本實用新型涉及一種寒冷環(huán)境下，間接利用風(fēng)能的熱轉(zhuǎn)功系統(tǒng)，屬于能源與動力領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

利用棄置能源與清潔能源是熱能動力領(lǐng)域當(dāng)前研究的熱點之一。在我國北方地區(qū)冬季環(huán)境氣溫較低，可達到-20℃甚至更低。注意到在低溫環(huán)境下，當(dāng)風(fēng)力達到一定等級時，水面不會結(jié)冰，在一定條件下水溫會高于環(huán)境大氣的溫度。此過程中風(fēng)能在經(jīng)過水面時轉(zhuǎn)化為波動能，進一步轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使水溫高于氣溫，從而產(chǎn)生了水域與大氣環(huán)境之間的溫差，使水域成為了一個熱源。合適的低溫有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)能夠利用風(fēng)能產(chǎn)生的上述溫差發(fā)電。

現(xiàn)有的水域溫差發(fā)電技術(shù)研究主要集中在海水溫差發(fā)電方面。海洋不同水層溫差較大，一般來說，表層海水受到陽光的照射吸收的能量多，溫度會高于深層海水，海水溫差發(fā)電技術(shù)抽取表層溫度較高的海水，使蒸發(fā)器中低沸點工質(zhì)沸騰成為蒸汽進入膨脹機，帶動膨脹機主軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動發(fā)電機，再將高溫蒸汽利用深層海水冷卻。這種海水溫差發(fā)電技術(shù)無廢料，不排放溫室氣體，而且穩(wěn)定，可以全年二十四小時持續(xù)發(fā)電，但是資金龐大，發(fā)電成本高，深海冷水管技術(shù)要求高，既要求深入海平面一定深度保證冷源溫度足夠低，又要求管徑足夠大保證引入的海水量大，從而確保發(fā)電效率。新型的海水溫差發(fā)電裝置將海水引入太陽能加熱池，加熱至45～60℃，再將溫水引進真空汽鍋蒸發(fā)進行發(fā)電，這種技術(shù)受到太陽能的限制。

對于大面積水域，尤其是海洋能源的發(fā)電技術(shù)，還有波浪發(fā)電技術(shù)，波浪上升時將空氣室的空氣頂上去，空氣被壓縮，穿過正壓水閥室，進入正壓氣缸驅(qū)動空氣透平，從而帶動發(fā)電機發(fā)電；波浪下落時，空氣室中形成負壓條件，氣缸從外界大氣中吸入空氣并驅(qū)動發(fā)電機另一軸伸端上的空氣透平。但是波浪能量分散，而且不穩(wěn)定，波浪能轉(zhuǎn)換為電能效率低，波浪能的不穩(wěn)定性也使波浪發(fā)電技術(shù)電力輸出波動比較大。

對于利用環(huán)境氣溫低于水的凝固點一定溫度，有一定大小的風(fēng)速，水溫高于氣溫且水面不結(jié)冰的大面積水域中，水溫與氣溫的溫差發(fā)電技術(shù)，國內(nèi)研究較少。該種技術(shù)對于溫差發(fā)電的應(yīng)用提供了新的思路，利用特殊環(huán)境下水溫與氣溫的溫差發(fā)電，是對于棄置能源的一種利用，將水做為熱源，大氣做為冷源，利用合適的有機朗肯循環(huán)對外做功。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提出一種節(jié)能環(huán)保的間接利用風(fēng)能的低溫有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。

一種間接利用風(fēng)能的低溫有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括工質(zhì)泵, 蒸發(fā)器，膨脹機,冷凝器和發(fā)電機；其中蒸發(fā)器包括熱側(cè)入口、熱側(cè)出口、冷側(cè)入口和冷側(cè)出口；冷凝器包括熱側(cè)入口、熱側(cè)出口、冷側(cè)入口和冷側(cè)出口；系統(tǒng)布置與環(huán)境的位置關(guān)系：采用配重的方式使工質(zhì)泵，蒸發(fā)器,膨脹機在水面以下，使冷凝器在水面以上；發(fā)電機與膨脹機功輸出端相連；膨脹機出口與冷凝器熱側(cè)入口相連，冷凝器熱側(cè)出口經(jīng)過工質(zhì)泵與蒸發(fā)器冷側(cè)入口相連，蒸發(fā)器冷側(cè)出口與膨脹機入口相連；冷凝器的冷側(cè)入口和冷側(cè)出口與水面以上的冷源環(huán)境空氣相連，蒸發(fā)器的熱側(cè)入口和熱側(cè)出口與水面以下的熱源環(huán)境水相連。

所述的間接利用風(fēng)能的低溫有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的工作方法，其特征在于包括以下過程：系統(tǒng)工作的條件要求水面下的溫度高于環(huán)境空氣的溫度；系統(tǒng)工作時，工質(zhì)經(jīng)由工質(zhì)泵做功進入蒸發(fā)器冷側(cè)入口，在蒸發(fā)器中受到從蒸發(fā)器熱側(cè)入口進入的熱源環(huán)境水加熱，高壓液態(tài)有機工質(zhì)蒸發(fā)后從蒸發(fā)器冷側(cè)出口排出，進入膨脹機實現(xiàn)有機工質(zhì)膨脹做功過程，通過帶動發(fā)電機對外輸出功；高溫低壓有機工質(zhì)從膨脹機排出，進入冷凝器熱側(cè)入口，在冷凝器中向從冷凝器冷側(cè)入口進入的冷源環(huán)境空氣放熱冷凝，低溫低壓有機工質(zhì)從冷凝器熱側(cè)出口排出，通過工質(zhì)泵將有機工質(zhì)再次壓縮輸送至蒸發(fā)器冷側(cè)入口，形成循環(huán)。

本實用新型充分利用有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，對冰點強風(fēng)環(huán)境條件下大面積未結(jié)冰的湖水或者海水域的內(nèi)能進行回收，提出了一種間接回收利用風(fēng)能的方法和思路。大氣流經(jīng)水面時，風(fēng)能一部分會轉(zhuǎn)化為波動能，進而轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，一定條件下，水面溫度會高于環(huán)境大氣溫度。該系統(tǒng)利用上述水域相對于環(huán)境大氣的高溫作為熱源吸熱，利用環(huán)境中的低溫大氣作為冷源放熱，間接地將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。而且該循環(huán)的效率隨著風(fēng)速的提高，以及環(huán)境溫度的降低而提高。

此外，由于該系統(tǒng)中湖水的溫度及環(huán)境空氣的溫度較低，因此，膨脹機入口的有機工質(zhì)密度較大，較高溫條件下的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的膨脹機尺寸、蒸發(fā)器和冷凝器的尺寸也較小。

附圖說明

圖1間接利用風(fēng)能的低溫有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)；

圖中標(biāo)號名稱： 1、工質(zhì)泵，2、蒸發(fā)器，3、膨脹機，4、冷凝器，5、液面，6、湖水，7、有機工質(zhì)，8、環(huán)境空氣，9、發(fā)電機。

具體實施方式

下面參照圖1說明低溫環(huán)境下間接利用風(fēng)能發(fā)電的熱力發(fā)電系統(tǒng)的工作過程。

該系統(tǒng)適合在環(huán)境溫度低于冰點，且強風(fēng)的條件下工作，此時大面積水域的湖水或海水由于吸收強風(fēng)的風(fēng)能并轉(zhuǎn)化為波浪波動的動能，因此并不會結(jié)冰，而且環(huán)境空氣的溫度低于零度，可用作該熱力循環(huán)的冷源。在上述工作條件下，該系統(tǒng)通過外部供能啟動工質(zhì)泵1,有機工質(zhì)7由工質(zhì)泵1壓縮輸送至蒸發(fā)器2冷側(cè)入口，湖水6由蒸發(fā)器2熱側(cè)入口進入，向有機工質(zhì)7放出熱量，從蒸發(fā)器2熱側(cè)出口排出，有機工質(zhì)7在蒸發(fā)器2中吸收湖水6的熱量蒸發(fā)，從蒸發(fā)器2冷側(cè)出口排出，進入膨脹機3內(nèi)膨脹并對外做功，通過帶動發(fā)電機9對外輸出功，有機工質(zhì)7從膨脹機排出，經(jīng)冷凝器4熱側(cè)入口進入冷凝器4，環(huán)境空氣8從冷凝器4冷側(cè)入口進入，吸收有機工質(zhì)7的熱量，從冷凝器4冷側(cè)出口排出，有機工質(zhì)7在冷凝器中向環(huán)境空氣8放熱冷凝，從冷凝器4熱側(cè)出口排出，再通過工質(zhì)泵1將有機工質(zhì)7輸送回到蒸發(fā)器2中，形成循環(huán)。

該系統(tǒng)也適合低于冰點的冷空氣突然來臨，而大面積水域的湖水或者海水未結(jié)冰的情況。