太阳能、海水源热泵、燃气及超临界二氧化碳船舶联合发电系统

摘要

本发明太阳能、海水源热泵、燃气及超临界二氧化碳船舶联合发电系统，包括太阳能集热系统、海水源热泵系统、燃气轮机发电系统和超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环发电系统。工作时，利用水源热泵从海水中提取低品位热能，消耗较少的电能将其提升为高品位热能作为超临界二氧化碳循环系统的热量来源，同时采用太阳能集热器采集热能作为超临界二氧化碳循环系统的热量来源，回收利用燃气轮机排出的废气及换热的余热，实现能源的梯级利用；超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环采用超临界二氧化碳为工质，其动力机械结构紧凑，经济性能好。结合燃气轮机发电系统及超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环系统实现稳定的船舶联合发电，所产生的电能最终输入船舶电网。

主权项

太阳能、海水源热泵、燃气及超临界二氧化碳船舶联合发电系统，其特征在于，包括太阳能集热系统、海水源热泵系统、燃气轮机发电系统和超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环发电系统，其中，所述的太阳能集热系统包括太阳能集热器、吸热器、第二节流阀、第二换热器、第三节流阀、高温储热罐、第三换热器和低温储热罐；所述的海水源热泵系统包括海水水源、水泵、蒸发器、第一压缩机、冷凝器、节流装置、第一储热罐和第一换热器；所述的燃气轮机发电系统包括燃料存储罐、第五换热器、第二压缩机、燃烧器、燃气透平、燃气轮机发电机、第四节流阀、第一节流阀和第四换热器；所述的超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环发电系统包括超临界二氧化碳透平、发电机、高温回热器、低温回热器、冷却器、主压缩机、再压缩机、第一换热器和第三换热器；太阳能集热器与吸热器的入口相连，吸热器的出口分为两个支路，一支路经第二节流阀与第二换热器的循环工质入口相连，第二换热器的循环工质出口与高温储热罐的入口相连；另一支路经第三节流阀与高温储热罐的入口相连，高温储热罐的出口与第三换热器的高温侧流体入口相连，第三换热器的高温侧流体出口与低温储热罐的入口相连，低温储热罐的出口与吸热器的另一入口相连；海水水源与水泵的入口连接，水泵的出口与蒸发器的入口相连，蒸发器的出口与第一压缩机的入口相连，第一压缩机的出口与冷凝器的入口相连，冷凝器与第一储热罐的入口相连，冷凝器的出口与节流装置的入口相连，节流装置的出口与蒸发器的入口相连，形成热泵的工作循环，第一储热罐的出口与第一换热器的高温侧流体入口相连，第一换热器的高温侧流体出口与第五换热器的高温侧流体入口相连，第五换热器的高温侧流体出口与第一储热罐的入口相连；第二压缩机上设有空气入口，第二压缩机的出口与燃烧器的气体入口相连，燃烧器上设有燃料入口，燃料存储罐的出口与第五换热器的燃料入口相连，第五换热器的燃料出口与燃烧器的燃料入口相连，燃烧器的出口与燃气透平的入口相连，燃气透平的出口分为两个支路，一支路通过第四节流阀与第二换热器的废气入口相连；另一支路通过第一节流阀与第四换热器的高温侧流体入口相连；燃气透平通过轴系与燃气轮机发电机相连，带动燃气轮机发电机发电；第一换热器的循环工质入口与高温回热器的低温侧流体出口相连，第一换热器的循环工质出口与第三换热器的循环工质入口相连，第三换热器的循环工质出口与超临界二氧化碳透平的入口相连，超临界二氧化碳透平的出口与高温回热器的高温侧流体入口相连，超临界二氧化碳透平通过轴系与发电机相连，带动发电机发电；高温回热器的高温侧流体出口与低温回热器的高温侧流体入口相连，低温回热器的高温侧流体出口处工质分流，一路从冷却器的入口进入，冷却器的出口与主压缩机的入口相连，主压缩机的出口与低温回热器的低温侧流体入口相连，低温回热器的低温侧流体出口与高温回热器的低温侧流体入口相连；另一路从再压缩机的入口进入，再压缩机的出口与高温回热器的低温侧流体入口相连。