[發(fā)明專利]海洋溫差能發(fā)電模擬測試系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811311349.1
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109375018A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳浩宇;劉偉民;陳鳳云;彭景平;葛云征;劉蕾;馬小兵
• 申請（專利權(quán)）人: 國家海洋局第一海洋研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;F03G7/05
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

本發(fā)明涉及海洋溫差能發(fā)電模擬測試系統(tǒng)，屬于發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)測試技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括冷熱源系統(tǒng)、溫差發(fā)電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集存儲單元和控制顯示單元，本發(fā)明利用熱泵機組產(chǎn)生循環(huán)的冷水、熱水，模擬海洋溫差能發(fā)電中的冷源和熱源，一臺熱泵機組即可滿足冷熱源子系統(tǒng)的模擬試驗需要；溫差發(fā)電系統(tǒng)中可以靈活地實現(xiàn)單透平和雙透平發(fā)電系統(tǒng)切換測試；可以進行低至18℃溫差、50kW以下小型低溫?zé)嵩葱夭畎l(fā)電系統(tǒng)的模擬測試。本發(fā)明不僅可以實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)的整體性能測試，還可以對系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備如第一級透平等的特性進行試驗，獲取系統(tǒng)運行參數(shù)的變化規(guī)律，為系統(tǒng)的優(yōu)化及設(shè)備設(shè)計提供指導(dǎo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋溫差能發(fā)電模擬測試系統(tǒng)，屬于發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著能源消耗加劇及對環(huán)境的危害，傳統(tǒng)化石燃料的不可再生性導(dǎo)致國際社會對于能源安全、環(huán)境保護及氣候變化問題日益重視，世界各國都在積極尋找傳統(tǒng)能源的替代能源，包括太陽能、海洋能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等。海洋溫差能發(fā)電是利用表層溫海水與深層冷海水之間的溫差蘊藏的巨大能量來進行發(fā)電，其來源主要是太陽輻射能，具有儲量巨大、可持續(xù)性、對環(huán)境友好且隨時間變化相對穩(wěn)定的特點。

我國南海島嶼眾多，能源與淡水供給困難，若能因地制宜開發(fā)適應(yīng)島嶼的可再生能源，對我國的島礁開發(fā)利用及維護國防安全具有重要價值。我國南海海洋溫差能極為豐富，位于海上絲綢之路關(guān)鍵海域，具有豐富的海洋溫差能資源，具有廣泛的開發(fā)利用前景。我國南海海域水深較深，表層溫度高，蘊藏著巨大的溫差能量。據(jù)統(tǒng)計南海表層與深層海水溫差大于等于18℃水體蘊藏的溫差能為1.16×10¹⁹kJ。

海洋溫差能發(fā)電由于可利用的海洋溫差較小，因此熱力循環(huán)方式以及系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備透平及換熱器的設(shè)計優(yōu)化都對系統(tǒng)的效率具有重要的影響。目前的海洋溫差能發(fā)電循環(huán)方式主要是閉式循環(huán)(即傳統(tǒng)有機工質(zhì)朗肯循環(huán)和混合工質(zhì)新循環(huán))。理論研究已經(jīng)發(fā)展較為充分，但實驗研究及工程驗證則相對匱乏，沒有現(xiàn)成的實現(xiàn)相關(guān)功能的試驗?zāi)M測試系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種海洋溫差能發(fā)電模擬測試系統(tǒng)，用于不同海洋溫差能發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)的性能測試，以及系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備如透平和換熱器的特性試驗，揭示系統(tǒng)的發(fā)電特性和運行規(guī)律。

本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種海洋溫差能發(fā)電模擬測試系統(tǒng)，包括冷熱源系統(tǒng)、溫差發(fā)電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集存儲單元和控制顯示單元，冷熱源系統(tǒng)與溫差發(fā)電系統(tǒng)連接，數(shù)據(jù)采集存儲單元分別與冷熱源系統(tǒng)、溫差發(fā)電系統(tǒng)和控制顯示單元連接，控制顯示單元分別與冷熱源系統(tǒng)和溫差發(fā)電系統(tǒng)連接；

冷熱源系統(tǒng)包括熱泵機組、熱源水路循環(huán)子系統(tǒng)和冷源水路循環(huán)子系統(tǒng)，熱泵機組分別與熱源水路循環(huán)子系統(tǒng)和冷源水路循環(huán)子系統(tǒng)連接，熱源水路循環(huán)子系統(tǒng)和冷源水路循環(huán)子系統(tǒng)均與溫差發(fā)電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集存儲單元和控制顯示單元連接；

溫差發(fā)電系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、分離器、第一級透平、第二級透平、第一發(fā)電機、第二發(fā)電機、整流逆變負載、吸收器、工質(zhì)泵、第一回?zé)崞鳌⒌诙責(zé)崞鳌⒌谌責(zé)崞鳎环蛛x器、第一級透平、第一發(fā)電機和整流逆變負載依次連接；蒸發(fā)器與分離器連接，分離器、第二級透平、第二發(fā)電機和整流逆變負載依次連接；第二級透平還與第一級透平連接；吸收器分別與第一級透平、第二級透平、冷源水路循環(huán)子系統(tǒng)、第一回?zé)崞骱偷诙責(zé)崞鬟B接，吸收器還分別通過第一回?zé)崞骱偷诙責(zé)崞髋c第三回?zé)崞鬟B接，第三回?zé)崞鞣謩e與蒸發(fā)器、分離器和熱源水路循環(huán)子系統(tǒng)連接；工質(zhì)泵分別與第一冷凝器、第二冷凝器、第一回?zé)崞鳌⒌谌責(zé)崞骱驼舭l(fā)器連接，工質(zhì)泵還分別通過第一回?zé)崞骱偷谌責(zé)崞髋c第二回?zé)崞鬟B接；

數(shù)據(jù)采集存儲單元用于采集并存儲數(shù)據(jù)，包括傳感器組，傳感器組包括壓力傳感器、溫度傳感器和流量計；

控制顯示單元包括控制器、觸控顯示屏和閥組；控制器和觸控顯示屏連接，控制器的輸入端與傳感器組的輸出端連接，即控制器的輸入端與壓力傳感器、溫度傳感器和流量計的輸出端連接；控制器的輸出端與閥組連接；閥組包括閘閥、截止閥、溫度控制調(diào)節(jié)閥、止回閥和節(jié)流閥。