CN106949002A - 一种新型水电联产海洋能综合利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型水电联产海洋能综合利用系统。它包括太阳池、温海水箱、闪蒸室、蒸发室、汽轮机、一号发电机、冷凝器、冷水泵、淡水箱、振荡浮子、液压转换装置、液压马达、二号发电机、储能装置、温水泵；所述太阳池分为上对流层、非对流层、下对流层；所述振荡浮子、液压转换装置、液压马达、二号发电机组成波浪能发电装置；所述温海水箱、闪蒸室、蒸发室、汽轮机、一号发电机组成温差发电系统；波浪能发电装置为温差发电装置中的水泵提供电能；太阳池提高温差发电系统的进水温度。本发明综合利用多种能源，在发电的时候生产淡水，减少温差发电的能耗，减少系统对外界能量的依赖，提高系统的综合效益。

Description

一种新型水电联产海洋能综合利用系统
技术领域
发明涉及一种海洋能和太阳能利用领域，具体涉及一种新型水电联产的海洋能综合利用系统。
背景技术
海洋是一个巨大的“能源库”，蕴藏着丰富的太阳能、风能、潮汐能、波浪能、温差能，这些能源具有可再生、分布广、能量巨大、无污染等优点，是未来能源开发的重要方向，其中波浪能是相对较成熟的技术之一。波浪能在海洋中无处不在，储量丰富。波浪能发电系统一般有能量吸收装置和能量转换装置，能量吸收装置吸收波浪能并将其转换成规则运动形态( 如直线运动、圆周运动) 的机能，再通过能量转换装置将规则运动形态的机械能转换成电能输出。从吸收波浪能的结构形式来划分，可以分为振荡水柱式、浮子式、摆式和点头鸭式等。能量转换系统有空气叶轮、低水头水轮机、液压系统、机械系统以及发电机等。
在各类海洋能资源中，温差能储量最大。海洋温差能是一种由于太阳照射在海洋表面和底部形成了垂直温度差从而产生的能源。利用海水温差可以实现热力循环，使冷水或沸点较低的工质在遇到海洋表层高温水时发生气化，推动涡轮发电机发电，然后在低温深层海水中对蒸汽进行冷却，使之还原为液体状态。如此循环，即可实现海洋温差能发电。目前海洋温差能发电面临的问题主要有：（1）系统循环热效率低；（2）海水泵引起的系统自身能耗高；（3）换热系统经济成本高。
随着经济的发展，淡水资源等能源的缺乏已经成为制约海岛地区经济发展的重要因素之一，海水淡化技术是我国沿海地区解决淡水资源不足的重要手段之一。但是海水淡化技术耗能巨大的特点也成为制约海水淡化技术推广的一个重要因素。在能量贫瘠的沿海及岛屿地区，如何解决海水淡化的能量消耗成为一个重要的课题。
太阳能的开发利用在新能源利用利用相当受重视的一个方向，传统太阳能的利用方式中，把太阳能转化为电能的方式居多，但是目前随着太阳能热利用概念的推广，梯度太阳池逐渐受到关注。太阳池是一种太阳能利用装置，本质上是具有一定盐浓度梯度的盐水池，兼作集热器和蓄热器。它具有结构简单，造价低廉，能长时间蓄热，能在较长时间内提供性能稳定的低温热源的优点。
发明内容
本发明的目的是为了解决沿海和海岛地区能源贫瘠的问题，以及解决温差能利用存在的问题，提出了一种新型的水电联产的海洋能综合利用系统，本发明以海洋温差能发电为核心，合理搭配波浪能发电装置和太阳池等可再生能源，本系统能同时提供多种产出，发电的同时生产淡水，太阳池提高温海水的温度，提高闪蒸比，减少闪蒸室体积，利用海洋上丰富的波浪能发出的电提供海洋能温差发电系统中海水泵的动力，减少温差发电系统对外部能量的依赖，甚至实现整个系统的能源自给，这些特点对于能源缺乏的孤岛等地区非常有用，既解决的用电问题也在一定程度上解决了用水问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种新型水电联产海洋能综合利用系统，包括太阳池、温海水箱、闪蒸室、蒸发室、汽轮机、一号发电机、冷凝器、冷水泵、淡水箱、振荡浮子、液压转换装置、液压马达、二号发电机、储能装置、温水泵；其特征是,所述太阳池包括上对流层、非对流层、下对流层，振荡浮子、液压转换装置、液压马达、二号发电机依次相连，二号发电机同时与温水泵、冷水泵、储能装置相连，温水泵与温水箱进水口相连，温水箱位于太阳池底部的下对流层中，温水箱出水口与闪蒸室进水口相连，闪蒸室出水口与温水箱回收口相连，闪蒸室出气侧与蒸发室进气侧相连，蒸发室淡水出口与淡水箱相连，蒸发室出气侧与汽轮机相连，汽轮机同时与一号发电机、冷凝器相连，冷凝器同时与蒸发室、冷水泵相连。
所述振荡浮子、液压转换装置、液压马达、二号发电机构成波浪能发电系统。
所述二号发电机同时为温水泵和冷水泵提供电能，多余的电能存储在储能装置中。
所述太阳池加热温海水箱中的温海水，以提高闪蒸室的进水温度。
所述闪蒸室中未蒸发的高温海水重新输送到温海水箱中循环利用。
本发明的有益效果在于以下四点。
1、本系统采用混合式温差发电，可以在发电的同时生产淡水。这一特点对于能源缺乏的孤岛等地区非常有用，既解决的用电问题也在一定程度上解决了用水问题。而且同时提供多种产出，可以显著提高系统的综合效益。
2、利用太阳能提高温水的温度，提高闪蒸比，减少闪蒸室的体积。同时因为热水温度的提高，温差发电对冷水温度的要求放宽了，不必抽取深层海水，从而减少冷水管道的建设成本，同时减少冷海水泵的能量消耗。
3、利用太阳池储能，在太阳能充足的时候储存能量，保证夜晚或阴天的供热需求，实现生产的连续性。
4、本系统搭配波浪能发电系统和储能装置。利用海洋上丰富的波浪能发出的电提供海洋能温差发电系统中海水泵的动力，减少温差发电系统对外部能量的依赖，甚至实现整个系统的能源自给。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是波浪能发电系统结构图。
图3是太阳池结构图。
图中：1、太阳池；2、温海水箱；3、闪蒸室；4、蒸发室；5、汽轮机；6、一号发电机；7、冷凝器；8、冷水泵；9、淡水箱；10、振荡浮子；11、液压转换装置；12、液压马达；13、二号发电机；14、储能装置；15、温水泵；16、上对流层；17、非对流层；18、下对流层。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明方案作进一步详细说明。
如图1所示：本发明包括太阳池1、温海水箱2、闪蒸室3、蒸发室4、汽轮机5、一号发电机6、冷凝器7、冷水泵8、淡水箱9、振荡浮子10、液压转换装置11、液压马达12、二号发电机13、储能装置14、温水泵15；其特征是,所述太阳池1包括上对流层16、非对流层17、下对流层18，振荡浮子10、液压转换装置11、液压马达12、二号发电机13依次相连，二号发电机13同时与温水泵15、冷水泵8、储能装置14相连，温水泵15与温水箱2进水口相连，温水箱2位于太阳池1底部的下对流层18中，温水箱2出水口与闪蒸室3进水口相连，闪蒸室3出水口与温水箱2回收口相连，闪蒸室3出气侧与蒸发室4进气侧相连，蒸发室4淡水出口与淡水箱9相连，蒸发室4出气侧与汽轮机5相连，汽轮机同时与一号发电机6、冷凝器7相连，冷凝器7同时与蒸发室4、冷水泵8相连。
所述振荡浮子10、液压转换装置11、液压马达12、二号发电机13构成波浪能发电系统。
所述二号发电机13同时为温水泵15和冷水泵8提供电能，多余的电能存储在储能装置14中。
所述太阳池1加热温海水箱2中的温海水，以提高闪蒸室3的进水温度。
所述闪蒸室3中未蒸发的高温海水重新输送到温海水箱2中循环利用。
如图1到图3所示，一种新型的水电联产的海洋能综合利用系统，具体来说，振荡浮子10作为一次转换装置，用来收集海洋表面波浪的动能和势能转换成其他形式的能量，液压转换装置11作为中间缓冲，处理由振荡浮子10获取的波浪能，实现能量和速度的稳定传递，稳定的能量带动液压马达12和二号发电机13转换成电能，电能为温水泵15和冷水泵8提供能量，多余电能存储在储能装置14中；温水泵15抽取的海水送入太阳池集热系统中的温海水箱2内，温海水箱2安装在太阳池1的下对流层18中；太阳池1是一个盐度由上而下逐渐增加的盐水池，共分三层，表面是盐度和温度都较低的上对流层16，中间层称为非对流层17，该层盐度和温度都随深度逐渐增加，由于盐水溶液的浓度梯度所形成的密度梯度大于由于温度梯度所形成的负密度梯度，形成非对流层17，这样就能有效地防止下层池水由于温度升高而产生的竖直方向的自然对流，因而可以使得下对流层17的温度比上对流层16的温度高许多，从而达到收集和储存太阳能的目的，太阳池1最底层称为下对流层17，也为储热层，该层温度和盐度最高，是接近饱和浓盐水，主要起吸热和储热作用；太阳池1的下对流层18加热温海水箱2中的海水，高温海水被送入温差能发电系统中，首先进入闪蒸室3，在低压环境下，部分高温海水迅速蒸发成蒸汽进入蒸发室4内，另一部分未蒸发的高温海水重新回到温海水箱2中循环利用，蒸汽进入蒸发室4通过蒸发器内盘管加热低沸点工质，加热完成后蒸汽液化成淡水，流入淡水箱9内保存，被加热的工质温度升高沸腾蒸发成高压蒸汽，高压蒸汽进入汽轮机5中推动汽轮机5带动一号发电机7发电。做工过后的工质流入冷凝器7冷却凝结，凝结后的液体工质被送入蒸发室4循环利用。

Claims (5)

1.一种新型水电联产海洋能综合利用系统，包括太阳池（1）、温海水箱（2）、闪蒸室（3）、蒸发室（4）、汽轮机（5）、一号发电机（6）、冷凝器（7）、冷水泵（8）、淡水箱（9）、振荡浮子（10）、液压转换装置（11）、液压马达（12）、二号发电机（13）、储能装置（14）、温水泵（15）；其特征是,所述太阳池（1）包括上对流层（16）、非对流层（17）、下对流层（18），振荡浮子（10）、液压转换装置（11）、液压马达（12）、二号发电机（13）依次相连，二号发电机（13）同时与温水泵（15）、冷水泵（8）、储能装置（14）相连，温水泵（15）与温水箱（2）进水口相连，温水箱（2）位于太阳池（1）底部的下对流层（18）中，温水箱（2）出水口与闪蒸室（3）进水口相连，闪蒸室（3）出水口与温水箱（2）回收口相连，闪蒸室（3）出气侧与蒸发室（4）进气侧相连，蒸发室（4）淡水出口与淡水箱（9）相连，蒸发室（4）出气侧与汽轮机（5）相连，汽轮机同时与一号发电机（6）、冷凝器（7）相连， 冷凝器（7）同时与蒸发室（4）、冷水泵（8）相连。
2.根据权利要求1所述的一种新型水电联产海洋能综合利用系统，其特征是,所述振荡浮子（10）、液压转换装置（11）、液压马达（12）、二号发电机（13）构成波浪能发电系统。
3.根据权利要求1所述的一种新型水电联产海洋能综合利用系统，其特征是,所述二号发电机（13）同时为温水泵（15）和冷水泵（8）提供电能，多余的电能存储在储能装置（14）中。
4.根据权利要求1所述的一种新型水电联产海洋能综合利用系统，其特征是,所述太阳池（1）加热温海水箱（2）中的温海水，以提高闪蒸室（3）的进水温度。
5.根据权利要求1所述的一种新型水电联产海洋能综合利用系统，其特征是，所述闪蒸室（3）中未蒸发的高温海水重新输送到温海水箱（2）中循环利用。
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