[發明專利]太陽能地熱能聯合循環發電系統及其使用方法

有效

• 申請號: 201410026726.2
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103726999A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 賴澤民
• 申請（專利權）人: 賴澤民
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F03G4/00
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 李崧巖

技術領域

本發明涉及一種太陽能地熱能聯合循環發電系統及其使用方法。

背景技術

太陽能發電分為太陽能光電轉換和聚光太陽能發電。本技術用于聚光太陽能發電和地熱發電有機構成的聯合循環發電系統。

太陽能光電轉換發電系統造價昂貴，達到每千瓦10萬元左右。聚光太陽能發電系統是將太陽能轉變為熱能，再將熱能采用傳統熱電轉換的方法將熱能轉變為電能。

聚光太陽能發電（Concentrating?Solar?Power）簡稱CSP。它是繼風能、光電池之后，已經開始嶄露頭角，有望成為解決能源匱乏、應對氣候變暖的有效技術手段。國際能源署（IEA）下屬的?SolarPACES、歐洲太陽能熱能發電協會（ESTELA）和綠色和平組織最保守的估計認為CSP到?2030年在全球能源供應份額中將占3%～3.6%，到2050年占8%～11.8%，這意味著到2050年CSP裝機容量將達到830GW，每年新增?41GW。在未來5～10年內累計年增長率將達到17%～27%。

如果單獨建設聚光太陽能發電系統，不僅要建設太陽能聚光系統，而且要建設熱能發電系統，并且需要將水從環境狀態加熱到過熱蒸汽狀態。不僅增加了造價，而且熱效率不高。我國太陽能豐富的地區很多地方也是地熱能豐富的地區。如西藏、四川、新疆等地。如果能夠將太陽能與地熱能有機結合，就能夠將電站功率、效率大幅度提高，造價大幅度降低，使之形成高效率、低成本的新能源發電系統，為我國的新能源事業做出貢獻。

地熱一般分為低溫地熱（60～100℃）、中溫地熱（100～150℃）和高溫地熱（150℃以上）。由于地熱的溫度通常都小于250℃，因此它屬于低品位能源。特別是在我國絕大部分都是中低溫地熱資源。對于低溫地熱一般都是未飽和水。中溫地熱通常都是汽水混合物，屬于飽和水。由于熱能發電通常都需要將飽和水轉換成蒸汽。因此，對于低溫地熱發電必須將未飽和水加熱并蒸發成蒸汽，或者采用制冷劑做工質，用熱水將制冷劑蒸發和加熱成蒸汽，再用制冷劑汽輪機發電。這種制冷劑汽輪機發電效率低，而且對環境造成污染，造價成本也很高，因此也很少采用。

對于中溫地熱，由于地熱水已經處于飽和狀態，可以通過降低自身的溫度和壓力，釋放飽和水自身的物理熱來提供汽化所需要的汽化潛熱，從而產生蒸汽，再用蒸汽來發電。這種產生蒸汽的方法就叫做“擴容”法，或者叫做“閃蒸”法。通過擴容，或閃蒸產生蒸汽，再通過汽輪機發電機組發電就是目前世界上廣泛采用的地熱發電方法。但是通過擴容產生蒸汽來發電有兩個主要缺陷：

1、擴容不能夠完全將飽和水變成蒸汽，以200℃的飽和水為例，其飽和壓力為1.5537MPa。使其擴容溫度下降到180℃，它對應的飽和壓力為1.0019MPa，它只能產生4.4%的蒸汽，其余的95.6%仍然是180℃的飽和水。即使通過擴容將溫度下降到100℃，也只能產生19.2%的蒸汽，其余80.8%的仍然是100℃的飽和水。因此，擴容后還有大量熱水排放，浪費能源以及污染環境。

2、擴容是通過降溫、降壓來產生蒸汽的。根據熱力學第二定律，溫度下降會導致地熱能的發電熱效率降低。比如，地熱熱水的溫度為200℃，環境溫度為25℃時，卡諾效率為37%；當擴容壓力下降，溫度同時降為180℃時，卡諾效率降為了34.2%。如果擴容降溫降到100℃，卡諾效率降到了20.1%，比200℃時降低了45.68%。這就意味著擴容產生蒸汽是以犧牲地熱資源的熱效率為代價的。對于飽和水擴容產生蒸汽的比例和卡諾效率降低見表1：

表1?擴容后產生蒸汽的比例及卡諾效率表

由此可見，地熱發電采用閃蒸擴容方法導致地熱發電效率大大降低，同時造成環境污染。要克服這一缺陷就必須解決地熱飽和水產生蒸汽的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種太陽能地熱能聯合循環發電系統，解決現有技術的地熱發電效率降低，以及容易造成環境污染的問題。同時解決單純的聚光太陽能發電系統的熱能發電系統和低效率的問題。也就是說，對聚光太陽能發電系統只需要建設太陽能集熱器，而不需要建設太陽能熱力發電系統，并且發電效率大幅度提高。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：