[发明专利]一种单工质海洋温差能收集发电装置及方法

说明书

本发明实施例公开了一种单工质海洋温差能收集发电装置，包括抗压罩，所述抗压罩内顺次安装有相变筒、蓄能筒和膨胀机，所述相变筒通过膨胀机的蓄能膨胀单向通道与蓄能筒连接，所述蓄能筒通过膨胀机的释能膨胀单向通道与相变筒连接，且所述蓄能膨胀单向通道和释能膨胀单向通道充灌有循环工质形成闭合的循环回路，所述膨胀机连接有发电机，还包括一种海洋温差能发电的方法；本发明通过采用单一的气‑液相变循环工质来收集海洋温差能，并利用它进行发电，可显著降低系统最高压强、延长发电时间、优化发电控制过程，并避免了工质间的相互渗透掺混。

技术领域

本发明实施例涉及海洋温差能利用装置技术领域，具体涉及一种单工质海洋温差能收集发电装置及方法。

背景技术

温差能是海洋能中储量最大的能源，具有可再生、清洁、稳定等优点，正逐渐引起越来越多的关注。如我国南海表层水温与800米以下的深层水温差维持在20℃～24℃之间，具有优厚的温差能利用条件。海洋温差能发电作为温差能利用的主要方式之一，可有效满足海洋监测仪器、海洋平台设备、偏远岛屿居住等供电需求。

海洋温差能供电和蓄电池供电是水下运行装置的两种供电方式，相比蓄电池供电，海洋温差能供电成本更低、时间更长。现有海洋温差能收集发电装置内充装对温度变化比较敏感的液-固相变工质，通过装置潜入海水深度的不同，感知海水温度的变化，使得相变工质发生周期性相变，并伴随工质体积和压强的周期性变化，促使装置系统不断的蓄能、释能，释能过程耦合工质膨胀发电系统，实现热能向电能的转化。在现有技术中如一种海洋检测平台的温差能供电系统，采用一体串联式液态金属磁流体发电机，在高压蓄能器蓄能完成时，打开电磁阀，在压强差的作用下，传递介质挤压并驱动波纹管内金属流体通过发电通道，切割磁感线，从而产生电能，具有低噪音、低成本等优点。又如一种海洋剖面运动设备及其海洋温差能发电装置，该装置采用四个装有正十六烷的相变腔桶，通过增设等比减压器，将蓄能器中的高压依次等比地转化为低压，实现了高效的释能发电过程。

虽然现有技术中实现了海洋温差能的应用，但是由于其多采用可压缩性较小、体积变化率较小的固-液相变工质，使其难以克服蓄能压强高、发电时间短、发电过程控制难等问题。同时，在现有技术中，为了维持系统的正常运行，在系统内部多充有三种工质，如发电工质、传递工质和蓄能工质，它们在活塞和阀门两侧大压差作用下，工质极易发生相互渗透掺混，最终渐渐造成发电装置的功能性失效，大大缩短匹配仪器设备的使用寿命。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种单工质海洋温差能收集发电装置及方法，实现发电效率高、运行稳定、使用寿命长的目的，解决了现有海洋温差能收集发电装置及方法中工质体积变化率小、发电时间短、发电过程控制难、运行压强高、多工质间渗透掺混、使用寿命短等问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种单工质海洋温差能收集发电装置，包括抗压罩，所述抗压罩内顺次安装有相变筒、蓄能筒和膨胀机，所述相变筒通过膨胀机的蓄能膨胀单向通道与蓄能筒连接，所述蓄能筒通过膨胀机的释能膨胀单向通道与相变筒连接，且所述蓄能膨胀单向通道和释能膨胀单向通道内充灌有循环工质形成闭合的循环回路，所述膨胀机连接有发电机。

作为本发明的一种优选方案，所述蓄能筒表面包裹有保温层。

作为本发明的一种优选方案，所述蓄能膨胀单向通道包括：所述相变筒的出口端通过蓄能二位二通电磁阀与膨胀机的高压输入端连接，所述膨胀机的低压出口端与蓄能筒的入口端之间通过蓄能单向阀连接。

作为本发明的一种优选方案，所述释能膨胀单向通道包括：所述蓄能筒的出口端通过释能二位二通电磁阀与膨胀机的高压输入端连接，所述膨胀机的低压出口端通过释能单向阀与相变筒的入口端连接。

作为本发明的一种优选方案，所述循环工质具体为单一的气-液两相相变工质，且所述气-液两相相变工质的相变温度区间为5～30℃。