一种温差发电方法和系统技术方案

本发明专利技术适用于温差发电领域，提供了一种温差发电方法和系统，所述温差发电方法包括：通过热媒加热低沸点工质以使所述低沸点工质从液态蒸发为气态；在预设高度通过冷媒将气态的所述低沸点工质从气态冷却为液态；利用液态的所述低沸点工质推动液轮发电机组发电以将所述预设高度的所述液态的所述低沸点工质的重力势能转化成电能。相对于采用汽轮发电机组进行发电，采用液轮发电机组进行发电，大幅度提高了热能利用率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术适用于温差发电领域，提供了一种温差发电方法和系统，所述温差发电方法包括：通过热媒加热低沸点工质以使所述低沸点工质从液态蒸发为气态；在预设高度通过冷媒将气态的所述低沸点工质从气态冷却为液态；利用液态的所述低沸点工质推动液轮发电机组发电以将所述预设高度的所述液态的所述低沸点工质的重力势能转化成电能。相对于采用汽轮发电机组进行发电，采用液轮发电机组进行发电，大幅度提高了热能利用率。【专利说明】一种温差发电方法和系统
本专利技术属于温差发电领域，尤其涉及一种温差发电方法和系统。
技术介绍
热带区域的海洋表层与几百至上千米深处存在着基本恒定的20?25°C的温差，这就为发电提供了一个总量巨大且非常稳定的冷热源。海洋温差发电(OTEC)的基本原理就是利用海洋表面的高温海水加热低沸点工质并使其汽化，或通过降压使海水汽化以驱动汽轮机发电。同时利用从海底提取的低温海水(4?6°C)将做功后的排气冷凝，使之重新变为液体。目前，全世界海洋温差能的理论估计储存量为100亿千瓦，所以OTEC被1981年联合国新能源和可再生能源会议确认为所有海洋能转换系统中最重要的。现有技术的循环海洋温差发电的方法，都是蒸发器将热低沸点工质蒸汽化，然后利用蒸汽推动汽轮发电机组发电，然后，采用冷凝器将经过汽轮发电机组包含的汽轮机后的蒸汽冷却回液态的低沸点工质，并采用工质泵将该液态的低沸点工质泵回蒸发器。在海洋温差发电领域，无论是用朗肯循环还是上原循环等等，都是利用透平汽轮机带动发电机来进行发电的，小温差情况下，如ITC到25°C的小温差下，用蒸汽循环的汽轮机做功发电方式的效率很低:原因一是做功气体压差不算太大；原因二是气体膨胀做功前后的体积变化不大；原因三是对汽轮机要求较高，汽轮机在这种工况下热功转换效率低，输出功率也不大，需要大功率的话，要不就是汽轮机体积庞大，要不就需要多台汽轮机，在海面上形成庞大的采能场，成本高；原因四是膨胀做功后气体被冷源液化后，还需要消耗较多的电力把液体重新压入蒸发器进行循环等等，在小于11°C温差下，已经没有工程意义了。因此，采用现有的循环海洋温差发电的方法进行发电，效率低下，发电成本高，商业运营受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种温差发电的方法和系统，以利用冷却后的液态的所述低沸点工质进行发电。—方面，本专利技术提供一种温差发电方法，所述温差发电方法包括:通过热媒加热低沸点工质以使所述低沸点工质从液态蒸发为气态；在预设高度通过冷媒将气态的所述低沸点工质从气态冷却为液态；利用液态的所述低沸点工质推动液轮发电机组发电以将所述预设高度的所述液态的所述低沸点工质的重力势能转化成电能。一方面，本专利技术还提供一种温差发电系统，所述温差发电系统包括:蒸发器，用于通过热媒加热低沸点工质以使所述低沸点工质蒸发为气态的所述低沸点工质；冷凝器，所述冷凝器位于预设高度，用于通过冷媒将所述气态的所述低沸点工质冷却为液态的所述低沸点工质；气态工质上升管，用于将从所述蒸发器蒸发的所述气态的所述低沸点工质导入至所述冷凝器；所述温差发电系统还包括:液轮发电机组，用于将所述预设高度的所述液态的所述低沸点工质的重力势能转化成电能；液态工质下降管，用于控制所述冷凝器流出的液体经过所述液轮发电机组的液轮机以推动液轮发电机组发电。本专利技术的有益效果:利用垂直的所述预设高度所具有的小温差，将液态的低沸点工质采用热媒进行热交换以生成气态的低沸点工质；在所述预设高度采用冷媒将气态的低沸点工质转化成具有大的重力势能的液态的低沸点工质，利用该液态的低沸点工质的重力势能推动位于低高度的液轮发电机组发电；相对于采用汽轮发电机组进行发电，采用液轮发电机组进行发电，大幅度提高了热能利用率。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的温差发电方法的实现流程图；图2是本专利技术实施例二提供的温差发电系统的系统架构图；图3是本专利技术实施例二提供的适用于温带海洋的温差发电系统的系统架构图；图4是本专利技术实施例二提供的适用于寒冷地带的温差发电系统的系统架构图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。实施例一:图1示出了实施例一提供的温差发电方法的工作流程，其实现流程详述如下:一种温差发电方法，所述温差发电方法包括:步骤Sll,通过热媒加热低沸点工质以使所述低沸点工质从液态蒸发为气态；在本实施例中，热媒与蒸发器中的低沸点工质进行热交换以加热低沸点工质，使得液态的低沸点工质蒸发为气态的所述低沸点工质。作为本专利技术一实施例，所述热媒包括:海洋表层的海水、地热或热电厂余热等。在本实施例中，对于海洋表层的海水的温度和地热的温度，可以认为是不变的，因此可以为温差发电方法提供具有持续热能的热媒。另外，热电厂发电后的余热也可以成为热媒，以有效利用热电厂余热，以避免资源浪费。因此，所述热媒可以包括低品位热能的能源。作为本专利技术一实施例，所述低沸点工质包括:二氧化碳、氨、乙烷、丙烷、丁烷、全氟环丁烷或低沸点的共沸工质等。需要说明的是，对于不同的低沸点工质，同一压力下，沸点和液化的温度都不一样，因此气态的低沸点工质能够因温差产生的压差使得蒸汽提升到的所述预设高度也不一样，以氨为例，在3摄氏度的有效温差下，气态的氨能够提升到的最高高度略大于100米。在本实施例中，在选择低沸点工质时，根据热媒所能够持续提供的温度以及该低沸点工质的沸点选定。步骤S12，在预设高度通过冷媒将气态的所述低沸点工质从气态冷却为液态；需要说明的是，所述预设高度为:所述气态的所述低沸点工质能够在大气中上升到的最大高度，或者实际设计中人为设定的低于该最大高度的一个高度。在本实施例中，在预设高度，利用冷媒与冷凝器中的所述气态的所述低沸点工质进行热交换，将所述气态的所述低沸点工质冷却为液态的所述低沸点工质。优选的是，对于冷凝器的具体结构，可以根据本温差发电系统具体需要的冷却速度和效率确定并制成。作为本专利技术一实施例，所述预设高度至少为100米。在本实施例中，为了保证所述液态的所述低沸点工质具有足够的重力势能以推动液轮发电机组发电，冷却生成的所述液态的所述低沸点工质处于的所述预设高度至少为100 米。作为本专利技术一实施例，所述冷媒包括:海洋深层的海水或大气的冷空气等。在本实施例中，若将海洋深层的海水作为冷媒，需要水泵将海洋深层的海水泵到所述预设高度以冷却所述气态的所述低沸点工质。另外，由于在达到一定高度的大气中存在海量的冷空气，因此，还可以直接利用该冷空气冷却所述气态的所述低沸点工质。优选的是，在寒冷地带，选择O摄氏度下的冷空气作为冷媒，同时，选择冰层下的4到5摄氏度的海水作为热媒。步骤S13，利用液态的所述低沸点工质推动液轮发电机组发电以将所述预设高度的所述液态的所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚彦林，
申请(专利权)人：姚彦林，林荣炎，
类型：发明
国别省市：