[发明专利]基于有机朗肯循环的太阳能与地热能耦合的发电系统装置

说明书

本发明公开了一种基于有机朗肯循环的太阳能与地热能耦合的发电系统装置，由太阳能集热、地热水、有机朗肯循环、以及冷却水循环等4个子系统组成。其中：太阳能集热子系统由太阳能集热器、增温换热器、过热器依次连接构成；地热水子系统由抽水井、增温换热器、蒸发器、预热器等构成。有机工质朗肯循环子系统由过热器、涡旋膨胀机、冷凝器等构成。冷却水循环子系统由冷凝器、冷却塔等构成。通过过热器、预热器、蒸发器等将4个子系统连接成发电系统装置。该装置主要通过6个阀门的逻辑切换进入不同的发电模式。通过上述方式，本发明能够有效提高系统运行效率和稳定性；提高中低温地热水的利用率及热效率，又属于绿色发电，因此具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于新能源领域，具体涉及一种太阳能与地热能耦合的发电系统。

背景技术

目前，节能减排是世界多国的能源政策，其中中低温热源的地热发电技术是其中的一个研究热点和产业化推广方向。由于众所周知的原因，利用中低温地热能发电大部分均采用有机朗肯循环。有机朗肯循环是用有机物代替水作为工质的朗肯动力循环，它的特点是非常适宜利用中低品位的热能来进行发电。

地热能发电和太阳能发电都属于可再生的清洁能源发电，地热资源发电稳定性、连续性较好；太阳能资源储量丰富，清洁安全。但单一中低温地热发电有效率偏低和具有资源品位条件的限制；单一太阳能发电也存在不连续、不稳定和成本偏高的缺陷。近年来多能互补耦合发电的技术被广泛应用，因此太阳能-地热能耦合发电系统受到国内外广泛关注。多能耦合发电系统可以优化能源结构，节约了能源又保护了环境，具有极高的经济与社会效益，是可持续发展在能源领域的必然选择。

本发明依据上述问题而提出了太阳能与地热耦合的发电系统，以降低发电成本和地热储层热含量的消耗；提高发电效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于有机朗肯循环的太阳能与地热能耦合的发电系统装置。利用太阳能和地热能两种能源各自的优势，可以改善单一发电方式的不足，弥补春夏秋三季中低温地热发电系统效率较低、运行工况多变等缺陷，达到提升可再生能源综合利用提高效率的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

基于有机朗肯循环的太阳能与地热能耦合的发电系统装置，包括：太阳能集热器、增温换热器、过热器、抽水井、蒸发器、预热器、回灌井、涡轮膨胀机、冷凝器、储液罐、工质泵、水泵、冷却塔、阀门以及视液镜。其系统组成的技术方案是：发电系统装置由太阳能集热子系统、地热水子系统、有机朗肯循环子系统以及冷却水循环子系统4个部分组成。

其中：太阳能集热子系统由太阳能集热器、增温换热器和过热器依次连接构成。

地热水子系统由抽水井、增温换热器、蒸发器、预热器和回灌井依次连接构成。其中通过增温换热器的热水侧和导热油侧，将地热水子系统和太阳能集热子系统进行连接。

有机朗肯循环子系统由过热器、涡旋膨胀机、冷凝器、储液罐、工质泵、预热器、蒸发器依次串接构成。其中通过过热器的导热油侧和工质侧，将太阳能集热子系统和有机朗肯循环子系统进行连接。同时通过蒸发器和预热器的热水侧及工质侧，将地热水子系统和有机朗肯循环子系统进行连接。

冷却水循环子系统由冷凝器、水泵、冷却塔依次串接构成，并且通过冷凝器的工质侧和冷却水侧，将有机朗肯循环子系统和冷却水循环子系统进行连接。

在太阳能集热子系统中，增温换热器连接第一、第二、第三阀门；过热器连接第四、第五、第六阀门，并且增温换热器和过热器与各自的三个阀门构成封闭连接。

所述增温换热器的导热油出口与第二阀门的进口连接，所述增温换热器的导热油进口与第三阀门的除了连接，第二阀门的出口与第一阀门的出口连接，第三阀门的进口与第一阀门的进口连接；