一种地热温差发电方法及系统技术方案

一种地热温差发电方法及系统，是利用地热产生的温差，实现温差发电技术在地下直接发电的方法，由地下温差发电系统和循环水系统组成。当高压冷却水流经地下温差发电装置后，使温差发电模块的冷端保持一个较低的温度，温差发电模块的热端与地热层接触，温差发电模块热端与冷端形成一个温度差，从而将热能转换为电能，循环水经地面热能利用设备或散热设备降温后重新流入地下，实现水资源循环利用。

【技术实现步骤摘要】
一种地热温差发电方法及系统
本专利技术涉及一种利用温差发电的方法，它是利用地热资源与井内形成的温度差发电的方法及系统。
技术介绍
地热资源作为一种新的清洁能源，与其他能源相比优势显著，大规模开发利用是应对全球气候变化和节能减排的措施，同时，巨大的资源储量决定了地热必然成为人类未来的重要替代新能源之一。但就现阶段来看，地热资源的开发主要基于增强型地热系统(EGS)的建立，实际上就是把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电，这种发电方式由于能量转换次数很多，所以能量的利用率很低，急需找到新的、高效的发电方式。目前，温差发电技术已应用于很多领域，它是根据赛贝克(Seebeck)效应，将两种不同类型的热电转换材料N和P的一端结合并将其置于高温状态，另一端开路并给以低温时，则在低温开路端形成电势差。温差发电技术与地热资源开发结合，可以实现热能与电能的直接高效转换。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的地热能提取难度大、能量损耗高的技术问题，提供一种地热温差发电方法及系统，其利用地热产生温差，实现温差发电技术在地下直接发电的方法，直接取代传统的注水取热进行地热开发的方式。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案，一种地热温差发电的系统，包括地下温差发电系统和循环水系统。所述地下温差发电系统，其特征在于它由绝热段与发电段组成，所述主体绝热段，即在主体内壁安装一层真空隔离层作为隔热层，隔热层内壁加一层抗腐蚀材料为内壁层(与冷却水接触部分)，从而组成带隔热层的管柱。所述主体发电段，其特征在于采用两种环状半导体为一个发电组，热端(吸热端)与主体管壁接触，冷端(散热端)与抗腐蚀层接触，温差发电机热端引脚连接，冷端引脚断开，作为正负电源线，根据实际所需将更多的温差发电组连接形成温差发电模块得到所需的电压和电流，所述的温差发电机冷端表面需涂一层抗腐蚀材料，防止循环水对发电机产生腐蚀作用。所述循环水系统，进口端为温差发电系统主体中空细管，出口端为温差发电系统主体环空，进水口端和出水口端均通过冷却水循环管道相连接，所述冷却水循环管道上安装有冷却水循环泵，所述冷却水循环泵与出口端之间的冷却水循环管道上安装有散热器，所述散热器的外壁上安装有散热风扇。高压冷却水流经温差发电装置后，使温差发电模块的冷端保持一个较低的温度，温差发电系统热端与地热发生接触后，温差发电模块热端与冷端形成一个温度差，从而将热能转换为电能，循环水经地面散热设备散热后重新流入地下，实现水资源循环利用。本专利技术与现有技术相比具有以下几个优点：1、本专利技术采用温差发电技术，使整个发电装置结构简单，小型化，适用范围广，不仅可以应用于商业地热资源发电中，还可以应用于民用发电、供暖中，是地热资源得到充分利用，具有很高的节能效益。2、本专利技术采用温差发电机井下直接发电，无机械传动部件，运行可靠，减少热量在传递中的热量损耗，使热能与电能的转换效率得到提高。附图说明下面结合附图和实例对本专利技术进一步说明。图1是地下温差发电系统及地面冷水循环系统整体结构图。图2是地下温差发电系统绝热段横向剖面图。图3是地下温差发电系统发电段横向剖面图。图4是温差发电模块纵向剖面图。图1中1.地热层，2.地下温差发电系统发电段，3.地下温差发电系统绝热，4.循环水进口端，5.循环水出口端，6.冷却水循环管道，7.散热器，8.散热风扇，9.冷却水循环泵图2中1.外壁层，2.真空隔热层，3.抗腐蚀层，4.隔热层图3中1.温差发电机热端，2.半导体材料，3.温差发电机冷端，4冷水循环中空，5.喷嘴图4中1.陶瓷板，2.N型半导体材料，3.P型半导体材料。具体实施方式在图1所示实施例中，将温差发电系统安装在地热段1水平井井眼中，温差发电系统的发电段2处于地热岩层位置，冷却水从进口端4泵入，流经温差发电系统中空使温差发电冷端处于低温环境，温差发电机热端处于高温环境，紧接着循环水从出口端5循环出后，通过冷却水循环管道6流入换热器7，散热风扇8进行散热，最后由冷却水循环泵9将冷却水泵入地下循环工作。在图2所示实施例中，温差发电系统绝热段主体内加装一层真空隔热层2，紧贴于外壁层1，在隔离层上涂一层抗腐蚀层3，在进水管外壁加装一层隔热层4。在图3所示实施例中，将温差发电机热端1与外壁层贴合，温差发电机冷端3与抗腐蚀材料贴合，进水管侧壁加装喷嘴5。在图4所示实施例中，陶瓷板1，N型半导体材料2和P型半导体材料3组成一个发电机组，从左向右每一组底端连接，顶端部分第一组的第二个引脚与第二组的第一个引脚连接，第二组的第二个引脚与第三组的第一个引脚连接。多个发电组串联，从而组成了温差发电模块，第一个发电组的第一个引脚和最后一个发电组的第二个引脚用导线引出。冷却水从进水管流经温差发电系统发电段，使温差发电模块冷端有一个比较低的温度，温差发电机热端与地热层段接触，这时发电组的热端与冷端就有了一个温度差，温差发电模块引出的两引脚便有了一个电动势，最后循环水经地面换热设备换热后，由冷却水循环泵将冷却水泵入地下继续循环工作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地热温差发电系统，其特征在于：一种地热温差发电的系统，包括地下温差发电系统，循环水系统。所述地下温差发电系统，其特征在于它由绝热段与发电段组成，所述主体绝热段，主体内安装一层真空隔热层，隔热层内壁涂一层抗腐蚀材料。所述主体发电段，其特征在于采用两种环状半导体为一个发电组。所述循环水系统，进口端为温差发电系统进水管，出口端为进水管管外环空，进水口端和出水口端均通过冷却水循环管道相连接，所述冷却水循环管道上安装有冷却水循环泵，所述冷却水循环泵与出口端之间的冷却水循环管道上安装有散热器，所述散热器的外壁上安装有散热风扇。

【技术特征摘要】
1.一种地热温差发电系统，其特征在于：一种地热温差发电的系统，包括地下温差发电系统，循环水系统。所述地下温差发电系统，其特征在于它由绝热段与发电段组成，所述主体绝热段，主体内安装一层真空隔热层，隔热层内壁涂一层抗腐蚀材料。所述主体发电段，其特征在于采用两种环状半导体为一个发电组。所述循环水系统，进口端为温差发电系统进水管，出口端为进水管管外环空，进水口端和出水口端均通过冷却水循环管道相连接，所述冷却水循环管道上安装有冷却水循环泵，所述冷却水循环泵与出口端之间的冷却水循环管道上安装有散热器，所述散热器的外壁上安装有散热风扇。2.按照权利要求1所述的一种地热发电系统，其特征在于：温差发电机热端(吸热端)与主体管壁接触，冷端(散热端)与抗腐蚀材料层接触。3.按照权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨森，张杰，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51