CN115288963A - 一种可固定的置入式海洋温差能发电网系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可固定的置入式海洋温差能发电网系统，涉及海洋温差能发电技术领域，其包括：可固定架体和设置于可固定架体上的置入式海洋温差能发电单元，置入式海洋温差能发电单元包括：透平机、工质蒸发器和工质冷凝器，透平机用于驱动发电机发电；工质蒸发器处于第一温度海域内，且工质蒸发器具有换热管道以利用第一温度海域的海水将流经自身的液态循环工质加热形成气态循环工质，并输送到透平机；工质冷凝器处于第二温度海域内，且工质冷凝器具有换热管道以利用第二温度海域的海水将透平机发电后流出并流经自身的气态循环工质吸热形成液态循环工质，液态循环工质重新输送回工质蒸发器，第一温度海域的海水温度高于第二温度海域的海水温度。

Description

一种可固定的置入式海洋温差能发电网系统

技术领域

本发明涉及海洋温差能发电技术领域，具体涉及一种可固定的置入式海洋温差能发电网系统。

背景技术

海洋可再生能源因其储量巨大且清洁可再生，一直以来都受到国际社会的广泛关注，世界各国研究学者也都在致力于开发海洋可再生能源，解决重要技术瓶颈并探究产业化的途径和方法。从目前海洋可再生能源技术的发展和应用现状可知，具备一定规模的海洋温差能发电系统具有最显著的开发效益。海洋温差能具有清洁可再生、能量供应稳定、发电波动小、可全天候发电、不受时间季节和天气的影响等特点，能源稳定性堪比化石能源且不需要储能系统，可以为偏远海岛、海洋勘探、海洋油气开发等供应电力，具备替代传统化石能源的潜力。目前大型的海洋温差能发电系统设计及其配套的海上工程施工技术还未成熟，大型的离岸系统发电网还未实现技术突破。

目前，海洋温差能发电系统装置布设方式较成熟的主要为岸基式、半潜式和船式，其发电的原理都是通过抽吸热海水和冷海水，分别运输至蒸发器和冷凝器与工质进行换热，通过工质形态变化进行发电做功，该系统设计导致需要布设很长的热水管和冷水管进行热冷海水的抽吸步骤，特别是岸基式的温差能发电系统。为减小海水在管道内流动的压头损失，即导致抽水管道直径尺寸必须足够宽，这就导致抽水泵消耗巨大能量，并且海水在运输过程中存在大量的能量损失，导致发电系统循环的热效率低下。建立大型海洋温差能发电网系统需要解决系统的结构稳定性、发电网的布设固定、系统配套设备的合理分配、系统的循环效率等问题，为解决上述技术难题，逐步实现海洋温差能发电系统的商业化应用，还需要进行大量的技术研究和系统设计创新。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种可固定的置入式海洋温差能发电网系统，其以置入式海洋温差能发电单元为基础，通过可固定架体将本系统固定在海洋区域，实现深海复杂工况下的系统稳固和运作设备的合理分布。

为实现上述目的，本发明可以采用以下技术方案进行：

一种可固定的置入式海洋温差能发电网系统，其包括：

可固定架体；

设置于所述可固定架体上的置入式海洋温差能发电单元，其包括：

-透平机，其用于驱动发电机发电；

-工质蒸发器，其处于第一温度海域内，且所述工质蒸发器具有换热管道以利用所述第一温度海域的海水将流经自身的液态循环工质加热形成气态循环工质，并输送到所述

透平机；

-工质冷凝器，其处于第二温度海域内，且所述工质冷凝器具有换热管道以利用所述第二温度海域的海水将所述透平机发电后流出并流经自身的气态循环工质吸热形成液态循环工质，其中，所述液态循环工质重新输送回所述工质蒸发器，所述第一温度海域的海水温度高于所述第二温度海域的海水温度。

如上所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，进一步地，所述可固定架体包括：

建设平台、支撑固定架和固定基座，其配合形成骨架部分，所述固定基座的下方还设置有锚定底座；

调节张紧装置、锚定链条和链条基座，其配合使用以将所述骨架部分固定在海底，其中，所述建设平台设置于海平面上，所述支撑固定架设置于海洋区域，所述固定基座设置于海底泥面上，锚定底座设置于海底泥面下；

所述调节张紧装置设置于所述建设平台上，所述链条基座设置于海底泥面下，所述锚定链条的两端分别连接于所述调节张紧装置和所述链条基座之间。

如上所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，进一步地，

所述工质蒸发器包括：

贯穿轴心的第一管道；

螺旋围绕所述第一管道的第二管道，以及，

螺旋围绕所述第一管道的第三管道，且所述第三管道与所述第二管道的每一圈螺旋面均贴合换热；

所述工质冷凝器包括：

贯穿轴心的第四管道；

螺旋围绕所述第四管道的第五管道，以及，

螺旋围绕所述第四管道的第六管道，且所述第六管道与所述第五管道的每一圈螺旋面均贴合换热；

所述第一管道与所述第四管道连通，所述第四管道的下游端与所述第六管道的上游端连通，所述第六管道与所述第三管道连通，所述第三管道的下游端与所述透平机的入口端连通，所述第一管道的上游端与所述透平机的出口端连通；所述第一管道和所述第四管道内贯穿组合管道，形成工质循环管。

如上所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，进一步地，所述第三管道的下游端与所述透平机的入口端连通的管道上还设有气液分离器，所述气液分离器分离出的液态循环工质流向所述第一管道的上游端。

如上所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，进一步地，所述置入式海洋温差能发电单元沿所述可固定架体的周向间距分布有多个。

如上所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，进一步地，还包括储电装置、输电电缆和海底电缆管路，所述储电装置安装在所述建设平台上，所述输电电缆设置在所述支撑固定架上，所述海底电缆管路的一端通过所述输电电缆与所述储电装置连接，所述海底电缆管路的另一端连接至岸上的电网。

如上所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，进一步地，所述输电电缆的外层包裹有具有防水、防腐和耐压性能的材料；所述海底电缆管路设置于海底泥面下。

如上所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，进一步地，所述第一管道的上游端与所述透平机的出口端连通的管道上还设有工质泵；所述第六管道与所述第三管道连通的管道上还设有单向阀；

所述工质蒸发器与所述工质冷凝器之间的管道外设有密封连接结构，所述密封连接结构包括：

包覆管道的隔热层；以及，

用于围蔽所述隔热层的外围层。

如上所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，进一步地，所述置入式海洋温差能发电单元还包括热水泵和冷水泵，所述支撑固定架设有若干固定架，所述热水泵和冷水泵安装在所述固定架上，所述热水泵的出口连接所述工质蒸发器的热海水泵入口，其用于将所述第一温度海域的海水泵入所述工质蒸发器内；所述冷水泵的出口连接所述工质冷凝器的冷海水泵入口，其用于将所述第二温度海域的海水泵入所述工质冷凝器内。

如上所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，进一步地，所述置入式海洋温差能发电单元还包括若干固定环，若干所述固定环用于将所述工质循环管固定在所述工质蒸发器和所述工质冷凝器的轴心通孔上；所述工质蒸发器及所述工质冷凝器的形态均包括圆柱体状、正方体状或多层螺旋板式的任一种。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

1、在置入式海洋温差能发电系统的整体结构一体化设计的基础上，改进现有发电示范站所需的长管路铺设、长距离的换热源运输、大量的能源消耗和结构设计复杂等问题，有效的提高了发电系统的运作效率、结构下入的便捷性和发电系统的应用范畴。

2、本系统考虑多个置入式海洋温差能发电单元的实际工程应用，设计大型发电网的布设方案及整体系统的固定方案，实现深海复杂工况下的系统稳固和运作设备的合理分布。为未来建立大型的离岸系统发电网提供设计思路，推进海洋温差能发电的大规模的产业化应用的发展进程。

3、本发明的置入式海洋温差能发电单元采用螺旋式的工质蒸发器和工质冷凝器的结构，通过特殊的结构设计，一方面让系统可以实现工质循环发电的模式和热冷源原位换热的功能，大幅降低抽吸海水所需的做功消耗和传输过程的能量损失；另一方面让换热面积大幅提高可以有效的提高热冷海水与工质之间的换热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的可固定的置入式海洋温差能发电网系统的第一结构示意图；

图2为本发明实施例的可固定的置入式海洋温差能发电网系统的第二结构示意图；

图3为本发明实施例的可固定的置入式海洋温差能发电网系统的局部示意图；

图4为本发明实施例的置入式海洋温差能发电单元的排列方式示意图；

图5为本发明实施例的置入式海洋温差能发电单元的结构示意图；

图6为本发明实施例的置入式海洋温差能发电单元的密封连接结构的结构示意图；

图7为本发明实施例的置入式海洋温差能发电单元的工质蒸发器的内部结构示意图。

其中：1、调节张紧装置；2、建设平台；3、固定架；4、支撑固定架；5、锚定链条；6、固定基座；7、锚定底座；8、链条基座；9、工质蒸发器；10、工质循环管；11、工质冷凝器；12、工质泵；13、透平机；14、气液分离器；15、热水泵；16、冷水泵；17、储电装置；18、输电电缆；19、海底电缆管路；20、第一置入式海洋温差能发电单元；21、第二置入式海洋温差能发电单元；22、第三置入式海洋温差能发电单元；23、第四置入式海洋温差能发电单元；24、第五置入式海洋温差能发电单元；25、第六置入式海洋温差能发电单元；26、固定环；27、单向阀；28、密封连接结构；28-1、密封连接结构外围层；28-2、密封连接结构隔热层；A-1、热海水泵入口；A-2、热海水泵出口；A-3、液态工质入口；A-4、气态工质出口；B-1、冷海水泵入口；B-2、冷海水泵出口；B-3、乏气工质入口；B-4、液态工质出口；C-1、工质循环管入口；C-2、工质循环管出口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例：

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1至图7，本发明提供一种可固定的置入式海洋温差能发电网系统，该系统采用一体式的发电循环结构设计，热水泵15和冷水泵16分别设置在热海水区域和冷海水区域进行海水原位提取，减少能量的无效损失，提高发电系统的循环热效率。以置入式海洋温差能发电单元的一体式结构为基础，为未来建立大型的离岸系统发电网提供发电网布设及固定方法的设计内容，确保能将置入式海洋温差能发电系统稳固的建立在海洋区域，减少海浪、内波等工作环境的影响，确保整体发电网不会进行大幅度的摆动，从而造成发电系统的结构损耗、寿命缩短等问题，推进未来海洋温差能发电的大规模的产业化应用。

参见图1，图1展示了一种可固定的置入式海洋温差能发电网系统，其包括：可固定架体和设置于可固定架体上的置入式海洋温差能发电单元，其中，置入式海洋温差能发电单元包括：透平机13、工质蒸发器9和工质冷凝器11，透平机13用于驱动发电机发电；工质蒸发器9处于第一温度海域内，且工质蒸发器9具有换热管道以利用第一温度海域的海水将流经自身的液态循环工质加热形成气态循环工质，并输送到透平机13；工质冷凝器11处于第二温度海域内，且工质冷凝器11具有换热管道以利用第二温度海域的海水将透平机13发电后流出并流经自身的气态循环工质吸热形成液态循环工质，随后液态循环工质重新输送回工质蒸发器9，且第一温度海域的海水温度高于第二温度海域的海水温度。

本实施例中，可固定架体用于将置入式海洋温差能发电单元稳固的建立在海洋区域，可固定架体上根据实际工况布设有若干置入式海洋温差能发电单元。第一温度海域为热海水区域，第二温度海域为冷海水区域，工质蒸发器9连接有用于将热海水泵入工质蒸发器9的热水泵15，工质冷凝器11连接有用于将冷海水泵入工质冷凝器11的冷水泵16，同时工质蒸发器9与工质冷凝器11通过工质循环管10进行连接。当本系统使用时，液态工质通过热水泵15进入工质蒸发器9中，与工质蒸发器9内部循环的工质进行换热，从而使得工质受热后气化，气化后的工质通过管线输送至透平机13中进行发电，发电后的乏气工质通过工质循环管10输送至工质冷凝器11内，乏气工质与工质冷凝器11内部循环的工质进行换热，从而使得乏气工质受冷后液化并输出。可以理解地是，本系统采用一体式的发电循环结构设计，热水泵15和冷水泵16分别设置在热海水区域和冷海水区域进行海水原位提取，减少能量的无效损失，提高发电系统的循环热效率。以置入式海洋温差能发电单元的一体式结构为基础，为未来建立大型的离岸系统发电网提供发电网布设及固定方法的设计内容，确保能将置入式海洋温差能发电系统稳固的建立在海洋区域，减少海浪、内波等工作环境的影响，确保整体发电网不会进行大幅度的摆动，从而造成发电系统的结构损耗、寿命缩短等问题。

再次参见图1，作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，可固定架体包括：建设平台2、支撑固定架4、固定基座6、调节张紧装置1、锚定链条5和链条基座8，其中，建设平台2、支撑固定架4和固定基座6配合形成骨架部分，固定基座6的下方还设置有锚定底座7；调节张紧装置1、锚定链条5和链条基座8配合使用以将骨架部分固定在海底，建设平台2设置于海平面上，支撑固定架4设置于海洋区域，固定基座6设置于海底泥面上，锚定底座7设置于海底泥面下；调节张紧装置1设置于建设平台2上，链条基座8设置于海底泥面下，锚定链条5的两端分别连接于调节张紧装置1和链条基座8之间。

本实施例中，建设平台2位于海平面上的安全位置，其中心位置为支撑固定架4顶端衔接位置。建设平台2可按照设计布设若干置入式海洋温差能发电单元的发电模块以及技术人员工作区域。发电模块主要包括建设平台2、透平机13、气液分离器14和工质泵12，作用是建立海面系统建设平台2，布设置入式系统整体结构所需的发电设备，将气态工质输出进入至透平机13进行发电做功，并按照透平机13发电功率、气态工质膨胀效率、气液分离器14分离效率、工质泵12泵入能力等参数设计若干套发电所需的气液分离器14、透平机13和工质泵12。支撑固定架4设置于海洋区域，其用于衔接建设平台2和固定基座6，布设有置入式海洋温差能发电单元的循环模块。固定锚链结构包括调节张紧装置1、锚定链条5和链条基座8。固定基座6和固定锚链结构用于支撑置入式海洋温差能发电系统的发电网整体结构。调节张紧装置1设置在建设平台2上，便于操控，可通过控制锚链的长度来调节不同角度固定锚链结构的张紧程度，以保持发电网整体结构的平衡和稳固，减轻海况对系统结构的影响。锚定底座7可按照需求设计多点分布在固定基座6的下方，其具有较重的质量，在整体结构下放的过程中，在自重和上方结构重量的作用下压入海底，起到固定的作用。

参见图5、图7，作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，工质蒸发器9包括：贯穿轴心的第一管道、螺旋围绕第一管道的第二管道以及螺旋围绕第一管道的第三管道，且第三管道与第二管道的每一圈螺旋面均贴合换热。工质冷凝器11包括：贯穿轴心的第四管道、螺旋围绕第四管道的第五管道以及螺旋围绕第四管道的第六管道，且第六管道与第五管道的每一圈螺旋面均贴合换热。

具体地，工质蒸发器9内部热海水流通通道是围绕着第一管道螺旋分布，第三管道与第二管道都为层层叠加的螺旋管道，其中，两个螺旋管道并不相通，具有一定的厚度间隔，即工质流通管道和热海水流通管道是交叠螺旋分布的，也就是一层热海水一层工质流通的，如此，如图7所示，该结构存在四个进出口，分别为热海水泵入口A-1、热海水泵出口A-2、液态工质入口A-3以及气态工质出口A-4，其中，A-1和A-2为热海水流通螺旋，A-3和A-4为工质流通螺旋，热水泵15的出口与热海水泵入口A-1相连，进入工质蒸发器9的热海水经过换热作用后，从热海水泵出口A-2流出至海洋。工质蒸发器9采用立式圆柱体结构，液体工质进入工质蒸发器9内的工质流通管道，沿着工质流通管道的螺旋管道上移，并与热海水流通管道进行换热，经过换热的液体工质受热气化后进入透平机13进行发电。工质蒸发器9采用立式圆柱体结构，可以使气化的工质不受重力影响向上移动，此外，工质蒸发器9的内部采用双螺旋结构的层层重叠的方式，能够增大热海水和液体工质的换热面积，实现换热效率的最大化。

此外，工质蒸发器9和工质冷凝器11结构一致，工质冷凝器11内部冷海水流通通道是围绕着第四管道螺旋分布，第五管道与第六管道都为层层叠加的螺旋管道，其中，两个螺旋管道并不相通，具有一定的厚度间隔，即工质流通管道和冷海水流通管道是交叠螺旋分布的，也就是一层冷海水一层工质流通的，如图5所示，该结构存在四个进出口，分别为冷海水泵入口B-1、冷海水泵出口B-2、乏气工质入口B-3以及液态工质出口B-4；冷水泵16的出口与工质冷凝器11的冷海水泵入口B-1相连，进入工质冷凝器11的冷海水经过换热作用后，从冷海水泵出口B-2流出至海洋。工质冷凝器11的内部采用双螺旋结构的层层重叠的方式，能够增大冷海水和乏气工质的换热面积，实现冷凝效率的最大化。可以理解地是，工质蒸发器9和工质冷凝器11均采用双螺旋结构的层层重叠的方式，这种结构一方面让系统可以实现工质循环发电的模式和热冷源原位换热的功能，大幅降低抽吸海水所需的做功消耗和传输过程的能量损失；另一方面让换热面积大幅提高可以有效的提高热冷海水与工质之间的换热效率。

进一步地，第一管道与第四管道连通，第四管道的下游端与第六管道的上游端连通，第六管道与第三管道连通，第三管道的下游端与透平机13的入口端连通，第一管道的上游端与透平机13的出口端连通；第一管道和第四管道内贯穿组合管道，形成工质循环管10。更进一步地，第三管道的下游端与透平机13的入口端连通的管道上还设有气液分离器14，气液分离器14分离出的液态循环工质流向所述第一管道的上游端。

具体地，置入式海洋温差能发电单元通过第一管道、第三管道、第四管道及第六管道联通工质蒸发器9、工质冷凝器11及透平机13，使得工质蒸发器9内的气化工质输送至透平机13进行发电，发电后的乏气工质通过工质循环管10输送进工质冷凝器11进行冷凝液化，再输送至工质蒸发器9进行加热气化，从而实现循环发电功能。第一管道和第四管道内贯穿组合管道形成一工质循环管10，工质循环管10经过工质蒸发器9和工质冷凝器11的轴心通孔，工质循环管10可以是一根整体的耐高压的整体管，当考虑实际应用长度很长时，它也可以是一连串管连接成所需长度的管组。示例性地，置入式海洋温差能发电单元的发电过程如下：透平机13发电做功后的乏气工质经由工质循环管10输送至工质冷凝器11的乏气工质入口B-3，在冷海水的作用下冷凝成为液态工质，从工质冷凝器11的液态工质出口B-4输送至工质蒸发器9的液态工质入口A-3，液态工质在工质蒸发器9中在热海水的作用下受热气化成气态工质，由工质蒸发器9的气态工质出口A-4输送至透平机13，进行新一轮的循环发电。同时，通过设置气液分离器14能确保输入到透平机13中的都是气态工质，保障透平机13发电效率并延长使用寿命，若气液分离器14存在分离出的液态工质，则通过管线输送至工质循环管10中进行冷凝循环。此外，置入式海洋温差能发电单元的工质循环管10采用现有的具备耐高压性能的管道，由于透平机13发电后输出的乏气工质，需要通过工质循环管10输送至工质冷凝器11进行液化，因此需要施加一定的压力将乏气工质输送至工质冷凝器11的乏气工质入口B-3。

参见图4，作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，置入式海洋温差能发电单元沿可固定架体的周向间距分布有多个。具体地，置入式海洋温差能发电单元在建设平台2上的分布位置可按照实际工程建设进行布设，可以是环式分布、阵列分布或多组块分布等形式，置入式海洋温差能发电单元的数量也可以按照该系统的规模进行设计。示例性地，如图4所述，在建设平台2上环式均匀分布六个置入式海洋温差能发电单元，分别为第一置入式海洋温差能发电单元20、第二置入式海洋温差能发电单元21、第三置入式海洋温差能发电单元22、第四置入式海洋温差能发电单元23、第五置入式海洋温差能发电单元24和第六置入式海洋温差能发电单元25。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，还包括储电装置17、输电电缆18和海底电缆管路19，储电装置17安装在建设平台2上，输电电缆18设置在支撑固定架4上，海底电缆管路19的一端通过输电电缆18与储电装置17连接，海底电缆管路19的另一端连接至岸上的电网。

本实施例中，通过设置储电装置17、输电电缆18和海底电缆管路19可以将传输离岸的置入式海洋温差能发电系统发电网运作获得的电力，通过电力输送结构输送至岸上的电网。储电装置17位于建设平台2的中心位置，其用于收集若干个置入式海洋温差能发电单元的发电量，之后通过安装在支撑固定架4上的输电电缆18进行传输，通过海底电缆管路19一直延伸至岸上的电网，实现离岸发电网的电力输送。输电电缆18连接着建设平台2上的储电装置17，顺着支撑固定架4安装并延伸至固定基座6，之后平行与固定基座6固定至海底，最后通过延伸至岸边的海底电缆管路19实现在海底的位置固定。

上述实施例中，进一步地，输电电缆18的外层包裹有具有防水、防腐和耐压性能的材料；海底电缆管路19设置于海底泥面下。

具体地，输电电缆18的外层包裹有现有的具有防水、防腐和耐压性能的材料，能够确保电力输送的安全性。海底电缆管路19向着陆地方向铺设，固定在海底位置，确保长距离输电的电缆能保持固定在海底，不会对海洋其他设备和生物的正常运作造成影响。

参见图6，作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，第一管道的上游端与透平机13的出口端连通的管道上还设有工质泵12；第六管道与第三管道连通的管道上还设有单向阀27；工质蒸发器9与工质冷凝器11之间的管道外设有密封连接结构28，密封连接结构28包括：包覆管道的隔热层以及用于围蔽隔热层的外围层。

本实施例中，工质泵12用于将乏气工质泵入工质冷凝器11中进行迅速液化。通过设置单向阀27能够确保循环工质按照系统的循环路径运移，防止工质回流现象发生。此外，还设有密封连接结构28，其作用是为了实现整个置入式海洋温差能发电单元的结构形态和重量的一致性，确保衔接位置的密封性和隔热性，保障工质循环的安全性。密封连接结构28总体分为两层结构，包括外围层和隔热层，其中密封连接结构外围层28-1的材质具有耐腐蚀和质量重的性能，密封连接结构隔热层28-2的材质具有高密封性和隔热的性能。进一步地，置入式海洋温差能发电单元还包括若干固定环26，若干固定环26用于将工质循环管10固定在工质蒸发器9和工质冷凝器11的轴心通孔上。具体地，工质蒸发器9和工质冷凝器11轴心的通孔通过工质循环管10组装，用于将发电后透平机13出来的乏气工质，加压输送到工质冷凝器11的通孔出口，之后从B-3口进入工质冷凝器11内部的工质螺旋通道，与冷海水的螺旋通道之间相互交叠螺旋，使得乏气工质与冷海水的换热面积加大，从而快速降温将工质液化。优选地，固定环26为四个，分别安装于工质循环管10穿越工质蒸发器9内部的入口和出口，以及工质循环管10穿越工质冷凝器11内部的入口和出口。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，置入式海洋温差能发电单元还包括热水泵15和冷水泵16，支撑固定架4设有若干固定架3，热水泵15和冷水泵16安装在固定架3上，热水泵15的出口连接工质蒸发器9的热海水泵入口A-1，其用于将第一温度海域的海水泵入工质蒸发器9内；冷水泵16的出口连接工质冷凝器11的冷海水泵入口B-1，其用于将第二温度海域的海水泵入工质冷凝器11内。

具体地，支撑固定架4在工质蒸发器9的热水入口的平行位置，设置有若干个用于支撑热水泵15的固定架3，热水泵15与工质蒸发器9采用热水管连接；支撑固定架4在工质冷凝器11的冷水入口的平行位置，设置有若干个用于支撑冷水泵16的固定架3，冷水泵16与工质冷凝器11采用冷水管连接。此外，支撑固定架4上的固定架3的数量可以根据承重合理设计。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，工质蒸发器9及工质冷凝器11的形态均包括圆柱体状、正方体状或多层螺旋板式的任一种。进一步地，本系统的工质类型可以是单一的纯工质，也可以是多材质的非共沸工质，具体的应用情况按照实际工况需求。

为了更好地理解本发明，下面以图4的分布形式为例，对本发电系统的实施步骤进行阐述。

首先，假定按照透平机13发电功率、气态工质膨胀效率、气液分离器14的分离效率、工质泵12的泵入能力、热水泵15和冷水泵16的抽水功率和置入式海洋温差能发电单元的气化和液化的速率之间的比例、换热效率等参数计算得到两个置入式海洋温差能发电单元可以共用一套发电设备及热水泵15和冷水泵16，则本例六个置入式系统整体结构的发电网需要布设三套发电设备及热水泵15和冷水泵16。

置入式海洋温差能发电系统的系统搭建：将建设平台2、支撑固定架4、固定基座6和锚定底座7的整体结构下入适合的海域，通过结构自重将固定基座6下入至海底泥面下，之后将链条基座8下入至海底泥面下，实现系统框架的稳固布设；将六个置入式海洋温差能发电单元分别下入至设计位置，通过支撑固定架4进行结构的卡紧固定；下入三套热水泵15和冷水泵16进行热海水泵入口A-1和冷海水泵入口B-1的衔接，一套热水泵15和冷水泵16分别衔接两个置入式海洋温差能发电单元的热海水泵入口A-1和冷海水泵入口B-1；在建设平台2上布设三套发电设备，包括气液分离器14、透平机13和工质泵12，一套发电设备衔接两个置入式海洋温差能发电单元的气态工质出口A-4和乏气工质入口B-3，分别进行发电和循环工序；最后在海底铺设海底电缆管路19至岸边，配套布设储电装置17和输电电缆18。

置入式海洋温差能发电单元的运作过程：通过工质泵12向置入式海洋温差能发电单元中注入定量的循环工质，热水泵15按照设计需求抽吸热海水，从工质蒸发器9的A-1端口进入双螺旋结构内部对液态工质进行加热，换热作业后从工质蒸发器9的A-2端口流出至海洋。液态工质在受热气化后，气态工质从工质蒸发器9的A-4端口输出至气液分离器14，分离得到的气态工质输入至透平机13进行发电，发电后得到的电力通过输送电缆输送至岸上的电网，而分离得到的液态工质和透平机13发电后的乏气工质则通过工质泵12输送至工质循环管入口C-1。通过工质循环管出口C-2泵出至工质冷凝器11的乏气工质入口B-3，冷水泵16按照设计需求抽吸冷海水，从工质冷凝器11的B-1端口进入双螺旋结构内部对乏气工质进行冷凝，换热作业后从工质冷凝器11的B-2端口流出至海洋。乏气工质在冷凝液化后从工质冷凝器11的B-4端口输出至工质蒸发器9的A-3端口进行下一轮的循环工序。通过循环重复上述步骤，实现海洋温差能发电系统的运作，实现系统循环发电功能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可固定的置入式海洋温差能发电网系统，其特征在于，包括：

可固定架体；

设置于所述可固定架体上的置入式海洋温差能发电单元，其包括：

-透平机，其用于驱动发电机发电；

-工质蒸发器，其处于第一温度海域内，且所述工质蒸发器具有换热管道以利用所述第一温度海域的海水将流经自身的液态循环工质加热形成气态循环工质，并输送到所述透平机；

-工质冷凝器，其处于第二温度海域内，且所述工质冷凝器具有换热管道以利用所述第二温度海域的海水将所述透平机发电后流出并流经自身的气态循环工质吸热形成液态循环工质，其中，所述液态循环工质重新输送回所述工质蒸发器，所述第一温度海域的海水温度高于所述第二温度海域的海水温度。

2.根据权利要求1所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，其特征在于，所述可固定架体包括：

建设平台、支撑固定架和固定基座，其配合形成骨架部分，所述固定基座的下方还设置有锚定底座；

调节张紧装置、锚定链条和链条基座，其配合使用以将所述骨架部分固定在海底，其中，所述建设平台设置于海平面上，所述支撑固定架设置于海洋区域，所述固定基座设置于海底泥面上，锚定底座设置于海底泥面下；

所述调节张紧装置设置于所述建设平台上，所述链条基座设置于海底泥面下，所述锚定链条的两端分别连接于所述调节张紧装置和所述链条基座之间。

3.根据权利要求1所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，其特征在于，

所述工质蒸发器包括：

贯穿轴心的第一管道；

螺旋围绕所述第一管道的第二管道，以及，

螺旋围绕所述第一管道的第三管道，且所述第三管道与所述第二管道的每一圈螺旋面均贴合换热；

所述工质冷凝器包括：

贯穿轴心的第四管道；

螺旋围绕所述第四管道的第五管道，以及，

螺旋围绕所述第四管道的第六管道，且所述第六管道与所述第五管道的每一圈螺旋面均贴合换热；

所述第一管道与所述第四管道连通，所述第四管道的下游端与所述第六管道的上游端连通，所述第六管道与所述第三管道连通，所述第三管道的下游端与所述透平机的入口端连通，所述第一管道的上游端与所述透平机的出口端连通；所述第一管道和所述第四管道内贯穿组合管道，形成工质循环管。

4.根据权利要求3所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，其特征在于，所述第三管道的下游端与所述透平机的入口端连通的管道上还设有气液分离器，所述气液分离器分离出的液态循环工质流向所述第一管道的上游端。

5.根据权利要求1-4任一所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，其特征在于，所述置入式海洋温差能发电单元沿所述可固定架体的周向间距分布有多个。

6.根据权利要求2所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，其特征在于，还包括储电装置、输电电缆和海底电缆管路，所述储电装置安装在所述建设平台上，所述输电电缆设置在所述支撑固定架上，所述海底电缆管路的一端通过所述输电电缆与所述储电装置连接，所述海底电缆管路的另一端连接至岸上的电网。

7.根据权利要求6所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，其特征在于，所述输电电缆的外层包裹有具有防水、防腐和耐压性能的材料；所述海底电缆管路设置于海底泥面下。

8.根据权利要求3所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，其特征在于，所述第一管道的上游端与所述透平机的出口端连通的管道上还设有工质泵；所述第六管道与所述第三管道连通的管道上还设有单向阀；

所述工质蒸发器与所述工质冷凝器之间的管道外设有密封连接结构，所述密封连接结构包括：

包覆管道的隔热层；以及，

用于围蔽所述隔热层的外围层。

9.根据权利要求2所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，其特征在于，所述置入式海洋温差能发电单元还包括热水泵和冷水泵，所述支撑固定架设有若干固定架，所述热水泵和冷水泵安装在所述固定架上，所述热水泵的出口连接所述工质蒸发器的热海水泵入口，其用于将所述第一温度海域的海水泵入所述工质蒸发器内；所述冷水泵的出口连接所述工质冷凝器的冷海水泵入口，其用于将所述第二温度海域的海水泵入所述工质冷凝器内。

10.根据权利要求3所述的可固定的置入式海洋温差能发电网系统，其特征在于，所述置入式海洋温差能发电单元还包括若干固定环，若干所述固定环用于将所述工质循环管固定在所述工质蒸发器和所述工质冷凝器的轴心通孔上；所述工质蒸发器及所述工质冷凝器的形态均包括圆柱体状、正方体状或多层螺旋板式的任一种。

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