[發明專利]新型混合式海洋溫差發電系統

在審

• 申請號: 201610012838.1
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105781915A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 孫福杰;施志鋼;李姝姝
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F03D9/25;F03G7/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新型混合式海洋溫差發電系統，具體涉及一種利用風能、太陽能 與海洋溫差能進行發電的以氨水混合物為工質的卡林納-11循環方法，屬于機械工程和新 能源聯合發電領域。

背景技術

在人類大跨步快速度的進入21世紀的同時，也面臨著環境污染、能源枯竭等的威 脅。海洋能被譽為“藍色的能源”，能源儲量巨大，并且海洋溫差能所占比重最大，所以海洋 溫差能的開發利用越來越多的受到世界各國的廣泛關注。

海洋溫差發電(Oceanthermalenergyconversion簡稱OTEC)是利用海洋表面和 海洋深處的溫度差發電的新技術。這種技術的優點是利用可再生清潔能源，過程中幾乎不 產CO₂，對環境產生的影響很小，同時和還可以產生純凈的淡水。它還有可能成為解決世界 能源枯竭問題、氣候變暖和淡水資源稀缺等最大環境問題的有效手段，也被認為是最具潛 力的能源利用方式之一。

利用海洋溫差發電的概念，最早于1881年由法國物理學家雅克登科登·阿松瓦 爾在“太陽海洋能”一文中提出，由于技術條件的限制，1926年11月，法國科學院建立了一個 實驗溫差發電站，證實了阿松瓦爾的設想。1930年，阿松瓦爾的學生克洛德在古巴附近的海 中建造了一座海水溫差發電站。1979年8月，一個名為“MINI-OTEC”的漂浮式海洋溫差電站 在美國夏威夷建成。這是世界上第一個有凈功率(15kW)輸出的海洋溫差發電裝置，該裝置 是當今開發利用海水溫差發電技術的典型代表。目前，在印度洋、加勒比海、南太平洋、夏威 夷等海域，海洋溫差發電技術得到了較好的應用。功率從100千瓦至5000千瓦不等，上萬千 瓦的溫差能發電站也在建設之中。我國的海洋溫差能發電技術正處于研究試驗階段。從20 世紀80年代初開始在廣州、青島和天津等地開始溫差發電技術的研究。1986年廣州研制完 成開式溫差能轉換試驗模擬裝置,1989年又完成了霧滴提升循環試驗研究。2012年8月28 日國家海洋局第一海洋研究所研究員劉偉民建立了我國第一個實用溫差能發電裝置，該項 目填補了我國在此領域內的空白。

從循環系統角度來說，由于冷熱海水溫差通常在15～25°C之間，純氨工質海洋溫 差發電系統循環效率僅約為3%。發電效率低，很難實現大規模商業化應用。由于深表層海水 溫差受到晝夜、季節等因素的影響，溫差不穩定，傳統的OTEC很難滿足發電機組穩定工作的 需求。

發明內容

本發明提出一種新型混合式海水溫差發電系統，利用風能、太陽能和海水溫差能 聯合發電，克服了發電效率低、發電機組工作不穩的缺點，同時還擴大了海水溫差發電的海 域面積。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案。

一種新型的海洋溫差發電系統，本系統包括泵、太陽池、太陽能集熱器、脫氣器、閃 蒸器、蒸發器、分離器、風力發電裝置、透平、發電機、吸熱器、冷凝器、氨儲液罐、循環工質 泵、回熱器和噴水裝置。用氨水混合物作為循環工質，利用深層冷海水和表層溫海水存在著 溫差，用溫海水為系統的熱源，加熱沸點比較低的工質，使其蒸發沸騰推動發電機進行發 電，用深層冷海水為系統的冷源，冷卻液化工質，如此循環，持續不斷的發電。

所述泵，包括溫海水泵、海水泵、工質泵和深海水泵，溫海水泵把溫海水輸送到太 陽池和太陽能集熱器中進行兩次加熱，海水泵把來自閃蒸器的高溫海水送人蒸發器，再在 工質泵的作用下進入卡林納-11循環，深海水泵抽取冷海水送入到冷凝器，冷卻工質成液 態，持續不斷的循環。

所述太陽池是一種以太陽輻射為能源的人造的鹽水池。它是利用具有一定鹽濃度 梯度的池水，既可集熱也可蓄熱的一種太陽能熱利用系統。最上層稱為上對流層，也叫保溫 層，一般由清水組成，其溫度與環境溫度相近；最下層稱為下對流層，也叫蓄熱層，由飽和的 鹽溶液組成，主要作用是吸熱和儲熱；中間層稱為非對流層，也叫梯度層，是太陽池的關鍵 部分，梯度層溶液由于其濃度是不斷增大的，這樣它就能有效地防止下層池水由于溫度升 高而產生的豎直方向的自然對流，因而可以使得下對流區的溫度比上對流區的溫度高許 多，從而達到收集和儲存太陽能的目的。所述溫海水先經過太陽池加熱后在送入太陽能集 熱器。

所述太陽能集熱器是吸收太陽輻射并將產生的熱能傳遞到傳熱介質的裝置，給來 自太陽池的海水進一步加熱，提高系統溫差。