一种将热能转换为势能的水力发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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、工作流体栗以及温海水栗与冷海水栗。此系统中所有栗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I丽时，厂用电约占50%，当电功率为10MW时，厂用电仍需占20%，因此减少栗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。
[0003]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100tC以上的高温状态，只有不到1%处于100°C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。
[0004]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，转换效率不尚O
【发明内容】
[0005]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。
[0006]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:
[0007]—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；
[0008]所述取热单元用于向所述补水单元输出热能；
[0009]所述补水单元包括水温调节罐和温度差驱动补水装置；
[0010]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。
[0011 ] 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。
[0012]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、地下水箱和传输栗；
[0013]所述地下水箱分别与所述循环加热室、温差相变提升室相连通，其腔室内设有与所述取热单元相连通的所述加热管道，用于将所述循环加热室内的水进行加热；
[0014]所述循环冷却室的进水端与所述尾水管道连通，所述循环冷却室的出水端与所述水温调节罐的进水端连通，所述循环冷却室的腔室内设有与所述温差相变提升室相连通的冷却管路，所述冷却管路与所述地下水箱连通；
[0015]所述温差相变提升室包括循环腔室和相变驱动缸，所述相变驱动缸内设有一活塞，所述活塞将所述相变驱动缸分为原水提升室和工质相变室，所述工质相变室位于所述循环腔室内，所述原水提升室上分别设置一与所述水温调节罐连通的进水口和一与所述引水管道相连通的出水口；
[0016]所述传输栗用于将所述循环加热室中热水和所述循环冷却室中的冷水交替传输至所述循环腔室中，使所述相变驱动缸驱动发电后的减少了势能的水注回所述引水管道中。
[0017]所述取热单元包括地热补水井、地热取热井、地热源、地热加热井、地热补水管道和地热取热管道，所述地热加热井位于所述地热源的岩层中，所述地热补水管道与所述地热补水井连通，所述地热补水井和所述地热取热井分别与所述地热加热井连通，所述地热取热管道与所述地热加热井连通;所述循环加热室与所述的地热取热管道相连通。
[0018]所述的地热取热单元中还设有储热箱和与所述储热箱相连通的地热应用用户，所述储热箱通过所述地热取热管道与所述地热加热井连通，所述水温调节装置与所述储热箱连通，用于将所述水温调节罐中的多余热量输送至所述储热箱中。
[0019]所述的水温调节装置为一与所述水温调节罐相连通的热栗，其通过热栗管道与所述储热箱连通。
[0020]所述的地热源为干热岩地热源，所述地热加热井水平位于干热岩地热源中。
[0021]本发明具有的优点和积极效果是:
[0022]本发明利用水势能，将水从取水单元通过引水管道引入水力发电单元进行发电，发电后的水再利用温度差驱动补水装置，通过取自地热源中的热能对循环加热室中的水加热，使循环冷却室中的温度较低的水与循环加热室中温度较高的水交替作用到相变提升室中，使相变提升室内的工质发生相变，从而推动活塞对原水提升室中的原水做功，将发电后的无压原水变成有压原水，并注入至水力发电单元的引水管道中进行发电，同时把水力发电系统中的水作为冷却水，实现了热能到水势能的转换，具有较高的能量转换效率，对于地热能发电或干热岩发电的大规模应用具有非常重要的意义。
【附图说明】
[0023]图1是本发明所提供的一种水力发电系统平面示意图；
[0024]图2是图1中的温度差驱动补水单元的结构布置示意图；
[0025]图3是图2中的地热取热单元结构示意图。
[0026]图中:
[0027]1-取水单元;2-水温调节装置，21-热栗管道；
[0028]3-取热单元，31-地热补水井，32-地热取热井，33-地热源，34-地热加热井，35-地热补水管道，36-地热取热管道，37-储热箱，38-地热应用用户；
[0029]4-补水单元，41-水温调节罐，42-温度差驱动补水装置，421-循环加热室，422-循环冷却室，423-温差相变提升室，4231-循环腔室，4232-相变驱动缸，42321-原水提升室，42322-工质相变室，4233-活塞，424-地下水箱；
[0030]5-引水管道;6-发电单元;7-加热管道;8-冷却管路;9-单向阀；10-截止阀；20-储水箱;30-尾水管道。
【具体实施方式】
:
[0031]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例说明如下:
[0032]结合图1和图2所示，本发明提供了一种将热能转化为势能再通过水力发电系统进行水力发电，主要使用具备可供利用的热能，利用高层建筑+深井+地下厂房的结构创造水势能条件，或利用现有水电站的水力发电设施，具体包括取水单元1、位于地面以下的取热单元3、补水单元4和水力发电单元6，水力发电单元6的位置低于所述取水单元I的位置，二者存在水头落差，水力发电单元6通过其引水管道5与取水单元I连通，水力发电单元6的尾水管道30与补水单元4相连接；
[0033]其中的取热单元3为地热取热单元，用于向补水单元4输出热能；
[0034]补水单元4包括水温调节罐41、温度差驱动补水装置42;水温调节罐41通过尾水管道30与水力发电单元6连接，水温调节罐41中设有水温调节装置2，用于调节水温调节罐41中循环水的温度，保持温度差驱动补水装置42用于驱动补水的温度差;温度差驱动补水装置42与水温调节罐41的出水端连接，用于将水温调节罐41内的水注入水力发电单元6的引水管道5中，实现循环发电；这里的水力发电单元6和补水单元4可以设置在能提供合适水头的地下厂房或利用现有水力发电厂房设施内。
[0035]其中的温度差驱动补水装置42如图2所示，包括一循环加热室421、循环冷却室422、温差相变提升室423、地下水箱424和传输栗;地下水箱424分别与循环加热室421、温差相变提升室423相连通，其腔室内设有与地热取热单元3相连通的地热管道7，用于将循环加热室421内的水进行加热；循环冷却室422的进水端与尾水管道30连通，其出水端与水温调节罐41的进水端连通，在循环冷却室422的腔室内设有与温差相变提升室423相连通的冷却管路8，冷却管路8与地下水箱424连通;而温差相变提升室423包括循环腔室4231和相变驱动缸4232，相变驱动缸4232内设有一活塞4233，活塞4233将相变驱动缸4232分为原水提升室42321和工质相变室42322，工质相变室42322位于循