一种基于二氧化碳的综合能源系统

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1.本发明涉及综合能源系统领域，特别是涉及一种基于二氧化碳的综合能源系统。

背景技术：

2.化石燃料在发电、制冷、供暖和其他日常生活应用中是至关重要的。传统上，电力由大型发电厂产生，然后输送到电网，最后输送到终端用户。类似地，大部分的冷却效果是由电冷却器产生的，其中使用的是传统的蒸汽压缩循环(vcc)，而不是来自电网的电力。家用和工业过程使用的加热负荷和热水生产可以由燃气锅炉、常规电热泵或电加热器提供。所有这些工艺都是基于分离生产系统，其缺点是碳排放高和化石燃料利用率低。这些系统在全球能源结构中的广泛整合引发了严重的温室气体排放，导致环境污染、气候变化和其他严重后果。此外，随着各国经济发展和人口增长，能源需求也在不断增加。因此，全世界转向利用可再生能源和更有效的能源转换系统是重要、关键和强制性的。
3.高能源成本正迫使许多国家(特别是发展中国家)利用低品位热量作为不同系统的热能/能源。此外，余热回收、再生、提高活蒸汽压力和温度、再加热和其他节能技术等已被应用于许多电厂，以提高效率。利用超临界co2(sco2)气体循环代替蒸汽朗肯循环(特别是燃煤电厂)作为主要动力循环是一项备受关注的有前途的技术。近年来出现了对基于sco2布雷顿循环的研究，并从热力学和经济两方面对这些系统进行了评价。为改进设计，abid等人提出的太阳能驱动的sco2动力循环的火用、能量和火用经济分析报告显示，总能量和火用效率分别为30.37％和32.7％。与类似配置的传统系统相比，效率提高了11.6％。
4.超临界co2也可作为太阳能热系统的工作流体。qiu等人分析了非均匀太阳通量下，以sco2为传热流体的太阳能ptc的热性能，他们发现，在典型条件下，太阳能ptc可以实现18.78％到84.17％的能量转换效率。
5.在城市制冷系统中，由于其高性能和环境可持续性，co2是最受欢迎的制冷剂之一。一种创新的完全集成的跨临界r744制冷系统模型适用于温暖和炎热气候下的超市，显示基于二氧化碳的直接制冷和加热的实施将每年减少33.3％的能源节约。此外，关于能源消耗，使用不同配置的co2制冷剂的超市制冷系统的年性能表明，通过使用co2用于不同的制冷目的，该设施的能源消耗可以减少8.5％。在所有这些研究中，co2在制冷系统中的应用已被证明是可行的。
6.两种最常见的低温动力循环是orc和kalina循环，然而，跨临界co2的使用是另一种可行的选择。通过对一个跨临界co2动力循环的热经济分析，以及与kalina循环和orc低温热源应用的热经济比较，发现co2循环的净功率是三个循环中最大的。
7.虽然有关于co2在不同动力和制冷系统中的跨临界和超临界应用的研究，但目前研究中对于这些单独的循环组合用于多联产目的时的可积性和性能方面的还存在空白。在现有研究中多联产系统的发展中，不同循环的热力学相容性是这些系统发展的基础。
8.综上所述，现有的能源系统由于碳排放量高以及化石燃料利用率低，导致了能源系统的总能量以及火用效率低的问题，虽然现有技术中一些单独的循环组合能够提高能源
系统的总能量和火用效率，但是，用于多联产系统时并不能很好地提高能量效率和火用效率。

技术实现要素：

9.本发明的目的是提供一种基于二氧化碳的综合能源系统，以解决现有技术中单独的循环组合用于多联产系统时能量效率和火用效率低的问题。
10.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
11.一种基于二氧化碳的综合能源系统，包括：太阳能ptc子系统、基于sco2的电力循环子系统、临界co2电力循环子系统、串级制冷子系统和pem电解槽；
12.所述太阳能ptc子系统用于收集太阳能并将太阳能转换成热能；
13.所述基于sco2的电力循环子系统与所述太阳能ptc子系统连接，所述基于sco2的电力循环子系统利用所述热能进行发电并将所述热能进行循环，部分所述热能输入至所述临界co2电力循环子系统；
14.所述临界co2电力循环子系统与所述基于sco2的电力循环子系统连接，所述临界co2电力循环子系统利用部分所述热能进行发电；
15.所述串级制冷子系统分别与所述基于sco2的电力循环子系统以及所述临界co2电力循环子系统连接，所述串级制冷子系统用于根据所述基于sco2的电力循环子系统以及所述临界co2电力循环子系统产生的电力进行制冷；
16.所述pem电解槽分别与所述基于sco2的电力循环子系统以及所述临界co2电力循环子系统连接，所述pem电解槽用于根据所述基于sco2的电力循环子系统以及所述临界co2电力循环子系统产生的电力制取氢气。
17.可选的，所述基于sco2的电力循环子系统包括：第一压力器、高压涡轮、低压涡轮、热源以及再热器；
18.所述热源的一端与所述第一压力器连接，所述热源的另一端与所述高压涡轮连接，所述第一压力器与所述高压涡轮连接；所述再热器的一端与所述高压涡轮连接，所述再热器的另一端与所述低压涡轮连接，所述高压涡轮与所述低压涡轮连接。
19.可选的，还包括热交换器；所述临界co2电力循环子系统通过所述热交换器与所述基于sco2的电力循环子系统连接；
20.所述热交换器的一端与所述第一压力器连接，所述热交换器的另一端与所述低压涡轮连接。
21.可选的，所述临界co2电力循环子系统包括：泵、涡轮以及第一冷凝器；
22.所述泵的一端与所述热交换器的一端连接，所述泵的另一端与所述第一冷凝器连接，所述第一冷凝器与所述涡轮连接，所述涡轮与所述热交换器的另一端连接。
23.可选的，所述串级制冷子系统包括高温循环单元和低温循环单元；
24.所述高温循环单元通过级联热交换器与所述低温循环单元连接。
25.可选的，所述高温循环单元包括依次连接的第二压力器、第二冷凝器以及第一阀门；所述低温循环单元包括依次连接的第三压力器、蒸发器以及第二阀门；
26.所述第二压力器、所述第一阀门、所述第三压力器以及所述第二阀门均与所述级联热交换器连接；
27.所述第二压力器与所述第三压力器均与所述涡轮连接。
28.可选的，还包括热水室；
29.所述热水室通过所述热交换器与所述基于sco2的电力循环子系统连接；所述热水室包括进水口和出水口，所述热水室用于制取热水。
30.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
31.本发明的基于二氧化碳的综合能源系统，通过集成太阳能ptc子系统、基于sco2的电力循环子系统、临界co2电力循环子系统、串级制冷子系统和pem电解槽等子系统，采用co2作为主要的工作流体，并采用综合热力学建模程序对基于二氧化碳的综合能源系统的整体性能和各子系统热力学性能进行了分析，表明本发明提高了综合能源系统的能量效率和火用效率。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明提供的一种基于二氧化碳的综合能源系统的结构图；
34.图2为综合能源系统的各子系统的能量效率和火用效率柱状图；
35.图3为太阳能ptc的质量流量对热能和流体温度的影响曲线图；
36.图4为不同太阳能ptc质量流量的能量效率曲线图；
37.图5为热能输入/输出和发电量随整体太阳辐照度的变化曲线图；
38.图6为不同太阳辐射对流体输出温度和太阳能ptc热力效率的影响曲线图；
39.图7为不同环境温度下crs、hwt和整体系统的火用性能曲线图；
40.图8为子系统随环境温度变化的火用性能曲线图。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.本发明的目的是提供一种基于二氧化碳的综合能源系统，以解决基于co2综合能源系统的低发电量和低能量(火用)效率的问题，实现了对基于co2综合能源系统的热力学计算及定量研究。
43.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
44.图1为本发明提供的一种基于二氧化碳的综合能源系统的结构图，如图1所示，基于二氧化碳的综合能源系统包括：太阳能ptc子系统(抛物线槽式集热器)、基于sco2的电力循环子系统、临界co2电力循环子系统、串级制冷子系统、pem电解槽、热水室、热交换器以及级联热交换器。
45.所述太阳能ptc子系统用于收集太阳能并将太阳能转换成热能。在实际应用中，在太阳能ptc子系统中，太阳能通过弯曲的抛物线槽型反射器聚集到集热管上，流经管道的传热流体温度升高并将热能传输至其他子系统。
46.所述基于sco2的电力循环子系统与所述太阳能ptc子系统连接，所述基于sco2的电力循环子系统利用所述热能进行发电并将所述热能进行循环，部分所述热能输入至所述临界co2电力循环子系统。
47.在一个具体实施方式中，所述基于sco2的电力循环子系统包括：第一压力器、高压涡轮、低压涡轮、热源以及再热器。
48.所述热源的一端与所述第一压力器连接，所述热源的另一端与所述高压涡轮连接，所述第一压力器与所述高压涡轮连接；所述再热器的一端与所述高压涡轮连接，所述再热器的另一端与所述低压涡轮连接，所述高压涡轮与所述低压涡轮连接。
49.在实际应用中，基于sco2的电力循环子系统以超临界二氧化碳sco2为工作流体作为能量传输的介质，sco2具有良好的稳定性和热传导性的特点，是目前最受重视的超临界流体。
50.所述临界co2电力循环子系统与所述基于sco2的电力循环子系统连接，所述临界co2电力循环子系统利用部分所述热能进行发电。
51.在一个具体实施方式中，所述临界co2电力循环子系统包括：泵、涡轮以及第一冷凝器。
52.所述临界co2电力循环子系统通过所述热交换器与所述基于sco2的电力循环子系统连接；所述热交换器的一端与所述第一压力器连接，所述热交换器的另一端与所述低压涡轮连接。
53.所述泵的一端与所述热交换器的一端连接，所述泵的另一端与所述第一冷凝器连接，所述第一冷凝器与所述涡轮连接，所述涡轮与所述热交换器的另一端连接。
54.所述串级制冷子系统分别与所述基于sco2的电力循环子系统以及所述临界co2电力循环子系统连接，所述串级制冷子系统用于根据所述基于sco2的电力循环子系统以及所述临界co2电力循环子系统产生的电力进行制冷。
55.在一个具体实施方式中，所述串级制冷子系统包括高温循环单元和低温循环单元；所述高温循环单元通过级联热交换器与所述低温循环单元连接。
56.在一个具体实施方式中，所述高温循环单元包括依次连接的第二压力器、第二冷凝器以及第一阀门；所述低温循环单元包括依次连接的第三压力器、蒸发器以及第二阀门。所述第二压力器、所述第一阀门、所述第三压力器以及所述第二阀门均与所述级联热交换器连接。所述第二压力器与所述第三压力器均与所述涡轮连接。
57.所述pem电解槽分别与所述基于sco2的电力循环子系统以及所述临界co2电力循环子系统连接，所述pem电解槽用于根据所述基于sco2的电力循环子系统以及所述临界co2电力循环子系统产生的电力制取氢气。
58.所述热水室通过所述热交换器与所述基于sco2的电力循环子系统连接；所述热水室包括进水口和出水口，所述热水室用于制取热水。
59.基于二氧化碳的综合能源系统的工作流体与工作流程如下：
60.太阳辐射落在太阳能ptc子系统上，太阳能被捕获并通过ptc管内流动的传热流体
转化为热能，这些热能将用于后续其他子系统的能量输入来发电或生产热水等，图1中箭头的方向表示工作流体的流向。太阳能ptc子系统以co2为工作流体，产生的热能作为sco2再热气体循环的能量输入源，压缩的sco2通过热源获得能量，使得热能在太阳能ptc子系统的管道和基于sco2的电力循环之间得以传递；sco2流体供给高压涡轮发电，此外，低压的sco2通过再热器被再次加热，然后在一部分被输送到低压涡轮，以产生更多的电力，另一部分返回太阳能ptc子系统的集热管道再次收集能量。发电后sco2仍具有较高的能量，因此大部分sco2通过热交换器作为临界co2电力循环的热源。在热交换器中，加压临界co2接收热量，然后发送到涡轮发电。从涡轮流出的流体在第一冷凝器中冷凝，然后又被送到泵中，循环往复。热交换器中的一部分热量也被送到热水室以产生热水。综合能源系统产生的电力可用于三个不同的目的，大部分(75％)将被送入电网，一些(10％)被用于质子交换膜(pem)电解槽产生氢气，这样可以最大限度地提高发电量，并允许在综合能源系统中集成其他子系统剩余的电能(15％)用串级制冷子系统(crs)产生制冷效果。crs由两个独立的回路组成：高温循环(htc)和低温循环(ltc)。crs采用co2和氨(nh3)作为工作流体，低温循环采用co2，高温循环采用nh3。在htc中，第二冷凝器的crs排除热量，冷凝氨在第一阀门中膨胀，然后产生制冷效果。htc的蒸发器是一个级联热交换器，也作为ltc的冷凝器。co2制冷剂进入第三压力器，经过压缩后在串级热交换器中冷凝。冷凝的co2在第二阀门中膨胀，然后传递到产生制冷/冷却效果的蒸发器。最后，产生的一部分电力输送到用户和用于pem电解槽电解水制取氢气。
61.为了对所提综合能源系统模型进行定量的研究，建立各子系统的热力学模型用于仿真验证。采用综合热力学建模程序(工程方程求解程序)对所建模的系统进行能量和火用分析，具体建模方程如下。
62.太阳能ptc子系统的建模所用的热力学方程如表1所示：
63.表1太阳能ptc子系统热力学方程表
64.[0065][0066]
其中π＝3.14；do表示接收器的长半轴，l表示接收器的短半轴长度；dg为玻璃的长半轴；wa为孔径，wg为玻璃盖直径；to为输出温度，ti为输入温度；re为玻璃管内流体的雷诺数；nu为努塞尔特数；ρ为玻璃管内流体的密度，v为风速，μ为黏性系数；k为常数；εg为玻璃的发射率，σ为斯蒂芬伯茨曼常数，tg为玻璃的温度，ta为环境温度；tr为接收管温度，εr为接收器的发射率；di为集热器直径，h
fi
为接收器内的对流热传导系数；m为质量流率，c
p
为比热容；s为熵；fr为接收器散热系数；cr为接收器的聚光比，gb为整体太阳能辐射，ηr为接收器效率；qs为太阳能输入；t
sun
为太阳能温度；δp为流体的压力差，ρ
fluid
为密度、t
fluid
为温度；h为状态焓，ho为输出焓，so为输出熵。
[0067]
而用于太阳能ptc子系统设计、建模和尺寸调整的输入参数如表2所示；其中po/pa表示输出压力与环境压力的比值；εr、εg分别为接收器和玻璃的发射率；k为导热系数，ts为太阳能温度；c为集热器的聚光比，h为对流热传导系数；k
air
为空气导热系数。
[0068]
表2太阳能ptc子系统尺寸参数
[0069][0070]
其他输入参数如工作流体、涡轮额定温度/压力、质量流量等在表3中突出显示。
[0071]
表3综合能源子系统输入参数表
[0072][0073]
采用综合热力学建模程序(工程方程求解程序)对本发明所建模的系统进行了能量和火用分析。为了研究该综合能源系统的性能和灵敏度，假设如下:
[0074]
温度t0和压力p0(表3)被认为是系统的死态特性。
[0075]
泵、涡轮和压缩机被认为是绝热的。
[0076]
忽略系统中势能和动能的变化。
[0077]
系统的运行条件假定为“稳态”。
[0078]
本发明中设计的ptc假定具有在800k以上温度下工作的技术性能。
[0079]
ptc在极高温度下的其他技术限制被认为是可以忽略不计的。
[0080]
现有文献和应用中的三联、多联产系统大多采用化石燃料驱动。在本发明中，分析了与一些化石燃料相比，该系统的co2减排(减缓)效果。这是通过计算不同化石燃料源排放的碳来完成的。本发明考虑了煤、天然气和石油三种化石燃料来源，用于分析的碳排放因子如表4所示。
[0081]
表4碳排放因子表
[0082][0083]
与现有技术相比，本发明的有益点在于：开发了一个新的基于二氧化碳的综合能源系统，该系统集成了太阳能ptc子系统、基于sco2的电力循环子系统、临界co2电力循环子系统、串级制冷子系统、pem电解槽、热水室等子系统，并对其整体性能和各子系统的热力学性能进行了分析，结果表明该发明提高了综合能源系统的总能量和火用效率。
[0084]
本发明对所提基于二氧化碳的综合能源系统进行了建模和热力学分析，研究了其能量和火用性能。
[0085]
根据太阳能ptc子系统设计(表1)和输入参数(表2)，可以得到太阳能ptc子系统吸收的太阳能为7.72mw，并在853.5k的温度下将4.149mw转换为有用的热能；如图2所示，基于co2的太阳能ptc子系统的能量效率和火用效率分别为53.75％和35.63％，基于sco2的电力循环子系统的能量效率和火用效率为12.73％和8.12％；临界co2电力循环子系统的能量效率和火用效率分别为16.17％和5.53％，较低的火用效率是子系统与环境和工作流体温差造成的；这一阶段60％的热能用于跨临界电力循环，而其余40％用于热水室生产热水，计算得到的火用效率为44％。动力循环产生的电能的10％用于制氢，15％将通过crs产生制冷效果，制冷量为180.7kw，pem电解槽的能量效率和火用效率为60％和20.51％。
[0086]
通过参数分析检验不同参数变化对不同子系统的性能以及系统整体性能的影响；如图3所示，利用太阳能ptc子系统的质量流量、太阳总辐照度和死态温度三个不同的参数
来检验系统的灵敏度，其中，t
out,ptc,msg-1
表示太阳能ptc子系统的流体输出温度，表示太阳能ptc子系统的输出热能。太阳能ptc子系统内质量流量的增加将增加输出热能，但降低流体输出温度；太阳能ptc子系统质量流率的增加不影响能量效率，但会显著降低火用效率，如图4所示，其中，η
en,ptc,msg-1
表示太阳能ptc子系统的能量效率，η
ex,ptc,msg-1
表示太阳能ptc子系统的火用效率，这是因为火用性能取决于系统内流体的温度，流体输出温度降低，火用效率也相应减少。
[0087]
此外，检验了太阳能ptc子系统的性能对太阳辐照度变化的敏感性，如图5、图6所示，其中，表示太阳能ptc子系统的输出热能，表示太阳能ptc子系统的输出热能，msg-1
electricity,prod
表示太阳能ptc子系统的电能产量，η
en,ptc,msg-1
表示太阳能ptc子系统的能量效率，η
ex,ptc,msg-1
表示太阳能ptc子系统的火用效率，t
out,ptc,msg-1
表示太阳能ptc子系统的流体输出温度，当太阳辐照从500w/m2增加到1500w/m2时，太阳能ptc子系统的能源效率增加了56％(从16.74％增加到72.25％)。
[0088]
环境温度也称为热力学系统的死态温度，是影响综合能源系统可用性变化最大的因素之一。本发明对系统对死态温度变化的敏感性进行了研究，结果如图7所示，其中，η
ex,crs,msg-1
表示太阳能ptc子系统的能量效率，η
ex,hwt,msg-1
表示太阳能ptc子系统的火用效率，η
ex,msg-1,with,ptc
表示太阳能ptc子系统的整体火用效率，可以看出，环境温度的变化对整体火用效率影响不大，但会影响不同子系统(crs、hwt)的火用性能；此外，随着环境温度的升高，sco2电力循环、临界电力循环和pem电解槽的火用效率均降低，如图8所示，其中，η
ex,pem,msg-1
表示pem电解槽的火用效率，η
ex,sco2,msg-1
表示sco2电力循环子系统的火用效率，η
tco2,msg-1
表示临界电力循环子系统的火用效率。
[0089]
尽管这里参照本发明的实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本技术公开、附图和权利要求的范围内，可以对综合能源系统的建模和分析进行多种改进。除了对系统建模和分析改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也是明显的。
[0090]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0091]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：

1.一种基于二氧化碳的综合能源系统，其特征在于，包括：太阳能ptc子系统、基于sco2的电力循环子系统、临界co2电力循环子系统、串级制冷子系统和pem电解槽；所述太阳能ptc子系统用于收集太阳能并将太阳能转换成热能；所述基于sco2的电力循环子系统与所述太阳能ptc子系统连接，所述基于sco2的电力循环子系统利用所述热能进行发电并将所述热能进行循环，部分所述热能输入至所述临界co2电力循环子系统；所述临界co2电力循环子系统与所述基于sco2的电力循环子系统连接，所述临界co2电力循环子系统利用部分所述热能进行发电；所述串级制冷子系统分别与所述基于sco2的电力循环子系统以及所述临界co2电力循环子系统连接，所述串级制冷子系统用于根据所述基于sco2的电力循环子系统以及所述临界co2电力循环子系统产生的电力进行制冷；所述pem电解槽分别与所述基于sco2的电力循环子系统以及所述临界co2电力循环子系统连接，所述pem电解槽用于根据所述基于sco2的电力循环子系统以及所述临界co2电力循环子系统产生的电力制取氢气。2.根据权利要求1所述的基于二氧化碳的综合能源系统，其特征在于，所述基于sco2的电力循环子系统包括：第一压力器、高压涡轮、低压涡轮、热源以及再热器；所述热源的一端与所述第一压力器连接，所述热源的另一端与所述高压涡轮连接，所述第一压力器与所述高压涡轮连接；所述再热器的一端与所述高压涡轮连接，所述再热器的另一端与所述低压涡轮连接，所述高压涡轮与所述低压涡轮连接。3.根据权利要求2所述的基于二氧化碳的综合能源系统，其特征在于，还包括热交换器；所述临界co2电力循环子系统通过所述热交换器与所述基于sco2的电力循环子系统连接；所述热交换器的一端与所述第一压力器连接，所述热交换器的另一端与所述低压涡轮连接。4.根据权利要求3所述的基于二氧化碳的综合能源系统，其特征在于，所述临界co2电力循环子系统包括：泵、涡轮以及第一冷凝器；所述泵的一端与所述热交换器的一端连接，所述泵的另一端与所述第一冷凝器连接，所述第一冷凝器与所述涡轮连接，所述涡轮与所述热交换器的另一端连接。5.根据权利要求4所述的基于二氧化碳的综合能源系统，其特征在于，所述串级制冷子系统包括高温循环单元和低温循环单元；所述高温循环单元通过级联热交换器与所述低温循环单元连接。6.根据权利要求5所述的基于二氧化碳的综合能源系统，其特征在于，所述高温循环单元包括依次连接的第二压力器、第二冷凝器以及第一阀门；所述低温循环单元包括依次连接的第三压力器、蒸发器以及第二阀门；所述第二压力器、所述第一阀门、所述第三压力器以及所述第二阀门均与所述级联热交换器连接；所述第二压力器与所述第三压力器均与所述涡轮连接。7.根据权利要求3所述的基于二氧化碳的综合能源系统，其特征在于，还包括热水室；所述热水室通过所述热交换器与所述基于sco2的电力循环子系统连接；所述热水室包
括进水口和出水口，所述热水室用于制取热水。

技术总结

本发明涉及一种基于二氧化碳的综合能源系统，属于综合能源系统领域，系统包括：太阳能PTC子系统、基于超临界二氧化碳的电力循环子系统、临界二氧化碳电力循环子系统、串级制冷子系统和PEM电解槽。基于超临界二氧化碳的电力循环子系统与太阳能PTC子系统连接，临界二氧化碳电力循环子系统与基于超临界二氧化碳的电力循环子系统连接，串级制冷子系统分别与基于超临界二氧化碳的电力循环子系统以及临界二氧化碳电力循环子系统连接，PEM电解槽分别与基于超临界二氧化碳的电力循环子系统以及临界二氧化碳电力循环子系统连接。本发明提高了综合能源系统的能量效率和火用效率。高了综合能源系统的能量效率和火用效率。高了综合能源系统的能量效率和火用效率。