一种耦合光伏光热、地热的发电及供能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种耦合光伏光热、地热的发电及供能系统，包括光伏板集热模块、储电装置、地热模块、发电机组和储热装置；地热模块为中低温地热模块时，发电机组为ORC发电机组，中低温地热模块的出口与ORC发电机组的蒸发器的热源通道进口相连通；地热模块为高温地热模块时，发电机组为水蒸汽朗肯循环发电机组，高温地热模块的出口与水蒸汽朗肯循环发电机组的闪蒸器的进口相连通；发电机组、光伏板集热模块的电能输出端与储电装置相连接；光伏板集热模块的热能输出端与储热装置相连接。本发明专利技术将光伏光热发电供能与可再生的中深层地热发电供能相互耦合，能够克服单一太阳能发电导致的供能不稳定的问题。供能不稳定的问题。供能不稳定的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合光伏光热、地热的发电及供能系统


[0001]本专利技术属于新能源综合利用
，特别涉及一种耦合光伏光热、地热的发电及供能系统。

技术介绍

[0002]太阳能、地热能等可再生能源的开发应用受到广泛关注。
[0003]现有的技术方案中，光伏光热一体化系统包括太阳能光伏面板和集热器，可将太阳能转换为高品位电能，同时采用冷却介质回收太阳能电池的热量，以获得低品位热能，从而提高太阳能利用效率和光电转换效率；但是，光伏光热一体化技术由于太阳能资源受地域、气候等条件约束，导致电力和热能难以实现稳定连续供应。
[0004]鉴于上述现有技术方案中单一太阳能发电存在的供能不稳定的技术问题，也为解决新能源消纳的问题，亟需一种新的基于新能源的多方式耦合发电及供能技术方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种耦合光伏光热、地热的发电及供能系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术提供的技术方案中，将光伏光热发电供能与可再生的中深层地热发电供能相互耦合，能够克服单一太阳能发电导致的供能不稳定的问题，也为解决新能源消纳问题以及利用新能源实现连续稳定供电供热提供了新思路。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供的一种耦合光伏光热、地热的发电及供能系统，包括：光伏板集热模块、逆变器、储电装置、地热模块、发电机组和储热装置；
[0008]所述光伏板集热模块用于将太阳能转换为电能和热能并输出；
[0009]所述地热模块为中低温地热模块时，所述发电机组为ORC发电机组，所述中低温地热模块的出口与所述ORC发电机组的蒸发器的热源通道进口相连通；所述地热模块为高温地热模块时，所述发电机组为水蒸汽朗肯循环发电机组，所述高温地热模块的出口与所述水蒸汽朗肯循环发电机组的闪蒸器的进口相连通；
[0010]所述光伏板集热模块的电能输出端经所述逆变器与所述储电装置相连接；所述发电机组的电能输出端与所述储电装置相连接；所述光伏板集热模块的热能输出端与所述储热装置相连接。
[0011]本专利技术的进一步改进在于，所述中低温地热模块输出的热水的温度范围为90～150℃；所述高温地热模块输出的热水的温度范围为150～250℃。
[0012]本专利技术的进一步改进在于，所述ORC发电机组包括：蒸发器、第一汽轮机、第一发电机、第一冷凝器以及工质泵；
[0013]所述第一汽轮机的出口经所述第一冷凝器的第一换热通道、所述工质泵、所述蒸发器的冷源通道与所述第一汽轮机的蒸汽进口相连通；
[0014]所述第一汽轮机用于带动所述第一发电机进行发电。
[0015]本专利技术的进一步改进在于，所述水蒸汽朗肯循环发电机组包括：闪蒸器、第二汽轮机、第二发电机、第二冷凝器以及冷却器；
[0016]所述闪蒸器的顶部气体出口与所述第二汽轮机的蒸汽进口相连通，所述闪蒸器的底部液体出口与冷却器的热源通道进口相连通，所述冷却器的热源通道出口与所述高温地热模块的进口相连通；
[0017]所述第二汽轮机的出口经所述第二冷凝器的第一换热通道与所述高温地热模块的进口相连通；
[0018]所述第二汽轮机用于带动所述第二发电机进行发电。
[0019]本专利技术的进一步改进在于，还包括：
[0020]第一储水箱，所述第一储水箱的出口经所述第一冷凝器的第二换热通道与所述第一储水箱的进口相连通；所述第一储水箱的出口还经所述第二冷凝器的第二换热通道与所述第一储水箱的进口相连通；
[0021]换热器，所述蒸发器的热源通道出口经所述换热器的第一换热通道与所述中低温地热模块的进口相连通；所述换热器的第二换热通道的进口与所述第一冷凝器、所述第一储水箱之间的连通管道相连通，所述换热器的第二换热通道的出口与所述储热装置相连通。
[0022]本专利技术的进一步改进在于，还包括：
[0023]用户用热模块，所述用户用热模块的热水进口与所述储热装置相连通，所述用户用热模块的冷水出口与所述第一储水箱相连通。
[0024]本专利技术的进一步改进在于，还包括：
[0025]第一高位水箱，用于给所述光伏板集热模块供水；
[0026]第二高位水箱，用于给所述地热模块供水；
[0027]第三高位水箱，用于给所述第一储水箱供水。
[0028]本专利技术的进一步改进在于，所述耦合光伏光热、地热的发电及供能系统的运行模式为，
[0029]光伏光热发电及供能模式：启动光伏板集热模块，产生的电能通过逆变器后输送至电网，为用户供电；多余的电能通过储电装置储存，以满足太阳能资源不足时的供电需求；产生的热水输送至储热装置，用于为用户供暖或供热水；
[0030]中低温地热发电及供能模式：启动中低温地热模块，将地热水输送至ORC发电机组的蒸发器，为有机工质蒸发供热，工质蒸汽经第一汽轮机和第一发电机发电后，通过第一冷凝器冷凝为液体，再经过工质泵循环至蒸发器；其中，所产生的电能上电网为用户供电，多余的电能通过储电装置储存；经过蒸发器降温后的地热水在换热器中与从第一冷凝器冷却水出口流出的部分冷却水换热后返回至中低温地热模块，换热后的冷却水输送至储热装置；
[0031]高温地热发电及供能模式：启动高温地热模块，通过水蒸汽朗肯循环发电机组的闪蒸器将高温地热模块输出的两相流体转化为水蒸汽，水蒸汽经过第二汽轮机和第二发电机发电，所产生的电能上电网为用户供电，多余的电能通过储电装置储存；第二汽轮机出口处的乏气通过第二冷凝器冷凝降温后返回至高温地热模块；闪蒸器输出的液体通过冷却器与来自第二冷凝器冷却水出口的部分冷却水换热后，返回至高温地热模块，换热后的冷却
水输送至储热装置；
[0032]光伏光热与地热耦合发电及供能模式：太阳能资源充足时，使用光伏板集热模块供电和供热；太阳能资源不足时，启动地热模块与光伏板集热模块，耦合实现电能及热能的补充供应。
[0033]本专利技术的进一步改进在于，所述光伏板集热模块为平板型光伏热水集热模块。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0035]本专利技术提供的耦合光伏光热、地热的发电及供能系统中，将光伏光热技术与中深层地热利用技术相耦合，能够实现高品位电能和低品位热能的持续稳定供应，为解决新能源消纳问题以及提高建筑供电供热能效提供新思路，具有广阔的应用潜力。
[0036]具体解释性的，光伏光热技术可在太阳能资源充足时同时提供电能和热能；当太阳能资源不足时，通过地热发电及供能技术实现互补，从而保证用户侧电能和热能的持续稳定供应；当太阳能资源充足时，地热发电及供热系统处于关闭或少运行状态，地热埋管间隙运行，给与地热系统一定的缓冲时间，有利于地热资源的恢复以及地热系统的长期稳定运行。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合光伏光热、地热的发电及供能系统，其特征在于，包括：光伏板集热模块、逆变器(2)、储电装置(8)、地热模块、发电机组和储热装置；所述光伏板集热模块用于将太阳能转换为电能和热能并输出；所述地热模块为中低温地热模块(4
‑
1)时，所述发电机组为ORC发电机组(5)，所述中低温地热模块(4
‑
1)的出口与所述ORC发电机组(5)的蒸发器(5
‑
1)的热源通道进口相连通；所述地热模块为高温地热模块(4
‑
2)时，所述发电机组为水蒸汽朗肯循环发电机组(12)，所述高温地热模块(4
‑
2)的出口与所述水蒸汽朗肯循环发电机组(12)的闪蒸器(12
‑
1)的进口相连通；所述光伏板集热模块的电能输出端经所述逆变器(2)与所述储电装置(8)相连接；所述发电机组的电能输出端与所述储电装置(8)相连接；所述光伏板集热模块的热能输出端与所述储热装置相连接。2.根据权利要求1所述的一种耦合光伏光热、地热的发电及供能系统，其特征在于，所述中低温地热模块(4
‑
1)输出的热水的温度范围为90～150℃；所述高温地热模块(4
‑
2)输出的热水的温度范围为150～250℃。3.根据权利要求1所述的一种耦合光伏光热、地热的发电及供能系统，其特征在于，所述ORC发电机组(5)包括：蒸发器(5
‑
1)、第一汽轮机(5
‑
2)、第一发电机(5
‑
3)、第一冷凝器(5
‑
4)以及工质泵(5
‑
5)；所述第一汽轮机(5
‑
2)的出口经所述第一冷凝器(5
‑
4)的第一换热通道、所述工质泵(5
‑
5)、所述蒸发器(5
‑
1)的冷源通道与所述第一汽轮机(5
‑
2)的蒸汽进口相连通；所述第一汽轮机(5
‑
2)用于带动所述第一发电机(5
‑
3)进行发电。4.根据权利要求3所述的一种耦合光伏光热、地热的发电及供能系统，其特征在于，所述水蒸汽朗肯循环发电机组(12)包括：闪蒸器(12
‑
1)、第二汽轮机(12
‑
2)、第二发电机(12
‑
3)、第二冷凝器(12
‑
4)以及冷却器(12
‑
5)；所述闪蒸器(12
‑
1)的顶部气体出口与所述第二汽轮机(12
‑
2)的蒸汽进口相连通，所述闪蒸器(12
‑
1)的底部液体出口与冷却器(12
‑
5)的热源通道进口相连通，所述冷却器(12
‑
5)的热源通道出口与所述高温地热模块(4
‑
2)的进口相连通；所述第二汽轮机(12
‑
2)的出口经所述第二冷凝器(12
‑
4)的第一换热通道与所述高温地热模块(4
‑
2)的进口相连通；所述第二汽轮机(12
‑
2)用于带动所述第二发电机(12
‑
3)进行发电。5.根据权利要求4所述的一种耦合光伏光热、地热的发电及供能系统，其特征在于，还包括：第一储水箱(10
‑
1)，所述第一储水箱(10
‑
1)的出口经所述第一冷凝器(5
‑
4)的第二换热通道与所述第一储水箱(10
‑
1)的进口相连通；所述第一储水箱(10
‑
1)的出口还经所述第二冷凝器...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱超，刘健，权琛，师鹏，朱丹玥，傅金柱，白欢，王辰曦，李华，李旭东，郁翔，熊尉辰，张沛，唐露甜，董乐，
申请(专利权)人：国网陕西省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：