干热岩深热浅储与太阳能梯级利用耦合系统的制作方法

本发明具有涉及一种干热岩深热浅储与太阳能梯级利用耦合系统，属于储能。

背景技术：

1、我国社会经济高速发展，由此带来了巨大的能源消费。1978年我国能源消费总量为5.71吨标准煤。到了2020年，我国能源消费总量达到49.7亿吨标准煤。我国政府推出了一系列政策来优化能源产业结构和布局。2013年9月公布《大气十条》，严格控制煤炭消费、提高油品质量，控制工业化过程等。2016年，中国参与签订了《巴黎协定》，为2020年后的全球应对气候变化的行为做出重要安排。同年，国家改革委发布《能源产业和消费革命战略(2016-2030)》，提出到2030年非化石能源要占一次能源消费总量的比重达20％左右。2020年，我国提出了2030年前实现碳达峰、2060年前力争实现碳中和。最关键的措施之一是发展可再生能源。大多数可再生能源是低品位和中等品位的能源，如太阳能、余热、地热能。太阳能和地热能由于其资源总量丰富而成为了研究的热点。

2、作为地热能的一种，干热岩是指埋藏在地下数千米深处，没有或极少含有水或蒸汽的高温岩体。它主要是由中生代以来的中酸性侵入岩、中新生代的变质岩或厚度巨大的块状沉积岩组成。干热岩的温度一般大于180℃，甚至可达300℃以上，其主要被用来提取其内部的热量，用于发电或供暖等用途。作为一种清洁能源，干热岩具有资源量巨大，分布广泛；资源开发利用对环境影响小，可基本做到零排放；资源开发系统相对安全，不会造成大范围污染破坏；资源利用效率高，利用成本低等优势，然而，目前对于干热岩的开发利用的占比相对较低，需要进一步的合理开发利用。

3、太阳能就是指太阳的热辐射能，一般用作发电或者为热水器等加热装置提供能源。光热利用的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能装置主要有平板型集热器、真空管集热器、陶瓷太阳能集热器和聚焦集热器。但是太阳能存在间歇性问题，在供热和发电等利用过程中亟需构建一种新型系统，以实现其持续发展。

4、于是，设计一种以地热能和太阳能为基础的耦合系统，就成为本发明的主要目的。

技术实现思路

1、鉴于上述情况，本发明旨在提供一种可使低品位热能实现高转化率的干热岩深热浅储与太阳能梯级利用耦合系统，以实现“热电”的多联产、多联供，完成不同品位能量的梯级有序供热，满足不同要求下的间接供热需要。

2、本发明是通过以下技术方案来实现的：

3、干热岩深热浅储与太阳能梯级利用耦合系统，包括干热岩做功环路系统和太阳能集热环路系统。干热岩做功环路系统包括蒸发器、汽轮机、冷凝器和回注泵。蒸发器的低温热源侧进口与干热岩层的热源出口连通，蒸发器的低温热源侧出口与汽轮机进口连通，汽轮机出口与冷凝器的高温热源侧进口连通，冷凝器的高温热源侧出口通过回注泵与干热岩层的冷源入口连通。蒸发器低温热源侧进口和干热岩层热源出口连通的管路上还设有与冷凝器高温热源侧进口连通的第一支路。蒸发器低温热源侧出口和汽轮机进口连通的管路上还设有与冷凝器高温热源侧进口连通的第二支路。汽轮机旁通管路与冷凝器高温热源侧进口连通。太阳能集热环路系统包括太阳能集热器、蓄热器和导热油泵，太阳能集热器通过导热油泵与蒸发器的高温热源侧环路连通，蓄热器通过管路与太阳能集热器并联连通。

4、所述干热岩深热浅储与太阳能梯级利用耦合系统，还包括含水层储能环路系统，含水层储能环路系统包括换热器和第一循环泵。换热器连接在导热油泵和蒸发器之间的管路上，换热器高温热源侧进口与导热油泵出口连通，换热器高温热源侧出口与蒸发器高温热源侧进口连通，换热器低温热源侧进口通过第一循环泵与冷凝器低温热源侧出口连通，换热器低温热源侧出口以及冷凝器低温热源侧进口分别与含水层连通。

5、所述含水层储能环路系统中还包括供暖回路和第二循环泵。供暖回路的供水端连接在换热器低温热源侧出口与含水层之间的连接管路上。供暖回路的回水端通过第二循环泵连接在含水层与冷凝器低温热源侧进口之间的连接管路上。供暖回路的供水端还通过旁通管路与换热器低温热源侧出口连通。

6、本发明所述干热岩深热浅储与太阳能梯级利用耦合系统的有益效果包括：

7、1、通过对蒸发器低温热源侧进口、汽轮机进口和汽轮机出口进行旁通，完成了对蒸发器以及汽轮机的抽汽控制，实现了不同品位能量的梯级有序供热，满足了不同供热需要下的间接供热要求；

8、2、地热流体经太阳能梯级升温加热后，提升了热源的能质，得到的高品位地热流体可直接进入汽轮机中进行做功，完成了低品位热能的高效转化，实现了小参数、低容量的发电需要；

9、3、将发电后的余热与太阳能耦合后的能量储存到含水层中，并在供暖季通过供暖回路对外供暖，实现了系统“热电”的多联产、多联供，平衡了能源供应和需求之间的差异，提高了能源系统的弹性，减少了能源浪费；

10、4、利用蓄热器对太阳能进行存储，有助于解决太阳能供能不稳定的问题，为持续的太阳能与干热岩耦合过程提供了保障。

技术特征：

1.干热岩深热浅储与太阳能梯级利用耦合系统，其特征在于，包括干热岩做功环路系统和太阳能集热环路系统；

2.根据权利要求1所述的干热岩深热浅储与太阳能梯级利用耦合系统，其特征在于，还包括含水层储能环路系统；所述含水层储能环路系统包括换热器和第一循环泵；

3.根据权利要求2所述的干热岩深热浅储与太阳能梯级利用耦合系统，其特征在于，所述含水层储能环路系统中还包括供暖回路和第二循环泵；所述供暖回路的供水端连接在换热器低温热源侧出口与含水层之间的连接管路上；所述供暖回路的回水端通过第二循环泵连接在含水层与冷凝器低温热源侧进口之间的连接管路上；所述供暖回路的供水端还通过旁通管路与换热器低温热源侧出口连通。

技术总结本发明公开了一种干热岩深热浅储与太阳能梯级利用耦合系统，属于储能技术领域。包括干热岩做功环路系统、太阳能集热环路系统和含水层储能环路系统。干热岩做功环路系统包括蒸发器、汽轮机、冷凝器和回注泵。太阳能集热环路系统包括太阳能集热器、蓄热器和导热油泵。含水层储能环路系统包括换热器和第一循环泵。其通过干热岩做功环路系统、太阳能集热环路系统和含水层储能环路系统的相互耦合，实现了不同品位能量的梯级有序供热，完成了低品位热能的高效转化，满足了小参数、低容量的发电需要以及“热电”的多联产、多联供，减少了能源浪费。技术研发人员：冯庆达,赵文强,石生超,金显鹏,刘东林,牛兆轩,张林友,马润生,王正伟,罗仲全,周军,范彩兄,何倩受保护的技术使用者：国网青海省电力公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9