷也能有效降低运行费用。
7.本实用新型的有益效果为：
8.1.本实用新型提供的多能互补供能系统充分利用太阳能以及生物质能等可再生
资源，最大限度地替代了传统以天然气供暖、以天然气供电的方式，充分考虑到面向对象的能源供比，达到对能源的高效利用，因地制宜，充分利用工业园区特有资源，具有多能互补，清洁高效，满足能源梯级利用，达到对清洁能源高效利用的目的。
9.2.本实用新型建立了新的基于沼气的多能互补系统，适用于工业园区，能有效处理园区生活垃圾，根据用户冷热电负荷需求,调度联供系统工作于最佳运行模式,减少能源消耗,降低运行成本,提高系统的能源利用率，同时也减少了园区的碳排放。
10.3.本实用新型利用了燃气锅炉以及电网，解决了沼气燃料不够稳定，供热负荷无法调节的问题，保证了供热需求，空气源热泵在系统调控下于合适时机提供热量，可有效降低系统成本。
附图说明
11.图1为一种基于沼气的多能互补系统。
12.图中：1
‑
电网；2
‑
光伏发电装置；3
‑
沼气；4
‑
燃气联供机组；5
‑
电储能装置；6
‑
电负荷；7
‑
电制冷机；8
‑
空气源热泵；9
‑
燃气锅炉；10
‑
余热回收锅炉；11
‑
冷负荷；12
‑
换热装置；13
‑
热负荷。
具体实施方式
13.本实用新型提供了一种结合沼气的多能互补系统，下面结合附图和具体实施方式对本系统工作原理做进一步说明。
14.图1所示为一种结合沼气的多能互补系统的示意图。该系统用于园区或者楼宇型建筑之中，包括发电系统、供热系统、供冷系统，其特征在于，发电系统主要包括电网1，光伏发电装置2，内燃机4，电储能装置5，电制冷机7，沼气3进入燃气联供机组4燃烧发电，燃气联供机组4、光伏发电装置2与电储能装置5的电能通过系统配置耦合的方式满足用户电负荷6，不足电负荷由电网1补足，多余电能储存在电储能装置5。所述供热系统包括空气源热泵8、燃气锅炉9、余热回收锅炉10和换热装置12，余热回收锅炉10将燃气联供机组4产生的高温烟气回收利用，通过换热装置12满足用户热水需求，为了控制运行费用最小，系统在合适时间启用燃气锅炉9与空气源热泵8满足热负荷13。所述供冷系统包括电制冷机7和空气源热泵8，两者在系统调控下满足用户冷负荷11。
15.其工作过程为：
16.经过预处理的一部分沼气3燃料经过燃气联供机组4转换为电能与烟气，一部分沼气3经过燃气锅炉9燃烧产生热量，光伏发电装置2产生的电能与沼气发电一起供给电制冷机7与满足用户电需求，多余电能则存储在电储能装置5中，不足电能从电网1购买或由电储能装置5储存电量提供；烟气余热与燃气锅炉9得到热量经由换热装置12为用户提供热水；空气源热泵8在系统调控下补足用户冷热需求。
17.本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，可对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。


技术特征：
1.一种基于沼气的多能互补系统，包括发电系统、供热系统、供冷系统，其特征在于，发电系统主要包括电网（1），光伏发电装置（2），燃气联供机组（4），电储能装置（5），电制冷机（7），沼气（3）进入燃气联供机组（4）燃烧发电，燃气联供机组（4）、光伏发电装置（2）与电储能装置（5）的电能通过系统配置耦合的方式满足用户电负荷（6），不足电负荷由电网（1）补足，多余电能储存在电储能装置（5）；所述供热系统包括空气源热泵（8）、燃气锅炉（9）、余热回收锅炉（10）和换热装置（12），余热回收锅炉（10）将燃气联供机组（4）产生的高温烟气回收利用，通过换热装置（12）满足用户热水需求，为了控制运行费用最小，系统在合适时间启用燃气锅炉（9）与空气源热泵（8）满足热负荷（13）；所述供冷系统包括电制冷机（7）和空气源热泵（8），两者在系统调控下满足用户冷负荷（11）。2.根据权利要求1所述的一种基于沼气的多能互补系统，其特征在于，所述沼气联产系统将园区垃圾与废水发酵生成的沼气转换成电能与热能来满足用户一部分电热需求。3.根据权利要求1所述的一种基于沼气的多能互补系统，其特征在于，所述电储能装置（5）可在电能充裕的情况下储存电能，在光伏发电装置（2）不足以满足用户电需求时放电。4.根据权利要求1所述的一种基于沼气的多能互补系统，其特征在于，发酵的沼气（3）还与燃气锅炉（9）相连用于补燃。5.根据权利要求1所述的一种基于沼气的多能互补系统，其特征在于，换热装置（12）将把燃气锅炉（9）补燃产生的热空气和沼气联产系统产生的烟气通过与冷水换热的方式为用户满足热水需求。6.根据权利要求1所述的一种基于沼气的多能互补系统，其特征在于，空气源热泵（8）在少量高品位电能的驱使下，将作为低位热源的空气分别转化为冷热能来满足用户的一部分冷热需求。

技术总结
本实用新型公开涉及一种基于沼气的多能互补系统，该系统包括电网，光伏发电装置，蓄电池，电制冷机，空气源热泵，燃机联供单元，燃气锅炉，余热回收锅炉，换热装置等来满足用户冷热电三方面的需求。利用垃圾和污水经厌氧发酵处理产生的沼气，驱动沼气发电机组发电和光伏发电量满足电负荷，不足电量由电网补充，电制冷机为系统供应冷负荷，燃气锅炉和联产机组的余热通过换热装置满足用户热需求，空气源热泵利用少量电能将空气中的低品位能量在合适的时间转化可利用的热量或冷量来补充一部分负荷需求。该系统可设立于工业园区，沼气发电技术提供清洁能源，能够合理高效地利用园区排污残余能量，减少了联产系统碳排放，保护了环境，也为系统带来了一定的经济效益。也为系统带来了一定的经济效益。也为系统带来了一定的经济效益。


技术研发人员：郑文禹 侯智华 刘康祥 徐钢 刘文毅
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2021.01.05
技术公布日：2021/12/24