CN202596686U - 用水力压裂方式开采页岩气中的太阳能光伏发电供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用水力压裂方式开采页岩气中的太阳能光伏发电供电装置，属于新能源应用技术领域。太阳光照射太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入控制器进行调整、接着输入逆变器转换成交流电，交流电输入分流器后分别向电灌站、压水站和页岩气加压站供电，从控制器输出的直流电也可以输入储能电池储存。电灌站从水源地取水经抽水管、出水管，输入压水站加压，加压后的水流经过压水管、压水孔向地下页岩气层注水，从压水孔喷出的加压水流用水力压裂方式将地下页岩气层中的页岩气驱赶到页岩气集聚区，从页岩气集聚区输出的页岩气从出气管输入页岩气加压站加压后，从页岩气加压站输出的加压页岩气经过页岩气输气管道输往各地的页岩气用户。

Description

用水力压裂方式开采页岩气中的太阳能光伏发电供电装置

技术领域

本实用新型涉及用水力压裂方式开采页岩气中的太阳能光伏发电供电装置，属于新能源应用技术领域。 

背景技术

随着地球上的人类对能源的需求日益增长，地球上的石油资源越来越少，特别是汽车的数量大量增加，每时每刻都在消耗着大量的石油资源。石油和煤炭的大量燃烧造成了地球上生态环境的日益恶化。人类想到了开发和利用可再生能源，太阳能、风能等可再生能源的开发和利用虽然能减少二氧化碳的排放，但由于种种原因，可再生能源占能源总用量的比例上升不快。近年来，美国开发页岩气的能源革命取得了成功，能满足国内很大一部分能源需求。 

中国国土资源部的初步调查显示，中国拥有可采页岩气资源潜力约25.1万亿立方米，从理论上说足以满足中国今后两个世纪的天然气需求，中国的（技术可采）资源比美国多50%，远高于美国的13.6万亿立方米。中国现在已经成为世界上最大的能源消费国，看到美国通过水力压裂的方式开采页岩气资源，中国政府信心百倍，决定支持企业大力开采页岩气资源，从而改变中国目前过于依赖煤炭的能源结构。 

中国的页岩气资源主要分布在人口稀少、交通不便的西部地区，开采页岩气需要用电力来‘压水驱气’，可是在这些偏远地区、架设高压线由供电网长距离输送电力存在许多的困难，在一部分页岩气资源分布区，例如青海省、西藏自治区、四川的西部地区以及西北部分地区太阳能资源比较丰富，如何就地利用当地的太阳能资源来解决大规模开采页岩气能源中所需要的电力供应问题。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺点，提供用水力压裂方式开采页岩气中的太阳能光伏发电供电装置。近三年来，中国晶硅太阳能电池的生产能力已跃居全世界第一。中国制造的物美价廉的晶硅太阳能电池的产量已占全世界太阳能电池总产量的40%。中国晶硅光伏组件产量上升的速度也很快。然而，由于欧债危机和美国商务部对中国晶硅太阳能电池生产企业开展反补贴、反倾销调查的影响，近一年来，中国晶硅太阳能电池的出口量迅速下降，中国光伏企业必须开拓国际、国内两个市场，必须向太阳能电池产品应用的终端市场要生机。目前，恰逢中国要在西部开发页岩气的良机，中国西部有一部分地区的太阳能资源比较丰富，可以利用太阳能光伏发电技术来向用水力压裂方式开采页岩气能源的工业提供电力。 

中国西部的青藏高原和西北宁夏、甘肃、新疆境内有不少终年积雪或冬季积雪的高原峻岭，积雪融化聚集的水源地是中国长江、黄河许多河流的发源地。太阳能光伏提水技术、太阳能光伏灌水技术，太阳能光伏压水技术均已成熟。中国已有部分光伏企业批量生产太阳能光伏水泵。中国西部有充足的淡水资源可供驱赶埋藏在地下页岩气层中的页岩气进入页岩气输气管道输往中国中部、特别是中国东部的广大地区。向城市和乡村供应大量的页岩气的有益效果是：利用清洁能源太阳能光伏发电提供电力用‘压水驱气’的方式来开采地下页岩气，满足大部分地区的大部分的能源需求，大幅度减少石油的进口，大幅度减少用于购买国外石油的外汇支出，大量减少目前能源结构中对燃煤发电的过分依赖，大量减少二氧化碳的排放，明显改善空气质量，保护生态环境。 

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的: 

由太阳能电池1、导电线2、控制器3、逆变器4、分流器5、储能电池6、水源地7、抽水管8、电灌站9、出水管10、压水站11、压水管12、压水孔13、地表层14、地下页岩气层15、地下水层16、页岩气集聚区17、出气管18、页岩气加压站19、页岩气输气管道20共同组成用水力压裂方式开采页岩气中的太阳能光伏发电供电装置；

在地面以上安装太阳能电池1、导电线2、控制器3、逆变器4、分流器5、储能电池6；在水源地7附近的岸上安装电灌站9、压水站11，在电灌站9与水源地7之间安装与电灌站9连通的抽水管8，在电灌站9与压水站11之间安装出水管10，在压水站11向下的地面以下的地表层14、地下页岩气层15、地下水层16中安装压水管12、压水孔13；在地下页岩气层15中的页岩气集聚区17的上方安装出气管18，在出气管18的上方安装页岩气加压站19，在页岩气加压站19的上方安装页岩气输气管道20；

太阳能电池1通过导电线2与控制器3连接，控制器3通过导电线2与储能电池6连接，控制器3通过导电线2与逆变器4连接，逆变器4通过导电线2与分流器5连接，分流器5通过导电线2与电灌站9连接，分流器5通过导电线2与压水站11连接并相通，分流器5通过导电线2与页岩气加压站19连接并相通；从电灌站9伸出的抽水管8伸入水源地7的地表水层中，电灌站9通过出水管10与压水站11连接并相通，压水站11通过压水管12与压水孔13连接并相通；页岩气集聚区17通过出气管18与页岩气加压站19连接并相通，页岩气加压站19与页岩气输气管道20连接并相通。

太阳能电池1是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池或石墨烯太阳能电池或化合物太阳能电池或有机太阳能电池。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。 

具体实施方式

太阳光照射太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入控制器进行调整、接着输入逆变器转换成交流电，交流电输入分流器后分别向电灌站、压水站和页岩气加压站供电，从控制器输出的直流电也可以输入储能电池储存。电灌站从水源地取水经抽水管、出水管，输入压水站加压，加压后的水流经过压水管、压水孔向地下页岩气层注水，从压水孔喷出的加压水流用水力压裂方式将地下页岩气层中的页岩气驱赶到页岩气集聚区，从页岩气集聚区输出的页岩气从出气管输入页岩气加压站加压后，从页岩气加压站输出的加压页岩气经过页岩气输气管道输往各地的页岩气用户。 

下面本实用新型将结合附图中的实施例作进一步描述： 

由太阳能电池1，导电线2、控制器3、逆变器4、分流器5、储能电池6、水源地7、抽水管8、电灌站9、出水管10、压水站11、压水管12、压水孔13、地表层14、地下页岩气层15、地下水层16、页岩气集聚区17、出气管18、页岩气加压站19、页岩气输气管道20共同组成用水力压裂方式开采页岩气中的太阳能光伏发电供电装置；

在地面以上安装太阳能电池1、导电线2、控制器3、逆变器4、分流器5、储能电池6；在水源地7附近的岸上安装电灌站9、压水站11，在电灌站9与水源地7之间安装与电灌站9连通的抽水管8，在电灌站9与压水站11之间安装出水管10，在压水站11向下的地面以下的地表层14、地下页岩气层15、地下水层16中安装压水管12、压水孔13；在地下页岩气层15中的页岩气集聚区17的上方安装出气管18，在出气管18的上方安装页岩气加压站19，在页岩气加压站19的上方安装页岩气输气管道20；

太阳能电池1通过导电线2与控制器3连接，控制器3通过导电线2与储能电池6连接，控制器3通过导电线2与逆变器4连接，逆变器4通过导电线2与分流器5连接，分流器5通过导电线2与电灌站9连接，分流器5通过导电线2与压水站11连接并相通，分流器5通过导电线2与页岩气加压站9连接并相通；从电灌站9伸出的抽水管8伸入水源地7的地表水层中，电灌站9通过出水管10与压水站11连接并相通，压水站11通过压水管12与压水孔13连接并相通；页岩气集聚区17通过出气管18与页岩气加压站19连接并相通，页岩气加压站19与页岩气输气管道20连接并相通。

太阳能电池1是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池或石墨烯太阳能电池或化合物太阳能电池或有机太阳能电池。 

太阳光照射太阳能电池1产生直流电，直流电通过导电线2输入控制器3进行调整、接着输入逆变器4转换成交流电，直流电也可以通过导电线2输入储能电池6储存电能。从逆变器4输出的交流电通过导电线2输入分流器5进行分流。交流电分流后用于三个部分：①，从分流器5输出的交流电通过导电线2输入电灌站9，向电灌站9供电，从水源地7通过抽水管8抽取清洁水流输入电灌站9，从电灌站9输出的水流通过出水管10输往压水站11，分流后的第一部分用电量用于电灌站9的抽进水流和输出水流；②，从分流器5输出的交流电通过导电线2输入压水站11，在压水站11内，对从电灌站9通过出水管10输入压水站11的清洁水流进行加压，增加压力后的清洁水流从压水站11通过压水管12输往压水孔13，从压水孔13喷射出加压水流，分流后的第二部分用电量用于增加水流的压力；③，从压水孔13喷向地下页岩气层15的加压水流，有效驱赶页岩气层15中的页岩气进入页岩气集聚区17，从页岩气集聚区17输出的页岩气通过出气管18输入页岩气加压站19，在页岩气加压站19内对页岩气进行加压，交流电分流后的第三部分用电量用于对页岩气进行加压，从页岩气加压站19输出的加压页岩气输入页岩气输气管道，接着输往页岩气供气网连接的供气城市和供气家庭。 

现举出实施例如下： 

实施例一：

太阳光照射光电转换效率达到20%的单晶硅太阳能电池产生直流电，直流电通过导电线输入控制器进行调整、接着输入逆变器内转换成交流电，交流电输入分流器分流后分别向电灌站、压水站和页岩气加压站供电，从控制器输出的直流电也可以输入储能电池储存电能。电灌站的水管伸入水源地抽水进站，从电灌站输出的水流经出水管输入压水站加压，加压后的水流经过压水管、压水孔向地下页岩气层注水，从压水孔喷出的加压水流用水力压裂方式将地下页岩气层中的页岩气驱赶到页岩气聚集区，从页岩气聚集区输出的页岩气从出气管输入页岩气加压站加压后，从页岩气加压站输出的加压页岩气通过输气管道输往页岩气供气管网连通的供气城市和供气家庭。

实施例二： 

太阳光照射光电转换效率达到18%的多晶硅太阳能电池产生直流电，直流电通过导电线输入控制器进行调整、接着输入逆变器内转换成交流电，交流电输入分流器分流后分别向电灌站、压水站和页岩气加压站供电，从控制器输出的直流电也可以输入储能电池储存电能。电灌站的水管伸入水源地抽水进站，从电灌站输出的水流经出水管输入压水站加压，加压后的水流经过压水管、压水孔向地下页岩气层注水，从压水孔喷出的加压水流用水力压裂方式将地下页岩气层中的页岩气驱赶到页岩气聚集区，从页岩气聚集区输出的页岩气从出气管输入页岩气加压站加压后，从页岩气加压站输出的加压页岩气通过输气管道输往页岩气供气管网连通的供气城市和供气家庭。

Claims (2)

1.用水力压裂方式开采页岩气中的太阳能光伏发电供电装置，其特征是，由太阳能电池（1）、导电线（2）、控制器（3）、逆变器（4）、分流器（5）、储能电池（6）、水源地（7）、抽水管（8）、电灌站（9）、出水管（10）、压水站（11）、压水管（12）、压水孔（13）、地表层（14）、地下页岩气层（15）、地下水层（16）、页岩气集聚区（17）、出气管（18）、页岩气加压站（19）、页岩气输气管道（20）共同组成用水力压裂方式开采页岩气中的太阳能光伏发电供电装置；

在地面以上安装太阳能电池（1）、导电线（2）、控制器（3）、逆变器（4）、分流器（5）、储能电池6）；在水源地（7）附近的岸上安装电灌站（9）、压水站（11），在电灌站（9）与水源地（7）之间安装与电灌站（9）连通的抽水管（8），在电灌站（9）与压水站（11）之间安装出水管（10），在压水站（11）向下的地面以下的地表层（14）、地下页岩气层（15）、地下水层（16）中安装压水管（12）、压水孔（13）；在地下页岩气层（15）中的页岩气集聚区（17）的上方安装出气管（18），在出气管（18）的上方安装页岩气加压站（19），在页岩气加压站（19）的上方安装页岩气输气管道（20）；

太阳能电池（1）通过导电线（2）与控制器（3）连接，控制器（3）通过导电线（2）与储能电池（6）连接，控制器（3）通过导电线（2）与逆变器（4）连接，逆变器（4）通过导电线（2）与分流器（5）连接，分流器（5）通过导电线（2）与电灌站（9）连接，分流器（5）通过导电线（2）与压水站（11）连接，分流器（5）通过导电线（2）与页岩气加压站（19）连接；从电灌站（9）伸出的抽水管（8）伸入水源地（7）的地表水层中，电灌站（9）通过出水管（10）与压水站（11）连接并相通，压水站（11）通过压水管（12）与压水孔（13）连接并相通；页岩气集聚区（17）通过出气管（18）与页岩气加压站（19）连接并相通，页岩气加压站（19）与页岩气输气管道（20）连接并相通。

2.根据权利要求1所述的用水力压裂方式开采页岩气中的太阳能光伏发电供电装置，其特征是，所述的太阳能电池（1）是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池或石墨烯太阳能电池或化合物太阳能电池或有机太阳能电池。

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