[发明专利]一种海洋温差能系统透平输出功自适应控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种海洋温差能系统透平输出功自适应控制系统及方法，其特征在于，包括温度传感器和信号采集控制器；四个所述温度传感器分别设置在海洋温差能系统的温海水回路和冷海水回路中热交换器的入口和出口处，用于实时测量温海水回路和冷海水回路中热交换器的入口温度和出口温度；所述信号采集控制器分别电连接四个所述温度传感器，用于采用自适应算法，根据实时测量的入口温度和出口温度，实时计算使所述海洋温差能系统中透平达到稳定输出所需的海水流速，并根据实时计算的海水流速，实时控制所述海洋温差能系统中海水泵的流速，使所述海洋温差能系统的透平达到稳定输出的工作状态，本发明可以广泛应用于海洋温差能发电领域中。

技术领域

本发明是关于一种海洋温差能系统透平输出功自适应控制系统及方法，属于海洋温差能发电领域。

背景技术

海洋温差能发电是一种利用海洋表层温海水与深层冷海水之间的温差，通过热力循环将热能转化为电能的发电方式。常用的热力循环方式包括朗肯循环、卡琳娜循环和上原循环，其中，朗肯循环使用低沸点工质在闭路中循环，同时具有结构简单和装置(特别是透平机组)尺寸相对较小的优点，易实现工业化开发和推广，因此，是最常用的循环形式。基于朗肯循环的海洋温差能系统包括透平、冷凝器、工质泵和蒸发器，具体结构如图1所示。

由于海洋温差能系统的冷热源温差小，系统转换效率低，决定了系统运行的稳定性以及输出功对系统内外参数的变化很敏感。因此，必须通过调整相关系统参数，使其相互匹配，才能使系统达到稳定工作状态。鉴于海洋温差能系统设计完成后，工质种类、系统组件和热力循环参数均已固化，影响系统运行的参数只剩下与冷热源相关的海水温度和海水流量。由于海水温度受日晒和季节影响，存在日、月、年等周期性变化和不规则的变化，致使海洋温差能系统的输入工况发生波动，如果海水流量参数不做相应调整，系统将偏离优化运行状态，造成系统透平输出效率的下降，然而，现有技术中并没有使海洋温差能系统中透平实现稳定输出的自适应控制方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种使透平实现稳定输出的海洋温差能系统透平输出功自适应控制系统及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种海洋温差能系统透平输出功自适应控制系统，其特征在于，包括温度传感器和信号采集控制器；四个所述温度传感器分别设置在海洋温差能系统的温海水回路和冷海水回路中热交换器的入口和出口处，用于实时测量温海水回路和冷海水回路中热交换器的入口温度和出口温度；所述信号采集控制器分别电连接四个所述温度传感器，用于采用自适应算法，根据实时测量的入口温度和出口温度，实时计算使所述海洋温差能系统中透平达到稳定输出所需的海水流速，并根据实时计算的海水流速，实时控制所述海洋温差能系统中海水泵的流速，使所述海洋温差能系统的透平达到稳定输出的工作状态。

优选地，所述海洋温差能系统中的海水泵包括温海水泵和冷海水泵，均采用带有流速测量和控制的可控流量泵。

优选地，所述温海水回路中的热交换器为蒸发器，所述冷海水回路中的热交换器为冷凝器。

一种海洋温差能系统透平输出功自适应控制方法，其特征在于，包括以下内容：1)分别在海洋温差能系统的温海水回路和冷海水回路中热交换器的入口和出口处安装温度传感器；2)四个温度传感器分别测量热交换器温海水的入口温度、热交换器温海水的出口温度、热交换器冷海水的入口温度和热交换器冷海水的出口温度，并将上述测量的温度数据发送至信号采集控制器；3)信号采集控制器采用自适应算法，根据实时测量的温度数据，实时计算使海洋温差能系统中透平达到稳定输出所需的海水流速，并根据实时计算的海水流速，实时控制海洋温差能系统中海水泵的流速，使海洋温差能系统的透平达到稳定输出的工作状态。

优选地，所述步骤3)中自适应算法的过程为：温海水回路的温海水流速V_ws随温海水的入口温度变化的关系满足下述公式：