[發(fā)明專利]一種溫差發(fā)電方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310514041.8
• 申請(qǐng)日: 2013-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN103758717A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚彥林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 姚彥林;林榮炎
• 主分類號(hào): F03G7/05
• 分類號(hào): F03G7/05
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 張全文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于溫差發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種溫差發(fā)電方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

熱帶區(qū)域的海洋表層與幾百至上千米深處存在著基本恒定的20～25℃的溫差，這就為發(fā)電提供了一個(gè)總量巨大且非常穩(wěn)定的冷熱源。海洋溫差發(fā)電（OTEC）的基本原理就是利用海洋表面的高溫海水加熱低沸點(diǎn)工質(zhì)并使其汽化，或通過降壓使海水汽化以驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。同時(shí)利用從海底提取的低溫海水（4～6℃）將做功后的排氣冷凝，使之重新變?yōu)橐后w。目前，全世界海洋溫差能的理論估計(jì)儲(chǔ)存量為100億千瓦，所以O(shè)TEC被1981年聯(lián)合國(guó)新能源和可再生能源會(huì)議確認(rèn)為所有海洋能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中最重要的。

現(xiàn)有技術(shù)的循環(huán)海洋溫差發(fā)電的方法，都是蒸發(fā)器將熱低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽化，然后利用蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，然后，采用冷凝器將經(jīng)過汽輪發(fā)電機(jī)組包含的汽輪機(jī)后的蒸汽冷卻回液態(tài)的低沸點(diǎn)工質(zhì)，并采用工質(zhì)泵將該液態(tài)的低沸點(diǎn)工質(zhì)泵回蒸發(fā)器。在海洋溫差發(fā)電領(lǐng)域，無(wú)論是用朗肯循環(huán)還是上原循環(huán)等等，都是利用透平汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)進(jìn)行發(fā)電的，小溫差情況下，如11℃到25℃的小溫差下，用蒸汽循環(huán)的汽輪機(jī)做功發(fā)電方式的效率很低：原因一是做功氣體壓差不算太大；原因二是氣體膨脹做功前后的體積變化不大；原因三是對(duì)汽輪機(jī)要求較高，汽輪機(jī)在這種工況下熱功轉(zhuǎn)換效率低，輸出功率也不大，需要大功率的話，要不就是汽輪機(jī)體積龐大，要不就需要多臺(tái)汽輪機(jī)，在海面上形成龐大的采能場(chǎng)，成本高；原因四是膨脹做功后氣體被冷源液化后，還需要消耗較多的電力把液體重新壓入蒸發(fā)器進(jìn)行循環(huán)等等，在小于11℃溫差下，已經(jīng)沒有工程意義了。因此，采用現(xiàn)有的循環(huán)海洋溫差發(fā)電的方法進(jìn)行發(fā)電，效率低下，發(fā)電成本高，商業(yè)運(yùn)營(yíng)受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種溫差發(fā)電的方法和系統(tǒng)，以利用冷卻后的液態(tài)的所述低沸點(diǎn)工質(zhì)進(jìn)行發(fā)電。

一方面，本發(fā)明提供一種溫差發(fā)電方法，所述溫差發(fā)電方法包括：

通過熱媒加熱低沸點(diǎn)工質(zhì)以使所述低沸點(diǎn)工質(zhì)從液態(tài)蒸發(fā)為氣態(tài)；

在預(yù)設(shè)高度通過冷媒將氣態(tài)的所述低沸點(diǎn)工質(zhì)從氣態(tài)冷卻為液態(tài)；

利用液態(tài)的所述低沸點(diǎn)工質(zhì)推動(dòng)液輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電以將所述預(yù)設(shè)高度的所述液態(tài)的所述低沸點(diǎn)工質(zhì)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成電能。

一方面，本發(fā)明還提供一種溫差發(fā)電系統(tǒng)，所述溫差發(fā)電系統(tǒng)包括：

蒸發(fā)器，用于通過熱媒加熱低沸點(diǎn)工質(zhì)以使所述低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸發(fā)為氣態(tài)的所述低沸點(diǎn)工質(zhì)；

冷凝器，所述冷凝器位于預(yù)設(shè)高度，用于通過冷媒將所述氣態(tài)的所述低沸點(diǎn)工質(zhì)冷卻為液態(tài)的所述低沸點(diǎn)工質(zhì)；

氣態(tài)工質(zhì)上升管，用于將從所述蒸發(fā)器蒸發(fā)的所述氣態(tài)的所述低沸點(diǎn)工質(zhì)導(dǎo)入至所述冷凝器；

所述溫差發(fā)電系統(tǒng)還包括：

液輪發(fā)電機(jī)組，用于將所述預(yù)設(shè)高度的所述液態(tài)的所述低沸點(diǎn)工質(zhì)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成電能；

液態(tài)工質(zhì)下降管，用于控制所述冷凝器流出的液體經(jīng)過所述液輪發(fā)電機(jī)組的液輪機(jī)以推動(dòng)液輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

本發(fā)明的有益效果：利用垂直的所述預(yù)設(shè)高度所具有的小溫差，將液態(tài)的低沸點(diǎn)工質(zhì)采用熱媒進(jìn)行熱交換以生成氣態(tài)的低沸點(diǎn)工質(zhì)；在所述預(yù)設(shè)高度采用冷媒將氣態(tài)的低沸點(diǎn)工質(zhì)轉(zhuǎn)化成具有大的重力勢(shì)能的液態(tài)的低沸點(diǎn)工質(zhì)，利用該液態(tài)的低沸點(diǎn)工質(zhì)的重力勢(shì)能推動(dòng)位于低高度的液輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電；相對(duì)于采用汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，采用液輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，大幅度提高了熱能利用率。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的溫差發(fā)電方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的溫差發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的適用于溫帶海洋的溫差發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的適用于寒冷地帶的溫差發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

為了說(shuō)明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

實(shí)施例一：

圖1示出了實(shí)施例一提供的溫差發(fā)電方法的工作流程，其實(shí)現(xiàn)流程詳述如下：