[发明专利]一种海洋温差能系统泵流量优化控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种海洋温差能系统泵流量优化控制方法及系统，包括以下步骤：1)分别实时获取蒸发器的海水入口和海水出口的温度，分别实时获取冷凝器的海水入口和海水出口的温度；2)分别实时获取蒸发器的工质出口处的温度和压力，冷凝器的工质入口处的温度和压力；冷凝器的工质出口处的温度和压力；以及蒸发器的工质入口处的温度和压力；3)预设的信号采集控制器采集步骤1)、2)获取的温度、压力数据，采用控制算法实时计算使海洋温差能系统的净输出功最大化时的海水泵和工质泵的流量，实时调节海洋温差能系统中的海水泵以及工质泵的流量，使海水泵和工质泵的流量达到动态平衡，确保海洋温差能系统的净输出功趋于最大化。

技术领域

本发明涉及一种基于朗肯循环的海洋温差能系统泵流量优化控制方法及系统，属于海洋温差能发电领域。

背景技术

海洋温差能发电是一种利用海洋表层温海水与深层冷海水之间的温差，通过热力循环将热能转化为电能的发电方式。常用的热力循环形式包括朗肯循环、卡琳娜循环和上原循环。其中朗肯循环使用低沸点工质在闭路中循环，同时具有结构简单、装置(特别是透平机组)尺寸相对较小的优点，易实现工业化开发及推广，因此是最常用的循环形式。如图1所示，基于朗肯循环的海洋温差能系统包括透平、冷凝器、工质泵、蒸发器。

海洋温差能发电的冷热源温差小，系统转换效率低，做功能力不佳；同时又需要泵入大量的上层温海水和深层冷海水作为热源和冷源，系统的自耗功很大，因此导致系统的净输出功较低。虽然温海水和冷海水流量越大，海洋温差能系统换热后冷热源的的温度损失越小，系统有效温差越大，做功能力越强。但是由于泵功耗与流速成正比，流量越大，则流速越大，流阻也越大，由此导致泵功耗更大，因此控制不当会导致净输出功降低。为了使系统净输出功尽可能大，应科学平衡和控制温海水泵、冷海水泵以及工质泵的流量；因此需要开发一种海洋温差能系统海水泵和工质泵流量优化控制方法，以使海洋温差能系统的净输出功尽可能最大化。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于朗肯循环的海洋温差能系统泵流量优化控制方法及系统，以使海洋温差能系统净输出功趋于最大化。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种海洋温差能系统泵流量优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)分别实时获取蒸发器的海水入口和海水出口的温度，分别实时获取冷凝器的海水入口和海水出口的温度；

2)分别实时获取蒸发器的工质出口处的温度和压力，冷凝器的工质入口处的温度和压力；冷凝器的工质出口处的温度和压力；以及蒸发器的工质入口处的温度和压力；

3)预设的信号采集控制器采集步骤1)、2)获取的温度、压力数据，采用控制算法实时计算使海洋温差能系统的净输出功最大化时的海水泵和工质泵的流量，并根据计算得到的流量，实时调节海洋温差能系统中的海水泵以及工质泵的流量，使海水泵和工质泵的流量达到动态平衡，确保海洋温差能系统的净输出功趋于最大化。

进一步地，在上述步骤1)，分别在蒸发器和冷凝器的海水入口以及出口处安装温度传感器，四个温度传感器分别实时采集蒸发器的海水入口的温海水的温度、蒸发器的海水出口的温海水的温度、冷凝器的海水入口处的冷海水的温度和冷凝器的海水出口的冷海水的温度，并将上述温度数据发送至预设的信号采集控制器；

在上述步骤2)中，分别在蒸发器和冷凝器的工质入口以及出口处安装温度和压力传感器，四组温度和压力传感器分别实时采集蒸发器的工质出口的温度和压力、冷凝器的工质入口的温度和压力、冷凝器的工质出口的温度和压力、蒸发器的工质出口的温度和压力，并将上述温度和压力数据传至预设的信号采集控制器。

进一步地，在上述步骤3)中，控制算法的计算过程如下：

3.1)根据能量守恒和热交换器传热规律，蒸发器中温海水与工质的热交换率计算公式为：