[发明专利]一种将热能转换为势能的水力发电系统

说明书

本发明公开了一种将热能转换为势能的水力发电系统，包括取水单元、位于地平面以下的取热单元、补水单元和与取水单元有适当水头落差的水力发电单元，水力发电单元通过引水管道与取水单元连接，补水单元与水力发电单元的尾水管道连通；取热单元用于向补水单元输出热能；补水单元包括水温调节罐和温度差驱动补水装置；水温调节罐的进水端与尾水管道连接，其内部设有水温调节装置，水温调节装置用于调节水温调节罐中水的温度；温度差驱动补水装置与水温调节罐出水端连接，用于将进入水温调节罐罐内的发电后的减少了势能的水注回所述引水管道中。本发明利用温度差驱动实现热能向着水势能转换，再利用水势能进行发电，具有较高的能量转换效率。

技术领域

本发明属于利用热能进行发电的应用领域，特别涉及一种将热能转换为势能的水力发电系统，通过将热能转换为水的势能，再通过水力发电系统进行发电。

背景技术

能源是人类生存及经济发展所不可缺少的。地球表面积的70％是海洋，而海洋是巨大的能源库。当今利用海洋温差发电的主要方式有闭式循环系统和开式循环系统，其中闭式循环系统最为成熟,已经基本上达到商业化水准，而开式循环系统的主要困难是低压汽轮机的效率太低。闭式循环系统的主要组件包括蒸发器、冷凝器、汽轮机、工作流体泵以及温海水泵与冷海水泵。此系统中所有泵的动力消耗占了相当大的一部分发电功率，据计算当海洋温差发电设备电功率为1MW时，厂用电约占50％，当电功率为100MW时，厂用电仍需占20％，因此减少泵的耗功对于提高海洋温差发电系统的净发电效率具有极其重大的意义。

另外，地球的内部储藏巨大的热量。据估计全球99％的物质处于1000℃以上的高温状态，只有不到1％处于100℃以下，尽管其中可利用部分很小，但仅利用现有技术可以开发利用的地热能就大于目前所有化石能源储量30倍以上。同时地热能蕴藏于地层内，不易受外部自然环境因素的影响，易于实现可控制的持续开采，提供持续稳定的能源供应，这是大规模能源供应网络运行所必须具备的条件，是今后开发利用地热能的方向。目前地热电站效率很低，只有10％～15％，由于地热电站通常以地表水作为冷却水源对汽轮机排汽进行冷凝，冷却水温度较高，不仅制约了地热电站效率的提高，同时要求地热电站必须修建出力比火电厂大得多的冷却系统。

但就发电方式而言，当前流行的水力发电技术多是通过建设水坝拦水发电，而热力发电也是通过将热能转换为可对外做功的机械能，再将机械能转换为动能，转换效率不高。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的利用热能和水势能进行联合发电的问题，提供了一种将热能转换为势能的水力发电系统，改变了传统热力发电的能量利用和转换流程。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一方面，本发明提供了一种将热能转换为势能的水力发电系统，包括取水单元、位于地平面以下的取热单元、补水单元和与取水单元有适当水头落差的水力发电单元，所述水力发电单元通过引水管道与所述取水单元连接，所述补水单元与所述水力发电单元的尾水管道连通；

所述取热单元用于向所述补水单元输出热能；

所述补水单元包括水温调节罐和温度差驱动补水装置；

所述水温调节罐的进水端与所述尾水管道连接，其内部设有水温调节装置，所述水温调节装置用于将所述水温调节罐内的多余热量排出，调节所述水温调节罐中水的温度，使发电尾水保持适当的温度维持温度差驱动补水装置的冷却水与加热水之间的温度差。

所述温度差驱动补水装置与所述水温调节罐出水端连接，用于将进入所述水温调节罐罐内的发电后的减少了势能的水注回所述引水管道中。

所述温度差驱动补水装置包括一循环加热室、循环冷却室、温差相变提升室、地下水箱和传输泵；