[发明专利]海洋温差能发电模拟测试系统

说明书

本发明涉及海洋温差能发电模拟测试系统，属于发电循环系统测试技术领域。本发明包括冷热源系统、温差发电系统、数据采集存储单元和控制显示单元，本发明利用热泵机组产生循环的冷水、热水，模拟海洋温差能发电中的冷源和热源，一台热泵机组即可满足冷热源子系统的模拟试验需要；温差发电系统中可以灵活地实现单透平和双透平发电系统切换测试；可以进行低至18℃温差、50kW以下小型低温热源小温差发电系统的模拟测试。本发明不仅可以实现发电系统的整体性能测试，还可以对系统中的关键设备如第一级透平等的特性进行试验，获取系统运行参数的变化规律，为系统的优化及设备设计提供指导。

技术领域

本发明涉及海洋温差能发电模拟测试系统，属于发电循环系统测试技术领域。

背景技术

随着能源消耗加剧及对环境的危害，传统化石燃料的不可再生性导致国际社会对于能源安全、环境保护及气候变化问题日益重视，世界各国都在积极寻找传统能源的替代能源，包括太阳能、海洋能、风能、生物质能等。海洋温差能发电是利用表层温海水与深层冷海水之间的温差蕴藏的巨大能量来进行发电，其来源主要是太阳辐射能，具有储量巨大、可持续性、对环境友好且随时间变化相对稳定的特点。

我国南海岛屿众多，能源与淡水供给困难，若能因地制宜开发适应岛屿的可再生能源，对我国的岛礁开发利用及维护国防安全具有重要价值。我国南海海洋温差能极为丰富，位于海上丝绸之路关键海域，具有丰富的海洋温差能资源，具有广泛的开发利用前景。我国南海海域水深较深，表层温度高，蕴藏着巨大的温差能量。据统计南海表层与深层海水温差大于等于18℃水体蕴藏的温差能为1.16×10¹⁹kJ。

海洋温差能发电由于可利用的海洋温差较小，因此热力循环方式以及系统内关键设备透平及换热器的设计优化都对系统的效率具有重要的影响。目前的海洋温差能发电循环方式主要是闭式循环(即传统有机工质朗肯循环和混合工质新循环)。理论研究已经发展较为充分，但实验研究及工程验证则相对匮乏，没有现成的实现相关功能的试验模拟测试系统。

发明内容

本发明提出了一种海洋温差能发电模拟测试系统，用于不同海洋温差能发电热力循环系统的性能测试，以及系统中关键设备如透平和换热器的特性试验，揭示系统的发电特性和运行规律。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种海洋温差能发电模拟测试系统，包括冷热源系统、温差发电系统、数据采集存储单元和控制显示单元，冷热源系统与温差发电系统连接，数据采集存储单元分别与冷热源系统、温差发电系统和控制显示单元连接，控制显示单元分别与冷热源系统和温差发电系统连接；

冷热源系统包括热泵机组、热源水路循环子系统和冷源水路循环子系统，热泵机组分别与热源水路循环子系统和冷源水路循环子系统连接，热源水路循环子系统和冷源水路循环子系统均与温差发电系统、数据采集存储单元和控制显示单元连接；

温差发电系统包括蒸发器、分离器、第一级透平、第二级透平、第一发电机、第二发电机、整流逆变负载、吸收器、工质泵、第一回热器、第二回热器、第三回热器；分离器、第一级透平、第一发电机和整流逆变负载依次连接；蒸发器与分离器连接，分离器、第二级透平、第二发电机和整流逆变负载依次连接；第二级透平还与第一级透平连接；吸收器分别与第一级透平、第二级透平、冷源水路循环子系统、第一回热器和第二回热器连接，吸收器还分别通过第一回热器和第二回热器与第三回热器连接，第三回热器分别与蒸发器、分离器和热源水路循环子系统连接；工质泵分别与第一冷凝器、第二冷凝器、第一回热器、第三回热器和蒸发器连接，工质泵还分别通过第一回热器和第三回热器与第二回热器连接；

数据采集存储单元用于采集并存储数据，包括传感器组，传感器组包括压力传感器、温度传感器和流量计；

控制显示单元包括控制器、触控显示屏和阀组；控制器和触控显示屏连接，控制器的输入端与传感器组的输出端连接，即控制器的输入端与压力传感器、温度传感器和流量计的输出端连接；控制器的输出端与阀组连接；阀组包括闸阀、截止阀、温度控制调节阀、止回阀和节流阀。