CN117489558A - 一种新能源多级水利发电结构及提高效能控制方法 - Google Patents
一种新能源多级水利发电结构及提高效能控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117489558A CN117489558A CN202311428156.5A CN202311428156A CN117489558A CN 117489558 A CN117489558 A CN 117489558A CN 202311428156 A CN202311428156 A CN 202311428156A CN 117489558 A CN117489558 A CN 117489558A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat exchange
- module
- water
- power generation
- ammonia
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000006872 improvement Effects 0.000 title claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 93
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 79
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 77
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 73
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 63
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 27
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 53
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 28
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 10
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 241000112598 Pseudoblennius percoides Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
- B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
- B01D5/0075—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with heat exchanging
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
- B01D5/0078—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation characterised by auxiliary systems or arrangements
- B01D5/009—Collecting, removing and/or treatment of the condensate
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/04—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature
- F03G7/05—Ocean thermal energy conversion, i.e. OTEC
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B23/00—Pumping installations or systems
- F04B23/04—Combinations of two or more pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Oceanography (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
本发明涉及新能源发电技术领域,具体涉及一种新能源多级水利发电结构及提高效能控制方法,新能源多级水利发电结构包括换热模块、分离模块、发电模块、冷凝模块和调节模块;调节模块包括第一调节泵、第二调节泵和流量计,调节模块能够调节氨水的流速,进而调节氨水的蒸发效率,第二调节泵能够使分离模块分离后的水加压后喷出与氨气混合,使通过发电模块后的氨气快速流动,降低发电模块出气侧的气体压力,提高氨气的热循环效率,进而提高发电效率。且换热模块具有不同的加热模式和工作模式,可以根据外界环境温度或实际需要选用合适的加热模式和工作模式,适应性好,且能够提高换热效率。
Description
技术领域
本发明涉及新能源发电技术领域,具体涉及一种新能源多级水利发电结构及提高效能控制方法。
背景技术
海洋温差发电,或称海洋热量能量转换(Ocean Thermal Energy Conversion,OTEC),是利用表层与深层海水温差转换成电能的技术。一般认为:只要海洋水面和冰冷的深水之间温差达到20℃,OTEC系统就可产生巨大的驱动力。主要分为闭式循环、开式循环和混合循环三种系统。闭式循环系统是利用低沸点的工作流体作为工质,其主要组件包括蒸发器、冷凝器、透平、工作流体泵以及温海水泵与冷海水泵。鉴于工作流体是在封闭系统中循环,故称为封闭式循环系统。当温海水泵将温海水抽起,并将其热源传导给蒸发器内的工作流体,而使其蒸发;蒸发后的工作流体在透平内绝热膨胀,并推动透平机的叶片而达到发电的目的。做功后的工作流体,经过在冷凝器中深海水冷凝后,再由工质泵加压至蒸发器内形成循环。
由于海洋温差不大,因此在海洋温差发电过程中如何提高发电效率,如何减小能量损耗,进而提高海洋温差发电效率是目前面临的问题。
发明内容
本发明提供一种新能源多级水利发电结构及提高效能控制方法,以解决现有温差发电时能量损耗较大的问题。
本发明的一种新能源多级水利发电结构及提高效能控制方法采用如下技术方案:
一种新能源多级水利发电结构,包括换热模块、分离模块、发电模块、冷凝模块和调节模块;换热模块用于加热待蒸发的氨水;分离模块用于在氨水蒸发后使氨气与水分离,并将氨气送至发电模块进行发电,将水送至冷凝模块冷凝;氨气经过发电模块后降温并流向冷凝模块再次与水混合,冷凝模块将混合后的氨水再次送至换热模块;调节模块包括第一调节泵、第二调节泵和流量计,第一调节泵用于调节冷凝模块向换热模块输送氨水的流速,且第一调节泵的功率可调;第二调节泵设置于分离模块和冷凝模块之间,用于对分离模块分离后的水加压后喷出至冷凝模块;流量计用于监测分离模块分离出的水的流速;换热模块包括太阳能集热器、热油箱和多个换热单元,太阳能集热器用于利用太阳能即热并对热油箱加热,热油箱内的油用于流经多个换热单元对换热单元进行加热,换热单元用于加热待蒸发的氨水;换热模块具有第一加热模式、第二加热模式和第三加热模式,在第一加热模式时,热油箱先后对多个换热单元进行加热,在一个换热单元温度升高至第一预设值后对下一个换热单元加热;在第二加热模式时,热油箱仅对第一个换热单元进行加热,且其他换热单元处于保温状态;在第三加热模式时,热油箱不再对多个换热单元进行加热;换热模块还具有第一工作模式和第二工作模式,在第一工作模式时,第一个被加热的换热单元处于工作状态;在第二工作模式时,多个换热单元依次启动工作状态,且在一个换热单元的温度降低至第二预设值后使氨水流经当前换热单元预热后流至下一换热单元进行加热。
换热单元包括储水箱和换热器,储水箱用于储存换热介质并对其保温,热油箱中的油流经储水箱时对换热介质加热;换热单元启动工作时,换热器用于接收储水箱中的换热介质,并使其与进入换热器的待蒸发的氨水热交换,促使氨水分离。
一种新能源多级水利发电结构还包括预热模块,预热模块包括第一水泵、温水箱和预热箱,第一水泵将海洋表面的海水抽至温水箱储存保温,温水箱内的海水通过预热箱后排出,待蒸发的氨水通过预热箱预热后流向换热模块;其中,预热箱具有多个相互隔绝的通道,海水和氨水沿不同通道流动。
冷凝模块包括第二水泵、冷水箱和冷凝箱,第二水泵将海洋深层的海水抽至冷水箱储存保温,冷水箱内的海水通过冷凝箱后排出,氨气和水在冷凝箱内冷却混合后再次流向换热模块;其中,冷凝箱内具有多个相互隔绝的流道,海水和混合后的氨水沿不同流道流动。
发电模块包括透平机和发电机,换热模块蒸发出的氨气通过透平机后排出,蒸发出的氨气使透平机输出机械能并将机械能传递至发电机进行发电。
一种提高效能控制方法,利用上述新能源多级水利发电结构,包括:
获取当前处于工作状态的换热单元的最高温度T2和分离模块分离出的水的流速Q;
若T2大于第二温度值,启动发电模块、第一调节泵和第二调节泵;
若T2大于第三温度值,且Q小于第二预设流速Q2,增加第一调节泵的功率,并关闭第二调节泵;其中,第三温度值大于第二温度值,
若T2小于第三温度值,启动第二调节泵,并调整第一调节泵的功率使之与分离模块分离出的水的流速Q大于第一预设流速Q2,且小于第一预设流速Q1;其中,第一预设流速Q1大于第二预设流速Q2。
一种提高效能控制方法,还包括:
获取外界环境的实际温度T1和外界环境温度的变化情况;
若T1大于第一温度值,外界环境温度处于升温状态,换热模块采用第一加热模式和第一工作模式;
若T1大于第一温度值,且外界环境温度处于降温状态,换热模块采用第二加热模式和第一工作模式;
若T1小于第一温度值,换热模块采用第三加热模式和第二工作模式。
本发明的有益效果是:本发明的新能源多级水利发电结构的调节模块能够调节氨水的流速,进而调节氨水的蒸发效率,第二调节泵能够使分离模块分离后的水加压后喷出与氨气混合,使通过发电模块后的氨气快速流动,降低发电模块出气侧的气体压力,提高氨气的热循环效率,进而提高发电效率。且换热模块具有不同的加热模式和工作模式,可以根据外界环境温度或实际需要选用合适的加热模式和工作模式,适应性好,且能够提高换热效率。本发明的一种提高效能控制方法在换热单元的温度升高至一定程度时,关闭第二调节泵,由于进入发电模块的氨气增多,发电模块的发电效率也随之提高,此时无需通过第二调节泵使流经发电模块的氨气快速排出来提高发电效率,节省能源。在处于工作状态的换热单元温度降低至一定程度时,启动第二调节泵,并调整第一调节泵的功率使Q大于第一预设流速Q2,且小于第一预设流速Q1;保证第一调节泵在根据分离模块分离出的水的流速Q调节功率时,氨水始终处于接近完全蒸发的状态,进而使换热单元的热能被充分利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种新能源多级水利发电结构的实施例的流程示意图;
图中:
110、太阳能集热器;120、热油箱;130、换热单元;131、储水箱;132、换热器;200、分离模块;310、透平机;320、发电机;410、第二水泵;420、冷水箱;430、冷凝箱;510、第一调节泵;520、第二调节泵;530、流量计;540、周转箱;610、第一水泵;620、温水箱;630、预热箱。
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、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
本发明的一种新能源多级水利发电结构的实施例,如图1所示,包括换热模块、分离模块200、发电模块、冷凝模块和调节模块;
换热模块用于加热待蒸发的氨水,氨水经加热后形成氨气蒸汽和水;
分离模块200用于在氨水蒸发后使氨气与水分离,并将氨气送至发电模块进行发电,将水送至冷凝模块冷凝;分离模块200可选用现有技术中的汽水分离器。
氨气经过发电模块后降温并流向冷凝模块再次与水混合,冷凝模块将混合后的氨水再次送至换热模块;
调节模块包括第一调节泵510、第二调节泵520和流量计530,第一调节泵510用于调节冷凝模块向换热模块输送氨水的流速,且第一调节泵510的功率可调;第二调节泵520设置于分离模块200和冷凝模块之间,用于对分离模块200分离后的水加压后喷出与氨气混合,并使混合后的氨水流至冷凝模块;流量计530用于监测分离模块200分离出的水的流速。
调节模块能够调节氨水的流速,进而调节氨水的蒸发效率,第二调节泵520能够使分离模块200分离后的水加压后喷出与氨气混合,使通过发电模块后的氨气快速流动,降低发电模块出气侧的气体压力,提高氨气的热循环效率,进而提高发电效率。
在本实施例中,换热模块包括太阳能集热器110、热油箱120和多个换热单元130,太阳能集热器110利用太阳能对热油箱120加热,热油箱120内的油用于流经多个换热单元130对换热单元130进行加热,换热单元130用于加热待蒸发的氨水;换热模块具有第一加热模式、第二加热模式和第三加热模式,在第一加热模式时,热油箱120先后对多个换热单元130进行加热,在一个换热单元130温度升高至第一预设值后对下一个换热单元130加热;这种模式适用于外界环境升温状态,使多个换热单元130依次进行加热。在第二加热模式时,热油箱120仅对第一个换热单元130进行加热,且其他换热单元130处于保温状态,这种模式适用于外界环境降温状态,此时热油箱120的热量已不足以供给多个换热单元130进行加热,因此,只对第一个换热单元130加热,避免热油箱120热量不足影响其他换热单元130的温度。在第三加热模式时,热油箱120不再对多个换热单元130进行加热;这种模式下,太阳能集热器110因天气原因不再对热油箱120加热,因此也不用热油箱120再对换热单元130进行加热。换热模块还具有第一工作模式和第二工作模式,在第一工作模式时,第一个被加热的换热单元130处于工作状态;这种工作模式一般在换热模块的第一加热模式和第二加热模式下使用,只需第一个被加热的换热单元130工作,其他换热单元130用于储存热量。在第二工作模式时,多个换热单元130依次启动工作状态,且在一个换热单元130的温度降低至第二预设值后使氨水流经当前换热单元130预热后流至下一换热单元130进行加热;这种工作模式一般在换热模块的第三加热模式下使用,由于热油箱120不再对换热单元130进行加热,此时使多个换热单元130依次启动工作,并在换热单元130的温度不足以对氨水正常加热时使其对氨水进行预热,充分利用其热能,且使换热模块的换热效率尽可能最大化。换热模块具有不同的加热模式和工作模式,可以根据外界环境温度或实际需要选用合适的加热模式和工作模式,适应性好,且能够提高换热效率。其中,第一预设值为低于热油箱120内油温的一个温度值或温度范围,第二预设值为高于常温状态下氨水温度的一个温度值或温度范围。
在本实施例中,换热单元130包括储水箱131和换热器132,储水箱131用于储存换热介质并对其保温,热油箱120中的油流经储水箱131时对换热介质加热;换热器132用于接收储水箱131中的换热介质,并使其与进入换热器132的待蒸发的氨水热交换,促使氨水分离。换热单元130处于工作状态时,氨水从该换热器132经过,且储水箱131将其存储的换热介质送至换热器132对氨水进行加热;换热单元130处于保温状态时,储水箱131不对换热器132提供换热介质。其中,换热介质在换热器132和储水箱131之间循环流动。
在本实施例中,一种新能源多级水利发电结构还包括预热模块,预热模块包括第一水泵610、温水箱620和预热箱630,第一水泵610将海洋表面的海水抽至温水箱620储存保温,温水箱620内的海水通过预热箱630后排出,待蒸发的氨水通过预热箱630预热后流向换热模块;其中,预热箱630具有多个相互隔绝的通道,海水和氨水沿不同通道流动。为保证海水对氨水的预热效果,预热模块在海洋表面的海水温度大于氨水的温度时启动,氨水经过预热箱630后流向换热模块,预热模块在启动时,温水箱620内的海水送至预热箱630对氨水预热,预热模块在关闭时,第一水泵610停止供水,不再将温水箱620内的海水送至预热箱630。
在本实施例中,冷凝模块包括第二水泵410、冷水箱420和冷凝箱430,第二水泵410将海洋深层的海水抽至冷水箱420储存保温,冷水箱420内的海水通过冷凝箱430后排出,氨气和水在冷凝箱430内冷却混合后再次流向换热模块;其中,冷凝箱430内具有多个相互隔绝的流道,海水和混合后的氨水沿不同流道流动。冷凝箱430和预热箱630之间还设置有周转箱540,氨水从冷凝箱430流出后经周转箱540周转后流至预热箱630,第一调节泵510设置于周转箱540,用于调节氨水从冷凝箱430向预热箱630的流速。为保证氨水循环流动,周转箱540内装有足够多的氨水。
在本实施例中,发电模块包括透平机310和发电机320,换热模块蒸发出的氨气通过透平机310后排出,蒸发出的氨气使透平机310输出机械能并将机械能传递至发电机320进行发电。
本发明的一种提高效能控制方法的实施例,利用上述新能源多级水利发电结构,包括:
获取处于工作状态的换热单元130的最高温度T2和分离模块200分离出的水的流速Q;
若T2大于第二温度值,启动发电模块、预热模块、第一调节泵510和第二调节泵520;
若T2大于第三温度值,且Q小于第二预设流速Q2,增加第一调节泵510的功率,并关闭第二调节泵520;其中,第三温度值大于第二温度值,且第二温度值大于氨水的蒸发温度;
若T2小于第三温度值,启动第二调节泵520,并调整第一调节泵510的功率使之与分离模块200分离出的水的流速Q大于第一预设流速Q2,且小于第一预设流速Q1;其中,第一预设流速Q1大于第二预设流速Q2。
第二温度值为利用氨水发电的最低温度值,换热单元130的温度升高至大于第二温度值时才开始利用其加热氨水发电。第一调节泵510处于最小功率状态使氨水流动,第二调节泵520使分离模块200分离后的水加压后喷出与氨气混合,加快从透平机310排出的氨气的流速,降低发电模块出气侧的气体压力,提高氨气的热循环效率,进而提高发电效率。
随着换热单元130的温度升高,例如,外界环境升高导致太阳能集热器110的发热效率升高,进而带至热油箱120对换热单元130的加热温度升高,或切换至另一个换热单元130工作时会使氨水蒸发的温度骤然升高;换热单元130的温度升高,使得对氨水的蒸发效率也提高,蒸发出的氨气占比增加,剩余的水量减少,导致Q随之减小,至Q小于第二预设流速Q2,关闭第二调节泵520,由于进入发电模块的氨气增多,透平机310进气口的气压升高,发电模块的发电效率也随之提高,此时无需通过降低透平机310出气侧的气体压力提高发电效率,节省能源。并通过提高第一调节泵510的功率增加氨水的供给,提高换热单元130的热能利用率。
若T2小于第三温度值,说明换热单元130的温度在降低,氨气的蒸发量减少,分离出的水量增加,启动第二调节泵520,并调整第一调节泵510的功率使Q大于第一预设流速Q2,且小于第一预设流速Q1。具体地,在第二调节泵520启动后,使第一调节泵510的功率与Q呈负相关,即,Q越小,第一调节泵510的功率越大,使换热模块的氨水量越多,进而使Q增大,通过调整第一调节泵510的功率,使Q在Q2与Q1的范围内波动;其中,第一预设流速Q1大于第二预设流速Q2。第二预设流速Q2为氨水中氨气完全蒸发后剩余水的流速,第一预设流速Q1为Q2加上一个较小值,保证第一调节泵510在根据分离模块200分离出的水的流速Q调节功率时,氨水始终处于接近完全蒸发的状态,若根据Q2判断氨水中的氨气蒸发程度进而调节第一调节泵510的功率,不易判断出此时换热单元130对氨水是处于刚好完全加热还是过加热的状态,因此,使Q在Q2与Q1的范围内波动,能够使氨水中的氨气未完全蒸发,但能保证换热单元130的热能被充分利用。
一种提高效能控制方法,还包括:
获取外界环境的实际温度T1和外界环境温度的变化情况;
若T1大于第一温度值,外界环境温度处于升温状态,换热模块采用第一加热模式和第一工作模式;
若T1大于第一温度值,且外界环境温度处于降温状态,换热模块采用第二加热模式和第一工作模式;
若T1小于第一温度值,换热模块采用第三加热模式和第二工作模式。
第一温度值主要用于判断太阳能情况,大于第一温度值时说明太阳已经出来,可以开始利用太阳能发电,且处于升温状态,一般情况下表明此时处于一天中的上午,采用第一加热模式对多个换热单元130依次加热蓄能。若T1大于第一温度值,且处于降温状态,一般情况下表面此时处于一天中的下午,此时再对多个换热单元130加热,容易出现热油箱120供热不足,因此采用第二加热模式,只对第一个换热单元130进行加热,其他换热单元130保温。若T1小于第一温度值,说明此时处于一天中的晚上阶段,此时太阳能集热器110不再工作,换热单元130不再进行加热。
综上,结合提高效能控制方法和一天中的各个时间段,本发明的新能源多级水利发电结构的工作过程如下:
清晨阶段,随着太阳升起,外界环境温度升高,至T1大于第一温度值,外界环境温度处于升温状态,换热模块采用第一加热模式和第一工作模式;太阳能集热器110利用太阳能对热油箱120加热,热油箱120先后对多个换热单元130进行加热,在一个换热单元130温度升高至第一预设值后对下一个换热单元130加热;同时利用第一个被加热的换热单元130处于工作状态用于对氨水进行加热。至第一个被加热的换热单元130的温度升高至第二温度值,启动发电模块、预热模块、第一调节泵510和第二调节泵520;氨水在各个模块之间循环流动,具体地,第一调节泵510将周转箱540内的氨水抽出,氨水经预热箱630预热后流至换热单元130加热,之后在分离模块200内进行水汽分离,蒸发出的氨气经过透平机310后排出,使发电机320进行发电;同时第二调节泵520使分离模块200分离后的氨水加压后喷出,加快从透平机310排出的氨气的流速,剩余的氨水与氨气混合在流至冷凝箱430冷凝混合后再回到周转箱540中。
下午阶段,T1仍然大于第一温度值,但外界温度处于降温阶段,换热模块采用第二加热模式和第一工作模式,第一个被加热的换热单元130仍旧处于工作状态,其他换热单元130处于保温状态;氨水依旧在各个模块之间循环流动。
晚上阶段,预热模块在海洋表面的海水温度低于氨水的温度时关闭,T1降至低于第一温度值,换热模块采用第三加热模式和第二工作模式,热油箱120不再对换热单元130加热,多个换热单元130依次启动工作状态,且在一个换热单元130的温度降低至第二预设值后使氨水流经当前换热单元130预热后流至下一换热单元130进行加热。
在清晨和下午阶段,若T2的温度会随着热油箱120的加热升高至大于第三温度值,在晚上阶段,切换至另一个换热单元130对氨水加热时,T2也可能会突然升高至大于第三温度值,氨气被大量蒸发,使得Q小于第二预设流速Q2,此时增加第一调节泵510的功率,并关闭第二调节泵520,加大氨水通过换热模块的流量,充分利用当前换热单元130的热量。
在T2降至低于第三温度值,启动第二调节泵520,并调整第一调节泵510的功率使之与分离模块200分离出的水的流速Q大于第一预设流速Q2,且小于第一预设流速Q1时,即,通过调整第一调节泵510的功率使经过换热模块的氨水处于将要完全蒸发的状态,避免氨水过度加热造成换热单元130热量损失。
至所有换热单元130的温度均降至低于第二温度值,关闭换热模块、发电模块、第一调节泵510和第二调节泵520,不再继续发电。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种新能源多级水利发电结构,其特征在于:包括换热模块、分离模块、发电模块、冷凝模块和调节模块;
换热模块用于加热待蒸发的氨水;
分离模块用于在氨水蒸发后使氨气与水分离,并将氨气送至发电模块进行发电,将水送至冷凝模块冷凝;
氨气经过发电模块后降温并流向冷凝模块再次与水混合,冷凝模块将混合后的氨水再次送至换热模块;
调节模块包括第一调节泵、第二调节泵和流量计,第一调节泵用于调节冷凝模块向换热模块输送氨水的流速,且第一调节泵的功率可调;第二调节泵设置于分离模块和冷凝模块之间,用于对分离模块分离后的水加压后喷出至冷凝模块;流量计用于监测分离模块分离出的水的流速;
换热模块包括太阳能集热器、热油箱和多个换热单元,太阳能集热器用于利用太阳能即热并对热油箱加热,热油箱内的油用于流经多个换热单元对换热单元进行加热,换热单元用于加热待蒸发的氨水;换热模块具有第一加热模式、第二加热模式和第三加热模式,在第一加热模式时,热油箱先后对多个换热单元进行加热,在一个换热单元温度升高至第一预设值后对下一个换热单元加热;在第二加热模式时,热油箱仅对第一个换热单元进行加热,且其他换热单元处于保温状态;在第三加热模式时,热油箱不再对多个换热单元进行加热;换热模块还具有第一工作模式和第二工作模式,在第一工作模式时,第一个被加热的换热单元处于工作状态;在第二工作模式时,多个换热单元依次启动工作状态,且在一个换热单元的温度降低至第二预设值后使氨水流经当前换热单元预热后流至下一换热单元进行加热。
2.根据权利要求1所述的一种新能源多级水利发电结构,其特征在于:换热单元包括储水箱和换热器,储水箱用于储存换热介质并对其保温,热油箱中的油流经储水箱时对换热介质加热;换热单元启动工作时,换热器用于接收储水箱中的换热介质,并使其与进入换热器的待蒸发的氨水热交换,促使氨水分离。
3.根据权利要求1所述的一种新能源多级水利发电结构,其特征在于:还包括预热模块,预热模块包括第一水泵、温水箱和预热箱,第一水泵将海洋表面的海水抽至温水箱储存保温,温水箱内的海水通过预热箱后排出,待蒸发的氨水通过预热箱预热后流向换热模块;其中,预热箱具有多个相互隔绝的通道,海水和氨水沿不同通道流动。
4.根据权利要求1所述的一种新能源多级水利发电结构,其特征在于:冷凝模块包括第二水泵、冷水箱和冷凝箱,第二水泵将海洋深层的海水抽至冷水箱储存保温,冷水箱内的海水通过冷凝箱后排出,氨气和水在冷凝箱内冷却混合后再次流向换热模块;其中,冷凝箱内具有多个相互隔绝的流道,海水和混合后的氨水沿不同流道流动。
5.根据权利要求1所述的一种新能源多级水利发电结构,其特征在于:发电模块包括透平机和发电机,换热模块蒸发出的氨气通过透平机后排出,蒸发出的氨气使透平机输出机械能并将机械能传递至发电机进行发电。
6.一种提高效能控制方法,利用权利要求1至5中任一项所述的新能源多级水利发电结构,其特征在于,包括:
获取当前处于工作状态的换热单元的最高温度T2和分离模块分离出的水的流速Q;
若T2大于第二温度值,启动发电模块、第一调节泵和第二调节泵;
若T2大于第三温度值,且Q小于第二预设流速Q2,增加第一调节泵的功率,并关闭第二调节泵;其中,第三温度值大于第二温度值,
若T2小于第三温度值,启动第二调节泵,并调整第一调节泵的功率使之与分离模块分离出的水的流速Q大于第一预设流速Q2,且小于第一预设流速Q1;其中,第一预设流速Q1大于第二预设流速Q2。
7.根据权利要求6所述的一种提高效能控制方法,其特征在于,还包括:
获取外界环境的实际温度T1和外界环境温度的变化情况;
若T1大于第一温度值,外界环境温度处于升温状态,换热模块采用第一加热模式和第一工作模式;
若T1大于第一温度值,且外界环境温度处于降温状态,换热模块采用第二加热模式和第一工作模式;
若T1小于第一温度值,换热模块采用第三加热模式和第二工作模式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311428156.5A CN117489558A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 一种新能源多级水利发电结构及提高效能控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311428156.5A CN117489558A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 一种新能源多级水利发电结构及提高效能控制方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117489558A true CN117489558A (zh) | 2024-02-02 |
Family
ID=89673695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311428156.5A Withdrawn CN117489558A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 一种新能源多级水利发电结构及提高效能控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117489558A (zh) |
-
2023
- 2023-10-31 CN CN202311428156.5A patent/CN117489558A/zh not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2784028A1 (en) | Integrative system of concentrating solar power plant and desalination plant | |
US9816491B2 (en) | Solar power system and method therefor | |
US9745964B2 (en) | Steam power plant having solar collectors | |
US10247174B2 (en) | Solar thermal power generation system and solar thermal power generation method | |
EP2718565B1 (en) | Solar thermal power plant | |
KR20190062802A (ko) | 해수온도차발전 시운전 및 잉여전력 활용을 위한 해수담수화 겸용 로드 뱅크 시스템 및 이의 제어방법 | |
CN115717845A (zh) | 一种熔盐储能提升火电机组调峰能力的方法 | |
CN114068985A (zh) | 一种质子交换膜燃料电池冷热电联供系统 | |
CN102242697A (zh) | 分布式非跟踪太阳能发电及多联产系统 | |
CN114233421B (zh) | 一种集成蒸汽喷射器的热电协同系统及运行方法 | |
US9638064B2 (en) | Back-up boiler system for a solar thermal power plant based on molten salt technology, a solar thermal power plant and a method for operating a solar thermal power plant | |
CN114033508B (zh) | 一种储能型热电联产系统及控制方法 | |
CN110886629A (zh) | 一种利用光热实现热电解耦的系统和方法 | |
JP3242127U (ja) | 蓄電及び蓄熱システム | |
CN117489558A (zh) | 一种新能源多级水利发电结构及提高效能控制方法 | |
CN216213594U (zh) | 一种质子交换膜燃料电池冷热电联供系统 | |
CN116481009A (zh) | 耦合熔盐储热的发电系统 | |
CN209212323U (zh) | 一种利用光热实现热电解耦的系统 | |
KR101531931B1 (ko) | 복합 화력 발전 시스템 | |
CN208967879U (zh) | 对间歇性用汽用户长距离工业供汽的余热综合利用系统 | |
US12129773B2 (en) | Start-up and control of liquid salt energy storage combined cycle systems | |
CN108870503A (zh) | 对间歇性用汽用户长距离工业供汽的余热综合利用系统 | |
CN219264261U (zh) | 一种配置热泵的火电厂调频系统 | |
CN114233419B (zh) | 一种集成压缩机组的热电协同系统及运行方法 | |
JP7396725B1 (ja) | ヒートポンプシステム及びヒートポンプシステムの制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20240202 |
|
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |