CN105986954A - 一种功冷联供系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种功冷联供系统，包括：波浪能发电装置、海流能发电装置、海洋温差-太阳能联合发电子系统和制冷子系统，所述海洋温差-太阳能联合发电子系统包括太阳能集热器，所述波浪能发电装置与所述海洋温差-太阳能联合发电子系统的第一水泵连接，所述太阳能集热器吸收太阳能对所述海洋温差-太阳能联合发电子系统的工质进行过热处理；所述海流能发电装置与所述海洋温差-太阳能联合发电子系统的第二水泵连接；所述第一冷凝器的冷水输出端与所述制冷子系统的第二冷凝器的输入端连接。本功冷联供系统利用波浪能和海流能为水泵提供电力，同时，所述系统利用海洋温差和太阳能进行集热发电，大大降低了用电量和功冷联供系统的能源损耗。

Description

一种功冷联供系统

技术领域

本发明涉及新能源功冷联供技术领域，更具体地说，涉及一种基于海洋温差能-太阳能联合驱动的功冷联供系统。

背景技术

随着人口的持续增长和经济的快速发展，燃煤、天然气和石油等不可再生能源正在面临消耗殆尽的危机，而海洋能，太阳能，风能等可再生的环保能源正在受到关注和推广。可再生能源中的海洋能是利用占地球总面积达70％的海洋提供，太阳能则是目前使用最为广泛的能源之一。

然而，海岛地区供电制冷仍然依靠传统能源，供电成本高，且发电能力有限，至今尚未发现利用可再生的新能源进行供电的功冷联供系统。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种功冷联供系统，以实现利用海洋能和太阳能两种再生能源进行驱动功冷联供系统的技术目的。

一种功冷联供系统，包括：波浪能发电装置、海流能发电装置、海洋温差-太阳能联合发电子系统和制冷子系统，所述海洋温差-太阳能联合发电子系统包括太阳能集热器其中：

所述波浪能发电装置与所述海洋温差-太阳能联合发电子系统的第一水泵连接，并为所述第一水泵提供电能，所述第一水泵用于向所述海洋温差-太阳能联合发电子系统的预热器上水；

所述太阳能集热器吸收太阳能对所述海洋温差-太阳能联合发电子系统的工质进行过热处理；

所述海流能发电装置与所述海洋温差-太阳能联合发电子系统的第二水泵连接，并为所述第二水泵提供电能，所述第二水泵用于向所述海洋温差-太阳能联合发电子系统的第一冷凝器上水；

所述第一冷凝器的冷水输出端与所述制冷子系统的第二冷凝器的输入端连接。

优选地，所述海洋温差-太阳能联合发电子系统包括：预热器、汽轮机、发电机、回热器、第一冷凝器和工质泵，其中：

所述太阳能集热器与所述汽轮机连接，所述汽轮机做功输出功率至所述发电机；

所述汽轮机饱和汽输出端与所述回热器连接；

所述第一冷凝器中的液态工质输出端与所述工质泵输入端连接；

回热器中汽轮机流出的乏汽与被冷凝后流出所述第一冷凝器的工质换热后，该换热后的工质被所述深海冷水冷凝为液态工质返回至所述预热器中；

所述第一冷凝器的输出端与所述制冷子系统的第二冷凝器的冷海水输入端连接。

优选地，所述制冷子系统包括：第二冷凝器、膨胀阀、蒸发器、压缩机和制冷用户，其中：

在所述第二冷凝器中将高温高压制冷剂蒸汽冷凝液化为常温高压的制冷剂液体；

所述常温高压的制冷剂液体输出口与所述膨胀阀连接；

所述膨胀阀的输出端与所述蒸发器的输入端连接；

所述蒸发器的输出端与所述压缩机的输入端连接。

优选地，所述波浪能发电装置包括浮子发电机、整流器、蓄电池和逆变器，其中：

所述浮子发电机与所述整流器连接，所述整流器分别与所述蓄电池和所述逆变器连接，所述逆变器与所述第一水泵的电输入端连接。

优选地，所述海流能发电装置包括水轮机驱动发电机、整流器、蓄电池和逆变器，其中：

所述水轮机驱动发电机与所述整流器连接，所述整流器分别与所述蓄电池和所述逆变器连接，所述逆变器与所述第一水泵的电输入端连接。

优选地，海洋温差-太阳能联合发电子系统为氨工质海洋温差-太阳能联合发电子系统。

优选地，所述第一水泵为温海水泵。

优选地，所述第二水泵为深海水泵。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例功冷联供系统利用波浪能和海流能为水泵提供电力，大大降低了用电量，功冷联供系统的能源损耗，同时，所述系统利用太阳能进行集热发电，进一步利用了太阳能这一清洁再生能源。该系统二次利用深层冷海水，利用从第一冷凝器流出的温度比较低的冷海水驱动所述制冷子系统进行制冷循环，产生的冷量可以为海洋石油平台制冷，满足平台空调系统和海岛居民空调制冷，较大程度地降低了能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种功冷联供系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种功冷联供系统，以实现利用海洋能和太阳能两种再生能源进行驱动功冷联供系统的技术目的。

图1示出了一种功冷联供系统，包括：

波浪能发电装置1、海流能发电装置10、海洋温差-太阳能联合发电子系统21和制冷子系统22，所述海洋温差-太阳能联合发电子系统21包括太阳能集热器4，其中：

所述波浪能发电装置1与所述海洋温差-太阳能联合发电子系统21的第一水泵2连接，并为所述第一水泵2提供电能，所述第一水泵2用于向所述海洋温差-太阳能联合发电子系统21的预热器3上水；

所述太阳能集热器4吸收太阳能对所述海洋温差-太阳能联合发电子系统21的工质进行过热处理；

所述海流能发电装置10与海洋温差-太阳能联合发电子系统21的第二水泵11连接，并为所述第二水泵11提供电能，所述第二水泵11用于向所述海洋温差-太阳能联合发电子系统21的第一冷凝器上水；

所述第一冷凝器8的冷水输出端与所述制冷子系统22的第二冷凝器12的输入端连接。

需要说明的是，作为优选，所述第一水泵为温海水泵；所述第二水泵为深海水泵。

所述功冷联供系统以海洋表层温海水和太阳能为热源的能量来源，以深海水为冷源，采用有机工质发电，通过有机工质郎肯循环实现热功转换，并拖动发电机发电，以深层海水为冷源驱动海洋源热泵进行制冷循环。所述制冷子系统二次利用深层冷海水，利用从冷凝器流出的温度比较低的冷海水制冷循环，产生的冷量制冷。充分利用了太阳能和海洋能的能源可再生和清洁环保的特性，进行发电和制冷联合运转。

作为优选，本说明书实施例在图1中标示出了所述海洋温差-太阳能联合发电子系统和所述制冷子系统的实现方式，而实际上，凡是能够利用该种结构和功能实现功冷联供的系统，均在本申请保护范围内，该图1图示并不局限于列举形式。

海洋温差-太阳能联合发电子系统21包括：第一水泵2、预热器3、集热器4、汽轮机5、发电机6、回热器7、第一冷凝器8、工质泵9和第二水泵11，其中：

所述太阳能集热器4与所述汽轮机5连接，所述汽轮机5做功输出功率至所述发电机6；

所述汽轮机6饱和汽输出端与所述回热器5连接；

所述第一冷凝器8中的液态工质输出端与所述工质泵9输入端连接；

回热器7中汽轮机流出的乏汽与被冷凝后流出所述第一冷凝器8的工质换热后，该换热后的工质被所述深海冷水冷凝为液态工质返回至所述预热器3中；

所述第一冷凝器8的输出端与所述制冷子系统22的第二冷凝器的冷海水输入端连接。

以下以氨工质为例，采用循环的蒸发温度为70℃，蒸发压力为1.85Mpa，冷凝温度为10℃，冷凝压力为0.615Mpa，来说明循环流程。但工质和压力并不局限于列举形式，所述海洋温差-太阳能联合发电子系统21的工作原理如下：

1、10℃左右的氨饱和液由所述工质泵9提高压力至1.85Mpa以上送入所述预热器3。

2、液氨可在所述预热器3内被海洋表面25℃左右的海水加热到22℃以上。

3、从所述预热器3流出的22℃以上液氨进入所述太阳能集热器4，进一步被加热。在约1.85Mpa的压力下经过蒸发、过热。采用聚焦型太阳能集热器可将氨过热到70℃以上。

4、从所述太阳能集热器4流出的约70℃、1.85Mpa的过热氨气进入所述汽轮机5，推动所述汽轮机5旋转做功并输出功率，该功率可由所述发电机6转化为电力输出。

经过所述汽轮机5后氨气的压力降低到约0.615Mpa，理想情况下，温度会降到10℃，成为饱和汽。

5、由所述汽轮机5排出的饱和汽，进入所述回热器7与被冷凝后流出第一冷凝器8的10℃以下液氨换热后，被取自海洋深层500米以下5℃的海水冷凝成10℃以下的液氨。

6、从所述第一冷凝器8流出的10℃以下液氨由工质泵9(氨泵)送入所述回热器7中，被所述汽轮机5排出的10℃的饱和蒸汽加热到接近10℃的饱和液态，后送入到所述预热器3中，从而完成发电循环过程，实现系统的电力输出。

该海洋温差-太阳能联合发电子系统21加入回热器7，由于工质在进入预热器以前，在回热器内吸收了从蒸汽透平排出的10℃的饱和蒸汽的热量，后送入到预热器3中，在同样功率输出的条件下，带回热器7的海洋温差能-太阳能联合热发电系统循环的吸热量减少了，从而提高了循环系统的热效率。

所述制冷子系统22包括：第二冷凝器12、膨胀阀13、蒸发器14、压缩机15和制冷用户16，其中：

所述第二冷凝器12中将高温高压制冷剂蒸汽冷凝液化为常温高压的制冷剂液体；

所述常温高压的制冷剂液体输出口与所述膨胀阀13连接；

所述膨胀阀13的输出端与所述蒸发器14的输入端连接；

所述蒸发器14的输出端与所述压缩机15的输入端连接。

承接海洋温差-太阳能联合发电子系统21的工作原理标号，所述制冷子系统22的工作原理如下：

7、从第一冷凝器8流出的8℃左右的冷海水，流入到制冷子系统22中的第二冷凝器12中，将高温高压制冷剂蒸汽冷凝液化，变成常温高压的制冷剂液体，后排入大海。

8、被冷凝为常温高压的制冷剂液体，被工质泵送入到所述膨胀阀13中节流降压，变成常温常压的制冷剂液体，后流入所述蒸发器14吸收外部热量蒸发成气态。所述压缩机15压缩机从所述蒸发器14取气态制冷剂，然后加压，变成能在常温下冷凝液化的高压制冷剂。实现制冷循环。

所述波浪能发电装置1(参见图1图示，不再具体标识)包括浮子发电机、整流器、蓄电池和逆变器，其中：

所述浮子发电机与所述整流器连接，所述整流器分别与所述蓄电池和所述逆变器连接，所述逆变器与所述第一水泵的电输入端连接。

在整个循环过程，温海水泵耗电量，由波浪能发电装置提供电力。波浪能发电装置包括由波浪能推动的浮子驱动发电机与整流器连接，整流器与小容量蓄电池组和逆变器直接相连，逆变器与温海水泵相连，直接为温海水泵提供电能。

所述蓄电池一方面帮助水泵的起动，另一方面满足小波浪时段供水的需要。当波浪能较强时，可将波浪能发电机发出的电能中的一部分储存在蓄电池中，即蓄电池充电；当波浪能较弱或无波时，用储存在蓄电池中的电能向负荷供电，以补足波浪能发电机所发电能的不足。所述逆变器可将12V或24V的直流电转换成230V、50Hz交流电或其它类型的交流电。

所述海流能发电装置10(参见图1图示，不再具体标识)包括：水轮机驱动发电机、整流器、蓄电池和逆变器，其中：

所述水轮机驱动发电机与所述整流器连接，所述整流器分别与所述蓄电池和所述逆变器连接，所述逆变器与所述第一水泵的电输入端连接。

所述深层海水泵耗电量比较大，由海流能发电装置提供所需电力。海流能发电装置包括由水下潮汐、洋流推动的水轮机驱动发电机与整流器连接，整流器与小容量蓄电池组和逆变器直接相连，逆变器与深层水泵相连，直接为深层海水泵提供电能。

所述蓄电池一方面帮助水泵的起动，另一方面满足无效海流时段供水的需要。当海流较强时，可将海流能发电机发出的电能中的一部分储存在蓄电池中，即蓄电池充电；当海流较弱或无海流时，用储存在蓄电池中的电能向负荷供电，以补足海流能发电机所发电能的不足。所述逆变器可将12V或24V的直流电转换成230V、50Hz交流电或其它类型的交流电。

所述功冷联供系统二次利用深层冷海水，利用从冷凝器流出的温度比较低的冷海水驱动海水源热泵系统进行制冷循环，产生的冷量可以为海洋石油平台制冷，满足平台上的空调系统和生活空调制冷，降低了制冷能耗。

同时利用波浪能、海流能发电装置为循环泵提供电力，大大降低厂用电，提高了海洋温差能-太阳能联合发电系统的效率。从而提高了整个系统的功能性。

综上所述：

本发明实施例功冷联供系统利用波浪能和海流能为水泵提供电力，大大降低了用电量，功冷联供系统的能源损耗，同时，所述系统利用太阳能进行集热发电，进一步利用了太阳能这一清洁再生能源。该系统二次利用深层冷海水，利用从第一冷凝器流出的温度比较低的冷海水驱动所述制冷子系统进行制冷循环，产生的冷量可以为海洋石油平台制冷，满足平台空调系统和海岛居民空调制冷，较大程度地降低了能耗。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种功冷联供系统，其特征在于，包括：波浪能发电装置、海流能发电装置、海洋温差-太阳能联合发电子系统和制冷子系统，所述海洋温差-太阳能联合发电子系统包括太阳能集热器，其中：

所述波浪能发电装置与所述海洋温差-太阳能联合发电子系统的第一水泵连接，并为所述第一水泵提供电能，所述第一水泵用于向所述海洋温差-太阳能联合发电子系统的预热器上水；

所述太阳能集热器吸收太阳能对所述海洋温差-太阳能联合发电子系统的工质进行过热处理；

所述海流能发电装置与所述海洋温差-太阳能联合发电子系统的第二永泵连接，并为所述第二水泵提供电能，所述第二水泵用于向所述海洋温差-太阳能联合发电子系统的第一冷凝器上水；

所述第一冷凝器的冷水输出端与所述制冷子系统的第二冷凝器的输入端连接。

2.如权利要求1所述的功冷联供系统，其特征在于，所述海洋温差-太阳能联合发电子系统包括：预热器、汽轮机、发电机、回热器、第一冷凝器和工质泵，其中：

所述太阳能集热器与所述汽轮机连接，所述汽轮机做功输出功率至所述发电机；

所述汽轮机饱和汽输出端与所述回热器连接；

所述第一冷凝器中的液态工质输出端与所述工质泵输入端连接；

回热器中汽轮机流出的乏汽与被冷凝后流出所述第一冷凝器的工质换热后，该换热后的工质被所述深海冷水冷凝为液态工质返回至所述预热器中；

所述第一冷凝器的输出端与所述制冷子系统的第二冷凝器的冷海水输入端连接。

3.如权利要求1所述的功冷联供系统，其特征在于，所述制冷子系统包括：第二冷凝器、膨胀阀、蒸发器、压缩机和制冷用户，其中：

在所述第二冷凝器中将高温高压制冷剂蒸汽冷凝液化为常温高压的制冷剂液体；

所述常温高压的制冷剂液体输出口与所述膨胀阀连接；

所述膨胀阀的输出端与所述蒸发器的输入端连接；

所述蒸发器的输出端与所述压缩机的输入端连接。

4.如权利要求1所述的功冷联供系统，其特征在于，所述波浪能发电装置包括浮子发电机、整流器、蓄电池和逆变器，其中：

所述浮子发电机与所述整流器连接，所述整流器分别与所述蓄电池和所述逆变器连接，所述逆变器与所述第一水泵的电输入端连接。

5.如权利要求1所述的功冷联供系统，其特征在于，所述海流能发电装置包括水轮机驱动发电机、整流器、蓄电池和逆变器，其中：

所述水轮机驱动发电机与所述整流器连接，所述整流器分别与所述蓄电池和所述逆变器连接，所述逆变器与所述第一水泵的电输入端连接。

6.如权利要求1所述的功冷联供系统，其特征在于，海洋温差-太阳能联合发电子系统为氨工质海洋温差-太阳能联合发电子系统。

7.如权利要求1所述的功冷联供系统，其特征在于，所述第一水泵为温海水泵。

8.如权利要求1所述的功冷联供系统，其特征在于，所述第二水泵为深海水泵。