专利名称：一种地热能和太阳能互补的热气流发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能发电系统，也涉及一种地热能发电系统，具体说 是一种利用太阳能和地热能加热产生温差在烟囱抽吸作用下产生压差来发 电的系统。
背景技术：
太阳能热气流电站始于上个世纪70年代末，经过近三十年的发展，形 成了一定的技术基础。但太阳能热气流电站受到天气变化以及昼夜更替等情 况的制约，运行不稳定，连续性差，调峰能力低，难以实现并网发电。到目 前为止，有学者提出对蓄热介质进行改进，来提高系统运行的稳定性，这一 改进措施也只能应对短时间没有太阳的情况，效果并不理想。
我国地热资源丰富，但适合用于发电的高温地热资源仅分布在四川西 部、西藏南部、云南西部及台湾地区。中低温地热资源在我国分布广泛，仅 中东部沉积盆地中就探明地下热水资源491. 7亿立方米，它们蕴含的能量相 当于18. 54亿吨标准煤，加强对地热资源的开发利用是解决我们能源危机的 一个有效途径。
发明内容
针对现有太阳能热气流电站运行不稳定，连续性差，调峰能力低的问题， 本发明的在于提供一种地热能和太阳能互补的热气流发电系统，该系统充分 利用地热资源和太阳能互补发电，在长时间连续阴雨天气及夜晚都可以连续 稳定运行。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案-一种地热能和太阳能互补的热气流发电系统，包括烟囱，烟囱底部有涡
轮发电机，烟囱下方有采集太阳能的集热棚，其特征在于，所述的集热棚内 布置有盘管散热器，所述的盘管散热器通过管路和阀门分别与第一地热井、 蓄热池和第二地热井相连；所述的第一地热井配置有第二循环泵，所述的蓄 热池安装有第三循环泵，蓄热池做保温处理，第二地热井安装有第一循环泵。
本发明提供的地热能和太阳能互补的热气流发电系统，用到的主要设备 有地热井及循环泵，太阳能集热棚，烟囱，涡轮发电机，蓄热池和盘管散热 器。盘管散热器在集热棚内呈螺旋型布置。循环泵用于提供地热水的循环动 力，安装在管道的回路上。太阳能集热棚是用来采集太阳能。集热棚外围的 地热水回路管道保温处理。
地热能与太阳能的互补充分体现在当太阳辐照度大，依靠单一的太阳 能，涡轮发电机的输出功率可以满足用电需求时，地热水泵入蓄热池保温储 存。当天气不好，辐照度不够大或单一太阳能加热不能满足用电需求及遭遇 长时间连续阴雨天气时，地热水直接进入集热棚内的盘管散热器，加热棚内 空气，保证电站正常运行。此外，蓄热池的存在，进一步提高了电站的调峰 能力，为电站并网运行提供了保障。
本发明的优点在于
(1)克服了太阳能热气流电站电力输出不稳定现象，提高电站的调峰 能力。该系统在遭遇连续阴雨天气时，单独依靠地热加热系统亦可发电，不 会出现因为辐照度长时间变差出现停机现象，为电站并网发电提供保障；
(2) 地热水与地层无接触，无物质交换。因此，不存在地热水损失，不污 染地层；
(3) 系统维护与维修费用低，寿命长。
图1为地热能和太阳能互补的热气流发电系统示意图。 为了更好地了解发明内容，下面结合附图对本发明进行详细描述。
具体实施例方式
图1给出了一种地热能和太阳能互补的热气流发电系统的示意图。包括
烟囱3，烟囱3底部有涡轮发电机2，烟囱3下方有采集太阳能的集热棚1， 集热棚1内布置有盘管散热器13，所述的盘管散热器13通过管路和阀门分 别与第一地热井9、蓄热池10和第二地热井12相连；
第一地热井9配置有第二循环泵8，蓄热池10安装有第三循环泵11， 蓄热池10做保温处理，第二地热井12安装有第一循环泵4。第一地热井9 和第二地热井12至少为一对，其中，第一地热井9为地热水源井，第二地 热井12为回灌井。
集热棚l用来采集太阳能，同时还具有保温作用；涡轮发电机2用来将 空气动能转化为电能；烟囱3用来产生压差，即烟囱的"抽吸作用"；第一、 二、三循环泵(4、 8、 11)用来提高水循环动力；第一、二、三阀门(5、 6、 7)用来控制地热水流向；第一、二地热井(9、 12)作为地热水源井和回灌 井；蓄热池10用于储存多余热量，用于调峰；盘管散热器13是地热水加热 的终端，对棚内空气进行加热。
本发明的工作过程是-
1) 、在天气条件好，太阳辐照度大，单一的太阳能加热模式能满足用户 对电力的需求时，仅依靠太阳能发电。阳光透过集热棚l加热集热棚内的地 面，地面再加热集热棚l内的空气，空气流温度升高，在烟囱3的抽吸作用 下，空气流进入烟囱3，带动位于烟囱底部的涡轮发电机2发电。在此期间， 为避免第二循环泵8间断运行影响寿命和浪费地热资源，地热井全天满负荷 运行。此时，打开第三阀门7和第二阀门6，关闭第一阀门5，第二循环泵 8从第一地热井9中抽取的地热水泵入蓄热池10，保温储存，以备调峰使用。
2) 、在天气条件不好，太阳辐照度不够大，或者单一太阳能加热发电无 法满足用电需求时，打开第三阀门7和第一阀门5，关闭第二阀门6，第二
循环泵8从第一地热井9中抽取的地热水直接泵入盘管散热器13，集热棚1 内的空气在太阳和盘管散热器13的共同作用下，温度升高，在烟囱3的抽 吸作用下，空气流进入烟囱，带动位于烟囱底部的涡轮发电机2发电。通过 盘管散热器13的管长可以将盘管散热器13出口的地热尾水温度控制在环境 温度附近，充分利用后的地热尾水在第一循环泵4提供的循环动力作用下， 回灌第二地热井12。
如果用电需求非常大，上述运行模式仍不能满足用电需求，则启动调峰 运行模式。第三循环泵11从蓄热池10中抽取原先储存备调峰使用的地热水 和第二循环泵8从第一地热井9中抽取的地热水一起泵入盘管散热器13和 集热棚l内空气进行加热。
在电站运行过程中，第一地热井9和第二地热井12分别作为地热水源 井和回灌井交替使用，以防止地热水资源枯竭。
本发明的系统有效地解决了太阳能热气流电站运行的连续、稳定性问 题，提高了电站的调峰能力，为电站并网发电提供了保障。
权利要求
1.一种地热能和太阳能互补的热气流发电系统，包括烟囱(3)，烟囱(3)底部有涡轮发电机(2)，烟囱(3)下方有采集太阳能的集热棚(1)，其特征在于，所述的集热棚(1)内布置有盘管散热器(13)，所述的盘管散热器(13)通过管路和阀门分别与第一地热井(9)、蓄热池(10)和第二地热井(12)相连；所述的第一地热井(9)配置有第二循环泵(8)，所述的蓄热池(10)安装有第三循环泵(11)，蓄热池(10)做保温处理，第二地热井(12)安装有第一循环泵(4)。
2. 如权利要求1所述的地热能和太阳能互补的热气流发电系统，其特 征在于，所述的第一地热井(9)和第二地热井(12)至少为一对，其中， 第一地热井(9)为地热水源井，第二地热井(12)为回灌井。
3. 如权利要求1所述的地热能和太阳能互补的热气流发电系统，其特 征在于，所述的盘管散热器(13)在集热棚(1)内呈螺旋型布置，其入口 端位于集热棚(1)中部，出口段在集热棚(1)边缘。
全文摘要
本发明公开了一种地热能和太阳能互补的热气流发电系统，包括烟囱，烟囱底部有涡轮发电机，烟囱下方有采集太阳能的集热棚，其特征在于，所述的集热棚内布置有盘管散热器，所述的盘管散热器通过管路和阀门分别与第一地热井、蓄热池和第二地热井相连；该系统有效地解决了太阳能热气流电站运行的连续、稳定性问题，提高了电站的调峰能力，为电站并网发电提供了保障。
文档编号F03D9/00GK101182832SQ20071001912
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月20日 优先权日2007年11月20日
发明者李华山, 亮 赵 申请人:西安交通大学