一种地热能和风电耦合的海上油气平台联合发电系统的制作方法

本发明涉及清洁发电，具体为一种地热能和风电耦合的海上油气平台联合发电系统。

背景技术：

1、地热能和风能都属于可再生的清洁能源，通过利用地热能和风能进行发电，可实现良好的碳减排效益。

2、我国海上风电和海上地热能资源丰富，可实现对海上油气平台绿色供电，是我国推进新能源与油气融合发展的重要方向，海上油气平台的用电需求负荷量较大，且需保持稳定。

3、但地热能发电和风力发电各自存在较为明显的优势与缺陷：地热能发电不受环境影响，年利用小时数高，但装机容量受地热热储流量、温度等限制，通常装机容量较低，发电效率较低。

4、海上风力发电近年来发展迅速，商业化程度高，装机容量不断增加。然而由于风力发电不稳定，电能储存成本过高等原因，存在大量弃风现象，制约了风力发电的稳定供电。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种地热能和风电耦合的海上油气平台联合发电系统。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种地热能和风电耦合的海上油气平台联合发电系统，包括：地热系统，海上风电系统和联合循环发电系统，其中，所述联合循环发电系统分别与所述地热系统和所述海上风电系统相连接，所述联合循环发电系统和所述风电系统均与海上油气平台相连接；所述地热系统，用于抽取地热水，并在所述地热水与所述联合循环发电系统中的超临界二氧化碳完成热交换后，将完成热交换的地热水重新注入地下；所述海上风电系统，用于利用风力发电的弃电对完成热交换的超临界二氧化碳进行加热，以及为海上油气平台供能；所述循环发电系统，用于利用完成加热的超临界二氧化碳生成机械功，并利用机械功发电为海上油气平台供能，以及对生成机械功后的超临界二氧化碳进行冷却并利用冷却后的超临界二氧化碳再次与地热水进行热交换。

3、进一步的，所述地热系统包括：地热生产井，换热器和地热回注井，其中，所述换热器分别与所述第二生产井和所述地热回注井相连接；所述地热生产井，用于抽取地热水；所述换热器，用于利用所述地热水与所述循环发电系统中的超临界二氧化碳进行热交换，以提升超临界二氧化碳的温度；所述地热回注井，用于将完成热交换的地热水重新注入地下。

4、进一步的，所述海上风电系统包括：风机，电加热设备和高温熔盐蓄热器，其中，所述电加热设备分别与所述风机和所述高温熔盐蓄热器相连接，所述高温熔盐蓄热器与所述换热器相连接，所述风机与海上油气平台相连接；所述风机，用于利用风力进行发电，以及为海上油气平台供能；所述电加热设备，用于利用所述风机发电的弃电对所述高温熔盐蓄热器中的高温熔盐进行加热；所述高温熔盐蓄热器，用于利用加热后的高温熔盐，对所述完成热交换的超临界二氧化碳进行加热。

5、进一步的，所述联合循环发电系统包括：超临界二氧化碳循环泵，超临界二氧化碳透平，发电机和冷凝器，其中，所述超临界二氧化碳循环泵分别与所述换热器和所述冷凝器相连接，所述超临界二氧化碳透平分别与所述高温熔盐蓄热器、所述冷凝器和所述发电机相连接，所述发电机与海上油气平台相连接；所述超临界二氧化碳循环泵，用于为所述循环发电系统中的超临界二氧化碳提供循环动力；所述超临界二氧化碳透平，用于利用完成加热的超临界二氧化碳向所述发电机输出机械功；所述发电机，用于利用所述机械功发电；所述冷凝器，用于对生成机械功后的超临界二氧化碳进行冷却，并将冷却后的超临界二氧化碳输入所述超临界二氧化碳循环泵。

6、进一步的，所述地热水的温度为90-200摄氏度。

7、本发明提供了一种地热能和风电耦合的海上油气平台联合发电系统，包括：地热系统，风电系统和循环发电系统，其中，所述循环发电系统分别与所述地热系统和所述风电系统相连接；所述地热系统，用于抽取地热水，并在所述地热水与所述循环发电系统中的超临界二氧化碳完成热交换后，将完成热交换的地热水重新注入地下；所述风电系统，用于利用风力发电的弃电对完成热交换的超临界二氧化碳进行加热，以及为海上油气平台供能；所述循环发电系统，用于利用完成加热的超临界二氧化碳生成机械功，并利用机械功发电为海上油气平台供能，以及对生成机械功后的超临界二氧化碳进行冷却并利用冷却后的超临界二氧化碳再次与地热水进行热交换，通过地热能和风力联合发电能够提供较大容量的稳定供电。

技术特征：

1.一种地热能和风电耦合的海上油气平台联合发电系统，其特征在于，包括：海上地热系统，海上风电系统和联合循环发电系统，其中，所述循环发电系统分别与所述地热系统和所述风电系统相连接，所述联合循环发电系统和所述风电系统均与海上油气平台相连接实现联合供电；

2.根据权利要求1所述的地热能和风电耦合的海上油气平台联合发电系统，其特征在于，所述地热系统包括：地热生产井，换热器和地热回注井，其中，所述换热器分别与所述第二生产井和所述地热回注井相连接；

3.根据权利要求2所述的地热能和风电耦合的海上油气平台联合发电系统，其特征在于，所述风电系统包括：风机，电加热设备和高温熔盐蓄热器，其中，所述电加热设备分别与所述风机和所述高温熔盐蓄热器相连接，所述高温熔盐蓄热器与所述换热器相连接，所述风机与海上油气平台相连接；

4.根据权利要求3所述的地热能和风电耦合的海上油气平台联合发电系统，其特征在于，所述联合循环发电系统包括：超临界二氧化碳循环泵，超临界二氧化碳透平，发电机和冷凝器，其中，所述超临界二氧化碳循环泵分别与所述换热器和所述冷凝器相连接，所述超临界二氧化碳透平分别与所述高温熔盐蓄热器、所述冷凝器和所述发电机相连接，所述发电机与海上油气平台相连接；

5.根据权利要求1所述的地热能和风电耦合的海上油气平台联合发电系统，其特征在于，所述地热水的温度为90-200摄氏度。

技术总结
本发明公开了一种地热能和风电耦合的海上油气平台联合发电系统和方法，涉及清洁发电的技术领域，包括：海上地热系统，用于抽取地热水，并在地热水与循环发电系统中的超临界二氧化碳完成热交换后，将完成热交换的地热水重新注入地下；海上风电系统，利用风力发电的弃电对完成热交换的超临界二氧化碳进行加热；联合循环发电系统，用于利用完成加热的超临界二氧化碳生成机械功，并利用机械功发电，以及对生成机械功后的超临界二氧化碳进行冷却并利用冷却后的超临界二氧化碳再次与地热水进行热交换，解决了单一的海上风电发电不稳定，弃电多，海上地热发电系统功率低，无法满足海上油气平台稳定大容量供电的需求问题。

技术研发人员：郑艳,李晶,喻西崇,尚景宏,韩旭亮,刘超,杨智彬,吴雨霏,杨少鸿
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司北京新能源分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29