一种基于地热资源的综合利用系统及方法与流程

本发明涉及地热石油领域，尤其涉及地热资源利用系统。

背景技术：

世界上广泛存在中低温地热资源，人们最为熟悉的温泉就是其中一种。温泉民宿是非常流行的休闲养生去处，对于相关温泉休闲养生产品的运营商而言，运营与维护成本直接关乎最终收益，而目前温泉产品的开发模式仍然十分粗放，对于100℃左右的地热水资源，很难有效利用：一般情况下，是通过直接或者换热器冷却的方式，来降低温度，以获得适宜人体40℃左右的温泉水，而这个过程中，100℃左右到40℃左右的地热水这区间的热量往往被浪费掉，而这背后困扰着的是分散型中低温热源利用困难的技术痛点。

目前最常见的地热水冷却方式有三种，一种是自然冷却：也就是通过自然散热来降低温度，这种方式散热效率低、时间成本高，热量资源浪费大；一种风冷散冷却，这种方式利用强制对流自然风，来加速散热，热量资源浪费大，还额外增加了电力成本；第三种是基于换热器的水冷却法，这种方式通过换热器，地热资源从热端进入换热器，冷却水从冷端进入换热器，然后在换热器中进行高效换热，该方法换热效果好，且冷却水排出后仍可以直接利用（如供暖、洗浴、养殖等），但有额外的电力成本，且热源的利用品质仍有较大提升空间。

技术实现要素：

鉴于上述的现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种基于地热资源的综合利用系统及方法，让地热资源与冷却水通过水循环换热系统连接于赛贝克热电联产装置，换热后的地热资源与冷却水可根据需求进行供暖、洗浴、温室养殖以及地热温泉等直接利用，赛贝克热电联产装置输出的电能由电能管理系统进行调控，可以储存、逆变上网、或者直接使用。解决了散热效率低、时间成本高，热量资源浪费大等问题，同时还能够持续不断的输出电能，合理的利用地热资源，适用于大规模工业化推广。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于地热资源的综合利用系统，包括：赛贝克热电联产装置，水循环系统，电能管理系统，其特征在于，地热资源与冷却水通过水循环换热系统连接于赛贝克热电联产装置。换热后的地热资源与冷却水可根据需求进行供暖、洗浴、温室养殖以及地热温泉等直接利用，赛贝克热电联产装置输出的电能由电能管理系统进行调控，可以储存、逆变上网、或者直接使用。

进一步地，所述赛贝克热电联产装置包括赛贝克热电联产装置热水通道，赛贝克热电联产装置冷却水通道，赛贝克热电联产装置温差发电模块。

进一步地，所述地热资源产生的地热水通过前置过滤器后与赛贝克热电联产装置热水通道连接，并持续提供热水，冷却水循环系统与赛贝克热电联产装置冷却水通道连接，并持续提供冷却水。

进一步地，所述电能管理系统包括直流汇入箱，充电控制模块，电池管理系统，蓄电池组，双向逆变器，交流配电箱，公共电网，用户负荷，并网逆变器，数据采集模块，环境监测模块，温度传感器，流量传感器，压力传感器，其他传感器，用于监测、采集、调控赛贝克热电联产装置输出的电能，使其可以储存、逆变上网、或者直接使用。

进一步地，所述电能管理系统与赛贝克热电联产装置连接，用于储存和利用赛贝克热电联产装置输出的电能。

进一步地，所述赛贝克热电联产装置包括热水入口，热水出口，冷却水入口，冷却水出口。

进一步地，所述通过热水出口的地热水经过降温可用于地热温泉等，通过冷却水出口的冷却水经过升温可用于供暖、洗浴，温室养殖等。

一种基于地热资源的综合利用方法：

所述地热水经过前置过滤器后进入赛贝克热电联产装置热水通道，循环冷却水进入赛贝克热电联产装置冷却水通道。

进一步地，所述电能管理系统与赛贝克热电联产装置温差发电模块连接，用于监测、采集、调控赛贝克热电联产装置输出的电能，使其可以储存、逆变上网、或者直接使用。

进一步地，所述赛贝克热电联产装置发电完成后，换热后的地热资源与冷却水可根据需求进行供暖、洗浴、温室养殖以及地热温泉等直接利用。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）高效利用中低温地热资源；（2）实现分布式模块化热电联产。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是赛贝克热电联产装置示意图；

图3是电能管理系统控制单元；

图4是本发明测试数据图；

图中：100-地热资源，101-前置过滤器，102-地热水循环系统，104-赛贝克热电联产装置热水通道，106-地热温泉水，108-赛贝克热电联产装置温差发电模块，110-冷却水循环系统，112-赛贝克热电联产装置冷却水通道，114-温差发电电能输出，116-电能管理系统，118-洗浴，120-温室养殖，122-供暖，200-赛贝克热电联产装置单一温差发电模块，202-赛贝克热电联产装置热水入口，204-赛贝克热电联产装置热水出口，206-赛贝克热电联产装置冷却水入口，208-赛贝克热电联产装置冷却水出口，301-直流汇流箱，302-充电控制模块，303-电池管理系统，304-蓄电池组，305-双向逆变器，306-交流配电箱，307-公共电网，308-用户负荷，309-并网逆变器，310-数据采集模块，311-环境监测模块，312-温度传感器，313-流量传感器，314-压力传感器，315-其他传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于地热资源的综合利用系统，如图1所示，包括地热资源100，前置过滤器101，地热水循环系统102，赛贝克热电联产装置热水通道104，地热温泉水106，赛贝克热电联产装置温差发电模块108，冷却水循环系统110，赛贝克热电联产装置冷却水通道112，温差发电电能输出114，电能管理系统116，洗浴118，温室养殖120，供暖122。其中地热资源100与前置过滤器101连接，前置过滤器101与地热水循环系统102连接，前置过滤器101将地热资源100过滤后直接向地热水循环系统102提供持续热水，地热水循环系统102与赛贝克热电联产装置热水通道104连接，向赛贝克热电联产装置热水通道104提供持续热水，并通过赛贝克热电联产装置热端入口202，热水经过换热后，从赛贝克热电联产装置热水出口204流出，经过降温的地热资源100进入地热温泉水106，可用于地热温泉等。冷却水循环系统110与赛贝克热电联产装置冷却水通道112连接提供持续冷却水，冷却水通过赛贝克热电联产装置冷却水入口206，经过换热后，从赛贝克热电联产装置冷却水出口208流出，冷却水经过升温后可用于洗浴118、温室养殖120、供暖122等。

如图1所示，赛贝克热电联产装置温差发电模块108与赛贝克热电联产装置热水通道104，赛贝克热电联产装置热水通道112紧密贴合，赛贝克热电联产装置温差发电模块108冷热两端换热过程中，在装置两端建立的温差，启动赛贝克热电联产装置，从而产生电能。赛贝克热电联产装置温差发电模块108与温差发电电能输出114连接，温差发电电能输出114与电能管理系统116连接，赛贝克热电联产装置输出的电能由电能管理系统116进行调控，可以储存、逆变上网、或者直接使用。

如图2所示，包括赛贝克热电联产装置单一温差发电模块200，赛贝克热电联产装置热水入口202，赛贝克热电联产装置热水出口204，赛贝克热电联产装置冷却水入口206，赛贝克热电联产装置冷却水出口208。赛贝克热电联产装置可以通过非常简单的物理叠加来扩展至更大装机容量。图2共有五个赛贝克热电联产装置单一温差发电模块200。

如图3所示，赛贝克热电联产装置温差发电模块108与直流汇流箱301连接，赛贝克热电联产装置温差发电模块108输出的电能通过充电控制模块302直接进入电池管理系统303，电池管理系统303将赛贝克热电联产装置温差发电模块108输出的电能存入蓄电池组304，也可以通过双向逆变器305直接转换成交流电进入交流配电箱306，交流配电箱306转换后的交流电可并入公共电网307，或进入用户负荷308。

如图3所示，温度传感器312，流量传感器313，压力传感器314，其他传感器315可以根据用户需求监测和控制环境监测模块311，数据采集模块310，电池管理系统303，并网逆变器309，高效利用持续不断的输出电能。

如图4所示，该数据为东北林甸县温泉旅馆的一口地热井，温泉热端入口温度:98℃，流量:310l/min，冷却水冷端入口温度:7.2℃，流量:310l/min.。冷热端出口温度均可控制在温泉直接利用范围（50摄氏度左右），发电输出功率可以达到36kw。根据目前酒店住房用电需求，冬季每间房高负荷所需电容量在2~3kw,酒店入住率一般在80%左右,根据计算可以得出该热电联产系统在满足温泉洗浴需求的同时，还可以满足大约20间客房的用电需求，单口地热井年平均节省电费费用30万元以上。根据200l/天•人的温泉洗浴核算标准，该基于此井的系统可以支撑200人的温泉洗浴热水需求外，还可以支撑大约150kw左右的供热需求。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。