【技术实现步骤摘要】
本申请涉及清洁能源综合利用，尤其涉及一种太阳能耦合地热能的低温热电联产系统和方法。
技术介绍
1、太阳能因具备资源储量最为丰富、取用便捷、清洁性最佳、以及可再生等优点而受到广泛应用，但由于技术限制，目前对其利用方式主要为光伏发电、光热发电和光热采暖等。以光热发电为例，相关技术中光热发电与常规火电的汽水循环类似，只是将蒸汽发生热源替换为光热聚焦塔，这种汽水循环对于蒸汽初参数要求较高，要求太阳能必须能够使蒸汽达到370℃以上的温度，对于场地要求、光资源情况、设备投资、运维成本等要求较高，同时在太阳能存在波动性及日夜差距过大的缺点下，该技术也受到较大限制，以致在许多场景与小型电站中无法应用。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、为此，本专利技术一方面的实施例提出一种太阳能耦合地热能的低温热电联产系统，该太阳能耦合地热能的低温热电联产系统将太阳能与地热能耦合，使两种可再生能源优势互补，以消除太阳能波动性与间歇性带来的影响，同时解决地热能单一提热导致冻土的问题，两者相结合，可为发电循环提供持续稳定的驱动热源，满足并维持用户热负荷需求，提高了系统运行灵活性。
3、本专利技术另一方面的实施例提出一种太阳能耦合地热能的低温热电联产方法。
4、根据本专利技术实施例的一种太阳能耦合地热能的低温热电联产系统，包括第一工质供给管、太阳能集热器、地热换热管、第一工质汇出管、透平、发电机、旁路管和第一压缩机。
5、
6、其中，所述透平的工质入口侧与所述第一工质汇出管的出口端连通，所述透平与所述发电机相连并用于带动所述发电机旋转发电；
7、其中，所述旁路管连通所述太阳能集热器的出口端与所述地热换热管的出口端，所述旁路管上安装所述第一压缩机，所述第一压缩机用于将所述太阳能集热器的出口端的第一工质泵送至所述地热换热管蓄热。
8、根据本专利技术实施例的太阳能耦合地热能的低温热电联产系统，由第一工质供给管可将循环工质分别供给至太阳能集热器和地热换热管，以吸收太阳能和地热能蒸发为过热蒸汽，过热蒸汽经第一工质汇出管进入透平，驱动透平带动发电机旋转发电，来满足用户供电需求，弥补了相关技术中太阳能波动性及日夜差距过大导致的供能不足，难以提供持续热源确保供电稳定性的问题，此时该结构下的系统存在三种工作模式，即太阳能集热器和地热换热管分时或同时工作。另外，太阳能集热器的出口端和地热换热管的出口端之间连接的旁路管，则可使得在太阳能集热器中蒸发成的过热蒸汽回灌至地热换热管处，以在地下土壤中储存热量，解决因土壤温度场失衡产生冻土层导致地热能无法提取的问题，使得系统进入太阳能蓄热模式，因此，该系统可将太阳能和地热能耦合互补，为发电循环提供持续稳定的驱动热源，维持用户用电需求，且系统运行模式灵活性高。
9、在一些实施例中，所述太阳能集热器的入口端和出口端、所述地热换热管的入口端和出口端、以及所述旁路管的两端均设置截止阀，所述截止阀用于控制所述太阳能集热器、所述地热换热管和所述旁路管的通断。
10、在一些实施例中，所述旁路管上还安装有止回阀，所述止回阀位于所述太阳能集热器的出口端和所述第一压缩机之间。
11、在一些实施例中，所述太阳能耦合地热能的低温热电联产系统还包括升压泵、缓冲罐、第一工质回流管和凝汽器。
12、其中，所述升压泵的工质入口侧与所述缓冲罐连通，所述升压泵的工质出口侧与所述第一工质供给管的入口端连通；
13、其中，所述第一工质回流管的两端分别与所述透平的工质出口侧和所述缓冲罐连通，所述凝汽器安装在所述第一工质回流管。
14、在一些实施例中，所述升压泵与所述透平同轴相连并由所述透平带动所述升压泵工作。
15、在一些实施例中，所述太阳能耦合地热能的低温热电联产系统还包括热网管、蒸发器、第二压缩机、冷凝器、膨胀阀、循环水管和循环泵。
16、其中，所述蒸发器、所述第二压缩机、所述冷凝器和所述膨胀阀通过第二工质循环管依次串联并形成闭环，所述冷凝器安装在所述热网管，所述冷凝器内的所述第二工质循环管可加热所述热网管中的热网水，以便于所述热网管为用户供暖；
17、其中，所述循环水管的至少部分在所述凝汽器内盘绕，所述循环水管内的循环水可由所述凝汽器内的所述第一工质回流管升温，所述循环泵和所述蒸发器依次串联在所述循环水管上，所述循环泵用于泵送升温后的所述循环水至所述蒸发器以提供低温热源，所述蒸发器内的所述第二工质循环管内的第二工质可由所述低温热源升温。
18、在一些实施例中，所述第二压缩机与所述发电机电连接。
19、根据本专利技术实施例的一种太阳能耦合地热能的低温热电联产方法，根据实际光照情况，确定太阳能耦合地热能的低温热电联产系统的工作模式，其中，
20、在光照强度较高时，第一工质由第一工质供给管进入太阳能集热器并吸收太阳能热量蒸发为过热蒸汽，所述过热蒸汽在所述太阳能集热器的出口端分为两路，一路进入旁路管并由第一压缩机提高压力在地热换热管中凝结放热，存储热量至地下土壤后返回太阳能集热器，另一路由第一工质汇出管进入透平膨胀做功带动发电机发电；
21、在光照强度较低时，所述第一工质在所述第一工质供给管的出口端分为两路分别进入所述太阳能集热器和所述地热换热管中，所述第一工质吸收所述太阳能热量和地热能热量蒸发为过热蒸汽，所述过热蒸汽均由所述第一工质汇出管进入所述透平膨胀做功带动所述发电机发电；
22、在夜间无光照时，所述第一工质由所述第一工质供给管进入所述地热换热管并吸收所述地热能热量蒸发为过热蒸汽，所述过热蒸汽由所述第一工质汇出管进入所述透平膨胀做功带动所述发电机发电。
23、根据本专利技术实施例的太阳能耦合地热能的低温热电联产方法的技术优势与上述太阳能耦合地热能的低温热电联产系统的技术优势相同，此处不再赘述。
24、在一些实施例中，所述太阳能耦合地热能的低温热电联产方法还包括，根据用户使用需求，确定所述太阳能耦合地热能的低温热电联产系统的工作模式，其中，
25、在用户侧需用电、供暖时，所述发电机的发电量同时对用户和第二压缩机供电，循环水管内的循环水由凝汽器内的第一工质回流管升温，循环泵将升温后的所述循环水泵送至蒸发器作为所述蒸发器的低温热源，第二工质循环管内的第二工质由所述低温热源升温，并在所述第二压缩机再次升压升温进入冷凝器，升温升压后的所述第二工质加热所述冷凝器内的热网管中的热网水，所述热网管为用户供暖；
26、在用户侧无用电、供暖时，所述第一工质由所述第一工质供给管进入所述太阳能集热器并吸收太阳能热量蒸发为过热蒸汽，所述过热蒸汽由所述第一压缩机本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种太阳能耦合地热能的低温热电联产系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的太阳能耦合地热能的低温热电联产系统，其特征在于，所述太阳能集热器的入口端和出口端、所述地热换热管的入口端和出口端、以及所述旁路管的两端均设置截止阀，所述截止阀用于控制所述太阳能集热器、所述地热换热管和所述旁路管的通断。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能耦合地热能的低温热电联产系统，其特征在于，所述旁路管上还安装有止回阀，所述止回阀位于所述太阳能集热器的出口端和所述第一压缩机之间。
4.根据权利要求1所述的太阳能耦合地热能的低温热电联产系统，其特征在于，所述太阳能耦合地热能的低温热电联产系统还包括：
5.根据权利要求4所述的太阳能耦合地热能的低温热电联产系统，其特征在于，所述升压泵与所述透平同轴相连并由所述透平带动所述升压泵工作。
6.根据权利要求4或5所述的太阳能耦合地热能的低温热电联产系统，其特征在于，所述太阳能耦合地热能的低温热电联产系统还包括：
7.根据权利要求6所述的太阳能耦合地热能的低温热电联产系统，其特征在于
8.一种太阳能耦合地热能的低温热电联产方法，其特征在于，根据实际光照情况，确定太阳能耦合地热能的低温热电联产系统的工作模式，其中，
9.根据权利要求8所述的太阳能耦合地热能的低温热电联产方法，其特征在于，所述太阳能耦合地热能的低温热电联产方法还包括，根据用户使用需求，确定所述太阳能耦合地热能的低温热电联产系统的工作模式，其中，
10.根据权利要求9所述的太阳能耦合地热能的低温热电联产方法，其特征在于，在用户供暖存在波动时，调节所述第二压缩机的输入电量，改变由所述蒸发器、所述第二压缩机、所述冷凝器和膨胀阀共同构成的压缩式热泵的制热功率，确保用户供暖需求。
...【技术特征摘要】
1.一种太阳能耦合地热能的低温热电联产系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的太阳能耦合地热能的低温热电联产系统，其特征在于，所述太阳能集热器的入口端和出口端、所述地热换热管的入口端和出口端、以及所述旁路管的两端均设置截止阀，所述截止阀用于控制所述太阳能集热器、所述地热换热管和所述旁路管的通断。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能耦合地热能的低温热电联产系统，其特征在于，所述旁路管上还安装有止回阀，所述止回阀位于所述太阳能集热器的出口端和所述第一压缩机之间。
4.根据权利要求1所述的太阳能耦合地热能的低温热电联产系统，其特征在于，所述太阳能耦合地热能的低温热电联产系统还包括：
5.根据权利要求4所述的太阳能耦合地热能的低温热电联产系统，其特征在于，所述升压泵与所述透平同轴相连并由所述透平带动所述升压泵工作。
6.根据权利要求4或5所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺凯，周宇，王野，尚海军，王钰泽，史耀辉，乔磊，刘圣冠，康敬德，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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