海洋溫差能發電模擬測試系統技術方案

本實用新型專利技術涉及海洋溫差能發電模擬測試系統，屬于發電循環系統測試技術領域。本實用新型專利技術包括冷熱源系統、溫差發電系統、數據采集存儲單元和控制顯示單元，本實用新型專利技術利用熱泵機組產生循環的冷水、熱水，模擬海洋溫差能發電中的冷源和熱源，一臺熱泵機組即可滿足冷熱源子系統的模擬試驗需要；溫差發電系統中可以靈活地實現單透平和雙透平發電系統切換測試；可以進行低至18℃溫差、50kW以下小型低溫熱源小溫差發電系統的模擬測試。本實用新型專利技術不僅可以實現發電系統的整體性能測試，還可以對系統中的關鍵設備如第一級透平等的特性進行試驗，獲取系統運行參數的變化規律，為系統的優化及設備設計提供指導。

A Simulated Test System for Ocean Thermal Power Generation

【技術實現步驟摘要】
海洋溫差能發電模擬測試系統
本技術涉及海洋溫差能發電模擬測試系統，屬于發電循環系統測試

技術介紹
隨著能源消耗加劇及對環境的危害，傳統化石燃料的不可再生性導致國際社會對于能源安全、環境保護及氣候變化問題日益重視，世界各國都在積極尋找傳統能源的替代能源，包括太陽能、海洋能、風能、生物質能等。海洋溫差能發電是利用表層溫海水與深層冷海水之間的溫差蘊藏的巨大能量來進行發電，其來源主要是太陽輻射能，具有儲量巨大、可持續性、對環境友好且隨時間變化相對穩定的特點。我國南海島嶼眾多，能源與淡水供給困難，若能因地制宜開發適應島嶼的可再生能源，對我國的島礁開發利用及維護國防安全具有重要價值。我國南海海洋溫差能極為豐富，位于海上絲綢之路關鍵海域，具有豐富的海洋溫差能資源，具有廣泛的開發利用前景。我國南海海域水深較深，表層溫度高，蘊藏著巨大的溫差能量。據統計南海表層與深層海水溫差大于等于18℃水體蘊藏的溫差能為1.16×1019kJ。海洋溫差能發電由于可利用的海洋溫差較小，因此熱力循環方式以及系統內關鍵設備透平及換熱器的設計優化都對系統的效率具有重要的影響。目前的海洋溫差能發電循環方式主要是閉式循環(即傳統有機工質朗肯循環和混合工質新循環)。理論研究已經發展較為充分，但實驗研究及工程驗證則相對匱乏，沒有現成的實現相關功能的試驗模擬測試系統。
技術實現思路
本技術提出了一種海洋溫差能發電模擬測試系統，用于不同海洋溫差能發電熱力循環系統的性能測試，以及系統中關鍵設備如透平和換熱器的特性試驗，揭示系統的發電特性和運行規律。本技術是采用以下的技術方案實現的：一種海洋溫差能發電模擬測試系統，包括冷熱源系統、溫差發電系統、數據采集存儲單元和控制顯示單元，冷熱源系統與溫差發電系統連接，數據采集存儲單元分別與冷熱源系統、溫差發電系統和控制顯示單元連接，控制顯示單元分別與冷熱源系統和溫差發電系統連接；冷熱源系統包括熱泵機組、熱源水路循環子系統和冷源水路循環子系統，熱泵機組分別與熱源水路循環子系統和冷源水路循環子系統連接，熱源水路循環子系統和冷源水路循環子系統均與溫差發電系統、數據采集存儲單元和控制顯示單元連接；溫差發電系統包括蒸發器、分離器、第一級透平、第二級透平、第一發電機、第二發電機、整流逆變負載、吸收器、工質泵、第一回熱器、第二回熱器、第三回熱器；分離器、第一級透平、第一發電機和整流逆變負載依次連接；蒸發器與分離器連接，分離器、第二級透平、第二發電機和整流逆變負載依次連接；第二級透平還與第一級透平連接；吸收器分別與第一級透平、第二級透平、冷源水路循環子系統、第一回熱器和第二回熱器連接，吸收器還分別通過第一回熱器和第二回熱器與第三回熱器連接，第三回熱器分別與蒸發器、分離器和熱源水路循環子系統連接；工質泵分別與第一冷凝器、第二冷凝器、第一回熱器、第三回熱器和蒸發器連接，工質泵還分別通過第一回熱器和第三回熱器與第二回熱器連接；數據采集存儲單元用于采集并存儲數據，包括傳感器組，傳感器組包括壓力傳感器、溫度傳感器和流量計；控制顯示單元包括控制器、觸控顯示屏和閥組；控制器和觸控顯示屏連接，控制器的輸入端與傳感器組的輸出端連接，即控制器的輸入端與壓力傳感器、溫度傳感器和流量計的輸出端連接；控制器的輸出端與閥組連接；閥組包括閘閥、截止閥、溫度控制調節閥、止回閥和節流閥。進一步地，熱源水路循環子系統包括熱水箱、熱水泵、熱水混水器、熱水混水泵和熱水循環泵；熱水箱通過管路與熱泵機組連接，熱水箱還通過管路及管路上的熱水泵與熱泵機組連接；熱水箱、熱水混水器和熱水循環泵之間通過管路依次循環連接；熱水混水泵通過管路分別與蒸發器、熱水箱和熱水混水器連接；熱水箱連接有溫度控制調節閥，熱水箱與熱泵機組之間的管路上設有流量計、壓力傳感器、溫度傳感器和閘閥，熱水泵與熱泵機組之間的管路上設有止回閥和閘閥，熱水泵與熱水箱之間的管路上設有壓力傳感器、溫度傳感器和閘閥；熱水箱與熱水混水器的管路上設有閘閥；熱水循環泵和蒸發器之間的管路上設有壓力傳感器、溫度控制調節閥、流量計和閘閥，熱水循環泵和蒸發器之間的管路上的溫度控制調節閥還與熱水混水泵連接；熱泵機組、熱水混水泵和熱水循環泵均與控制器連接。進一步地，熱源水路循環子系統還包括冷卻泵和冷卻塔，冷卻塔通過管路分別與熱泵機組和熱水箱連接，冷卻塔與熱水箱之間的管路上設有溫度控制調節閥、壓力傳感器、溫度傳感器和閘閥；冷卻泵設置在冷卻塔與熱泵機組連接的管路上，并與冷卻塔和熱水箱之間的管路上的溫度控制調節閥連接，冷卻泵還與控制器連接。熱泵機組產生的熱水進入熱水箱，熱水箱中的熱水經過熱水混水器及熱水循環泵供入蒸發器，經蒸發器放熱降溫后的熱水進入熱水箱，再經由熱水泵重新泵入熱泵機組加熱，完成熱源水路循環。熱水箱的熱水經由冷卻泵泵入冷卻塔與空氣換熱降溫后重新供入熱水箱。進一步地，冷源水路循環子系統包括冷水箱、冷水泵、冷水混水器、冷水混水泵、冷水循環泵、第一冷凝器和第二冷凝器，冷水箱通過管路與熱泵機組連接，冷水箱還通過管路及管路上的冷水泵與熱泵機組連接；冷水箱、冷水混水器和冷水循環泵之間通過管路依次循環連接，冷水循環泵的輸出端通過管路分別與第一冷凝器的輸入端和第二冷凝器的輸入端連接，第一冷凝器的輸出端和第二冷凝器的輸出端分別通過管路與冷水箱連接，冷水混水泵通過管路分別與冷水混水器、冷水箱、第一冷凝器和第二冷凝器連接；冷水箱連接有溫度控制調節閥，冷水箱與熱泵機組之間的管路上設有閘閥、壓力傳感器和溫度傳感器，冷水泵與熱泵機組之間的管路上設有止回閥、閘閥和流量計，冷水泵與冷水箱之間的管路上設有壓力傳感器、溫度傳感器和閘閥，冷水箱與冷水混水器的管路上設有閘閥，冷水循環泵的輸出端和第一冷凝器的輸入端和/或第二冷凝器的輸入端之間的管路上設有止回閥、壓力傳感器、溫度控制調節閥、閘閥、流量計和溫度傳感器，第一冷凝器的輸出端和/或第二冷凝器的輸出端與冷水箱的輸入端之間的管路上設有壓力傳感器、溫度控制調節閥和閘閥，冷水循環泵的輸出端與第一冷凝器的輸入端和/或第二冷凝器的輸入端之間的管路上的溫度控制調節閥還與冷水混水泵連接；熱泵機組、冷水泵、冷水混水泵和冷水循環泵均與控制器連接。熱泵機組產生的冷水進入冷水箱，冷水箱里的冷水依次經過冷水混水器和冷水循環泵進入第一冷凝器或者第二冷凝器，經過吸熱升溫后重新進入冷水箱，并經由冷水泵重新泵入所述的熱泵機組放熱降溫，完成冷源水路循環。進一步地，蒸發器與分離器連接的管路上設有壓力傳感器和溫度傳感器，分離器與第一級透平之間的管路上設有流量計和第一調節閥，分離器與第二級透平之間的管路上設有流量計、第三調節閥和第二調節閥，第一級透平和第二級透平之間的管路上還設有壓力傳感器、溫度傳感器和截止閥，第二級透平和吸收器之間的管路上設有壓力傳感器、溫度傳感器和截止閥，吸收器通過管路、管路上的截止閥和管路上的第四調節閥與第一級透平連接，吸收器通過管路、管路上的截止閥、管路上的第四調節閥和管路上的第三調節閥與分離器連接，第一級透平和第二級透平之間設有中間抽氣管道，中間抽氣管道上設有壓力傳感器、溫度傳感器、流量計和第二截止閥，中間抽氣管連接有第二回熱器，第二回熱器與吸收器的管道上設有節流閥、壓力傳感器、溫度傳感器和止回閥，吸收器本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種海洋溫差能發電模擬測試系統，其特征在于：包括冷熱源系統、溫差發電系統、數據采集存儲單元(29)和控制顯示單元(30)，冷熱源系統與溫差發電系統連接，數據采集存儲單元(29)分別與冷熱源系統、溫差發電系統和控制顯示單元(30)連接，控制顯示單元(30)分別與冷熱源系統和溫差發電系統連接；冷熱源系統包括熱泵機組(1)、熱源水路循環子系統和冷源水路循環子系統，熱泵機組(1)分別與熱源水路循環子系統和冷源水路循環子系統連接，熱源水路循環子系統和冷源水路循環子系統均與溫差發電系統、數據采集存儲單元(29)和控制顯示單元(30)連接；溫差發電系統包括蒸發器(14)、分離器(22)、第一級透平(17)、第二級透平(18)、第一發電機(19)、第二發電機(20)、整流逆變負載(21)、吸收器(23)、工質泵(24)、第一回熱器(25)、第二回熱器(26)、第三回熱器(27)；蒸發器(14)和分離器(22)連接，蒸發器(14)、分離器(22)、第一級透平(17)、第一發電機(19)和整流逆變負載(21)依次連接；分離器(22)、第二級透平(18)、第二發電機(20)和整流逆變負載(21)依次連接；第二級透平(18)還與第一級透平(17)連接；吸收器(23)分別與第一級透平(17)、第二級透平(18)、冷源水路循環子系統、第一回熱器(25)和第二回熱器(26)連接，吸收器(23)還分別通過第一回熱器(25)和第二回熱器(26)與第三回熱器(27)連接，第三回熱器(27)分別與蒸發器(14)、分離器(22)和熱源水路循環子系統連接；工質泵(24)分別與第一冷凝器(15)、第二冷凝器(16)、第一回熱器(25)、第三回熱器(27)和蒸發器(14)連接，工質泵(24)還分別通過第一回熱器(25)和第三回熱器(27)與第二回熱器(26)連接；數據采集存儲單元(29)用于采集并存儲數據，包括傳感器組，傳感器組包括壓力傳感器、溫度傳感器和流量計；控制顯示單元(30)包括控制器、觸控顯示屏和閥組；控制器和觸控顯示屏連接，控制器的輸入端與傳感器組的輸出端連接，即控制器的輸入端與壓力傳感器、溫度傳感器和流量計的輸出端連接；控制器的輸出端與閥組連接；閥組包括閘閥、截止閥、溫度控制調節閥、止回閥和節流閥。...

【技術特征摘要】
1.一種海洋溫差能發電模擬測試系統，其特征在于：包括冷熱源系統、溫差發電系統、數據采集存儲單元(29)和控制顯示單元(30)，冷熱源系統與溫差發電系統連接，數據采集存儲單元(29)分別與冷熱源系統、溫差發電系統和控制顯示單元(30)連接，控制顯示單元(30)分別與冷熱源系統和溫差發電系統連接；冷熱源系統包括熱泵機組(1)、熱源水路循環子系統和冷源水路循環子系統，熱泵機組(1)分別與熱源水路循環子系統和冷源水路循環子系統連接，熱源水路循環子系統和冷源水路循環子系統均與溫差發電系統、數據采集存儲單元(29)和控制顯示單元(30)連接；溫差發電系統包括蒸發器(14)、分離器(22)、第一級透平(17)、第二級透平(18)、第一發電機(19)、第二發電機(20)、整流逆變負載(21)、吸收器(23)、工質泵(24)、第一回熱器(25)、第二回熱器(26)、第三回熱器(27)；蒸發器(14)和分離器(22)連接，蒸發器(14)、分離器(22)、第一級透平(17)、第一發電機(19)和整流逆變負載(21)依次連接；分離器(22)、第二級透平(18)、第二發電機(20)和整流逆變負載(21)依次連接；第二級透平(18)還與第一級透平(17)連接；吸收器(23)分別與第一級透平(17)、第二級透平(18)、冷源水路循環子系統、第一回熱器(25)和第二回熱器(26)連接，吸收器(23)還分別通過第一回熱器(25)和第二回熱器(26)與第三回熱器(27)連接，第三回熱器(27)分別與蒸發器(14)、分離器(22)和熱源水路循環子系統連接；工質泵(24)分別與第一冷凝器(15)、第二冷凝器(16)、第一回熱器(25)、第三回熱器(27)和蒸發器(14)連接，工質泵(24)還分別通過第一回熱器(25)和第三回熱器(27)與第二回熱器(26)連接；數據采集存儲單元(29)用于采集并存儲數據，包括傳感器組，傳感器組包括壓力傳感器、溫度傳感器和流量計；控制顯示單元(30)包括控制器、觸控顯示屏和閥組；控制器和觸控顯示屏連接，控制器的輸入端與傳感器組的輸出端連接，即控制器的輸入端與壓力傳感器、溫度傳感器和流量計的輸出端連接；控制器的輸出端與閥組連接；閥組包括閘閥、截止閥、溫度控制調節閥、止回閥和節流閥。2.根據權利要求1所述的海洋溫差能發電模擬測試系統，其特征在于：熱源水路循環子系統包括熱水箱(2)、熱水泵(4)、熱水混水器(8)、熱水混水泵(10)和熱水循環泵(12)；熱水箱(2)通過管路與熱泵機組(1)連接，熱水箱(2)還通過管路及管路上的熱水泵(4)與熱泵機組(1)連接；熱水箱(2)、熱水混水器(8)和熱水循環泵(12)之間通過管路依次循環連接；熱水混水泵(10)通過管路分別與蒸發器(14)、熱水箱(2)和熱水混水器(8)連接；熱水箱(2)連接有溫度控制調節閥，熱水箱(2)與熱泵機組(1)之間的管路上設有流量計、壓力傳感器、溫度傳感器和閘閥，熱水泵(4)與熱泵機組(1)之間的管路上設有止回閥和閘閥，熱水泵(4)與熱水箱(2)之間的管路上設有壓力傳感器、溫度傳感器和閘閥；熱水箱(2)與熱水混水器(8)的管路上設有閘閥；熱水循環泵(12)和蒸發器(14)之間的管路上設有壓力傳感器、溫度控制調節閥、流量計和閘閥，熱水循環泵(12)和蒸發器(14)之間的管路上的溫度控制調節閥還與熱水混水泵(10)連接；熱泵機組(1)、熱水混水泵(10)和熱水循環泵(12)均與控制器連接。3.根據權利要求2所述的海洋溫差能發電模擬測試系統，其特征在于：熱源水路循環子系統還包括冷卻泵(6)和冷卻塔(7)，冷卻塔(7)通過管路分別與熱泵機組(1)和熱水箱(2)連接，冷卻塔(7)與熱水箱(2)之間的管路上設有溫度控制調節閥、壓力傳感器、溫度傳感器和閘閥；冷卻泵(6)設置在冷卻塔(7)與熱泵機組(1)連接的管路上，并與冷卻塔(7)和熱水箱(2)之間的管路上的溫度控制調節閥連接，冷卻泵(6)還與控制器連接。4.根據權利要求3所述的海洋溫差能發電模擬測試系統，其特征在于：冷源水路循環子系統包括冷水箱(3)、冷水泵(5)、冷水混水器(9)、冷水混水泵(11)、冷水循環泵(13)、第一冷凝器(15)和第二冷凝器(16)，冷水箱(3)通過管路與熱泵機組(1)連接，冷水箱(3)還通過管路及管路上的冷水泵(5)與熱泵機組(1)連接；冷水箱(3)、冷水混水器(9)和冷水循環泵(13)之間通過管路依次循環連接，冷水循環泵(13)的輸出端通過管路分別與第一冷凝器(15)的輸入端和第二冷凝器(16)的輸入端連接，第一冷凝器(15)的輸出端和第二冷凝器(16)的輸出端分別通過管路與冷水箱(3)連接，冷水混水泵(11)通過管路分別與冷水混水器(9)、冷水箱(3)、第一冷凝器(15)和第二冷凝器(16)連接；冷水箱(3)連接有溫度控制調節閥，冷水箱(3)與熱泵機組(1)之間的管路上設有閘閥、壓力傳感器和溫度傳感器，冷水泵(5)與熱泵機組(1)之間的管路上設有止回閥、閘閥和流量計，冷水泵(5)與冷水箱(3)之間的管路上設有壓力傳感器、溫度傳感器和閘閥，冷水箱(3)與冷水...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳浩宇，劉偉民，陳鳳云，彭景平，葛云征，劉蕾，馬小兵，
申請(專利權)人：國家海洋局第一海洋研究所，
類型：新型
國別省市：山東,37