一种离岸发电的系统，其包括：能够移动的浮式平台，该平台具有一个或多个OTEC热交换单元、一个或多个涡轮发电机、水引入和排出系统、以及系泊系统；和固定歧管，该固定歧管具有与冷水管连通的一个或多个冷水引入连接构件以及经由中间冷水管道与所述浮式平台的水引入系统连通的一个或多个冷水排出连接构件，其中各冷水排出连接构件均能够与中间冷水管脱离。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及海洋热能转换(OTEC)电站，更具体地涉及浮式OTEC电站。
技术介绍
海洋热能转换(“OTEC”)是利用在海洋的热带区域中作为热量存储的太阳能来产生可再生能源的一种方式。全世界的热带大洋和大海提供了独特的可再生能源资源。在许多热带地区(在近似北纬20°与南纬20°之间)，表面海水的温度几乎保持恒定。直到近似100英尺深度，海水的平均表面温度随着季节在75°F至85°F或更高之间变化。在同一区域，深层海水(在2500英尺至4200英尺之间或更深)保持在相当恒定的40°F。因而，热带海洋结构在表面提供了大的热水储藏并在深层提供了大的冷水储藏，并且热水储藏与冷水储藏之间的温差在35°F至45°F之间。该温差在白天和夜晚保持得相当恒定，并且季节性的变化小。OTEC过程利用表面热带海水与深层热带海水之间的温差来驱动热机以产生电能。OTEC发电在20世纪70年代后期被认同为对于能源生产而言具有低到零碳足迹(carbon footprint)的可能的可再生能源资源。然而，与多数传统的高压高温发电站相比，OTEC电站具有低的热力学效率。例如，利用80°F与85°F之间的平均海洋表面温度以及40°F的恒定深水温度，OTEC电站的最大理想卡诺效率(Carnot efficiency)为7.5％至8％。在实际操作中，OTEC电力系统的总电力效率经估计为卡诺极限的大约一半，或者近似3.5％至4.0％。另外，由20世纪70年代和20世纪80年代前沿研究人员所进行的并且记载在1994年牛津大学出版社出版的由William Avery和Chih Wu发表的题为“来自海洋的可再生能源，OTEC指南”(“Renewable Energy from the Ocean,a Guide to OTEC”William Avery and Chih Wu,Oxford University Press，1994)(通过引用合并于此)中的分析表明：通过以ΔT为40°F进行操作的OTEC电站产生的总电力的四分之一至一半(或更多)将被需要用于使水泵和工作流体泵运行并为电站的其它辅助需要供电。基于此，OTEC电站的将存储在海洋表面水中的热能转化成净电能的低的整体净效率一直未能成为商业上可行的能源生产方案。与OTEC电站相关联的对环境的关注也已经成为OTEC操作的障碍。传统的OTEC系统从海洋深处抽取大量的营养丰富的冷水并在表面或表面附近将这些水排出。这样的排放可能以正面或负面的方式对OTEC电站附近的海洋环境产生影响，可能对处于OTEC排放下游的鱼群和珊瑚礁系统带来冲击。
技术实现思路
安装于船舶的OTEC电站最优地系泊于平台并向电网一年365天、一天24小时地供电。平台支撑并保护机械装置和操作人员，并且还必须能够经受住恶劣的海洋风暴。在服务小商业市场的2兆瓦-10兆瓦的浮式发电电站的情况下，走航式驳船(sea-going barge)是最佳的平台。走航式驳船相对大的尺寸在为OTEC操作提供相对稳定且耐受的平台的同时以合理的投资成本支撑重的多部件OTEC机械装置。人员能够进行检查和维修，这对尺寸小的柱筒而言是不可能的。在本专利技术的实施例中，离岸发电的系统包括能够移动的浮式平台(floating portable platform)，浮式平台具有一个或多个OTEC热交换单元、一个或多个涡轮发电机、水引入和排出系统以及系泊系统。离岸发电的系统还包括固定歧管，固定歧管包括：一个或多个冷水引入和/或返回连接构件，其与一根或多根冷水管连通；一个或多个冷水排出连接构件，其经由中间冷水管道与浮式平台的水引入和/或返回系统连通，其中各中间冷水排出管连接构件均能够与歧管脱离，并且从冷水引入口行进且行进至冷水排出深度的排出管的各排出管连接构件均能够与歧管脱离。固定的歧管还可以包括热水返回系统，热水返回系统包括：一个或多个热水返回连接构件，其与热水管连通；一个或多个热水排出连接构件，其经由中间热水管道与浮式平台的水返回系统连通，其中各热水排出连接构件均能够与中间热水管脱离，并且从歧管行进至位于排出深度处的开口端的热水排出管能够与歧管脱离。在一些情况下，歧管自身被分成用于如下各类型的流的水密的界面：冷水引入、冷水返回和热水返回。在一些情况下，从歧管平行地行进至返回深度的冷水返回和热水返回管被绑在一起并在相同的深度处进行排出，以提供混合的流。本专利技术的其它实施例可以包括以下特征中的一个或多个。一些系统具有包括多级级联混合(multi-stage cascading hybrid)OTEC热交换系统的一个或多个OTEC热交换单元。在一些系统中，各OTEC热交换单元均与水引入和排出系统连接，以允许冷水和热水大致直线状地流过OTEC热交换单元。在一些系统中，各OTEC热交换单元均包括位于冷水供给的流路中的多个热交换板。在一些系统中，各OTEC热交换单元均包括位于热水供给的流路中的多个热交换板。在一些系统中，OTEC工作流体流过一个或多个热交换板的内部流路，各热交换板均被冷水供给或热水供给的流路围绕并位于该流路中。在一些系统中，各OTEC热交换单元均包括四个级联热交换地带。在一些系统中，各级联热交换地带均被配置成利于冷水或热水供给的水平流动。在一些系统中，水引入和排出系统包括热水供给泵和冷水供给泵。在一些系统中，水引入和排出系统包括热水或冷水排出泵。在一些情况下，由于通过一个或多个引入泵执行使水流过系统、即从引入开口流至返回开口所需的所有泵送电力，所以仅存在引入泵。可以存在多于一个的用于热海水和冷海水系统的主海水泵。例如，能够存在至少一个、可以为多个的用于各蒸发器室的专用热水海水泵，并且能够存在至少一个、可以为多个的用于各冷凝器室的专用冷水主海水泵。多个泵提供了冗余，使得例如如果需要维护泵，但此时热交换器无需泵，则水能够在最小的净功率输出降低的情况下流过热交换器室。因为泵引入口在海面处或在海面下方，设计降低了水头压力需求，所以能够使用具有较低寄生负载的较小的马达来驱动对实现该作业而言足够大的泵。在一些系统中，一根或多根排出管与水引入和排出系统的排出构件连通。在一些系统中，中间冷水管能够与水引入和排出系统脱离。在一些系统中，中间热水管能够与水排出系统脱离。在一些系统中，排出管能够与水引入和排出系统脱离。在一些系统中，热水排出管的终端在25英尺至300英尺的深度处开口，例如，热水排出管的终端在250英尺至600英尺的深度处开口。在一些系统中，冷水排出管的终端在25英尺至600英尺的深度处开口，例如，冷水排出管的终端在250英尺至600英尺的深度处开口。在一些系统中，热水排出管和冷水排出管的终端在如下深度处排出水：该深度处的周围水的温度与排出水的温度的差小于或等于10华氏度。一些系统还包括：冷水排出管，其与水引入和排出系统以及固定歧管连通；热水排出管，其与水引入和排出系统以及固定歧管连通，其中，热水排出物和冷水排出物在固定歧管处混合并在如下位置处从该歧管排出：该位置处的周围水的温度与排出物的温度的差小于或等于10华氏度。在流和压力不同的一些情况下，这能够在一系统中产生压头差(differential head)，这可能与另一系统的流干涉，从而可能防止该系统如期望地本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离岸发电的系统，其包括：(a)能够移动的浮式平台，其包括：(1)一个或多个OTEC热交换单元；(2)一个或多个涡轮发电机；(3)水引入和排出系统；(4)系泊系统；以及(b)固定歧管，其包括：(1)一个或多个冷水引入连接构件，其与冷水管连通；(2)一个或多个冷水排出连接构件，其经由中间冷水管道与所述浮式平台的水引入系统连通，其中各冷水排出连接构件均能够与所述中间冷水管脱离；(3)一个或多个热水排出连接构件，其经由中间热水管道与所述浮式平台的水引入系统连通，其中各热水排出连接构件均能够与所述中间热水管脱离。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.20 US 61/929,2101.一种离岸发电的系统，其包括：(a)能够移动的浮式平台，其包括：(1)一个或多个OTEC热交换单元；(2)一个或多个涡轮发电机；(3)水引入和排出系统；(4)系泊系统；以及(b)固定歧管，其包括：(1)一个或多个冷水引入连接构件，其与冷水管连通；(2)一个或多个冷水排出连接构件，其经由中间冷水管道与所述浮式平台的水引入系统连通，其中各冷水排出连接构件均能够与所述中间冷水管脱离；(3)一个或多个热水排出连接构件，其经由中间热水管道与所述浮式平台的水引入系统连通，其中各热水排出连接构件均能够与所述中间热水管脱离。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个OTEC热交换单元包括多级级联混合OTEC热交换系统。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，各OTEC热交换单元均与所述水引入和排出系统连接，以允许冷水和热水大致线性地流过该OTEC热交换单元。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，各OTEC热交换单元均包括位于所述冷水供给的流路中的多个热交换板。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，各OTEC热交换单元均包括位于所述热水供给的流路中的多个热交换板。6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，OTEC工作流体流过一个或多个热交换板的内部通路，各热交换板均被所述冷水供给或所述热水供给的流路围绕并位于该流路中。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，各OTEC热交换单元均包括四个级联热交换地带。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，各级联热交换地带均被配置成利于所述冷水或热水供给的水平流动。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水引入和排出系统包括热水供给泵和冷水供给泵。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水引入和排出系统包括热水或冷水排出泵。11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，一根或多根排出管与所述水引入和排出系统的排出构件连通。12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中间冷水管能够与所述水引入和排出系统脱离。13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述排出管能够与所述水引入和排出系统脱离。14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述热水排出管的终端位于25英尺至500英尺的深度处，例如，所述热水排...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·科尔，
申请(专利权)人：阿贝尔基金会，
类型：发明
国别省市：美国;US
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