基于地热能的电池集成系统的制作方法

本发明涉及地热能发电，具体涉及一种基于地热能的电池集成系统。

背景技术：

1、中深层地热是有潜力的清洁能源。当前的热利用方式为将井下热量通过换热装置取到井上，再通过汽轮机等动力部件发电或直接供热。无论是中深层套管、还是热管等取热方式，单位取热量一般都不超过150w/m，取热效率低，并且取热过程是将高品位热能变为低品位热能的过程，中低温地热发电技术以能量二次转换为主，这对热能是极大浪费，而且热能转化为机械能再转化为电能的过程，热电转化效率较低，一般不超过20％，热损失大，维护成本高，发电效率低，造成了很大的能源浪费。

2、相关现有技术中，对中低温地热利用以供热为主，没有形成电池系统。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的地热发电采用能量转换导致发电效率低且无没有形成电池系统的缺陷，从而提供一种发电消费高且可直接提供电源的基于地热能的电池集成系统。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于地热能的电池集成系统，包括：储热层，设于地下；取热装置，置于所述储热层内，所述取热装置设有工质入口和热源出口，所述工质入口适于通入工质以与所述取热装置进行热交换并产生恒温差；原位发电子系统，设于所述取热装置上以利用所述恒温差发电；至少一级地上发电子系统，设有热能入口和热能出口，所述热能入口与所述取热装置连接以获取所述取热装置的热源并发电，所述地上发电子系统置于冷源环境中，且所述地上发电子系统的热能出口与所述工质入口连接以使得发电后温度降低的工质回到所述取热装置。

3、可选地，所述取热装置包括热管，所述热管包括冷凝管段和至少一个水平段，所述水平段在所述储热层内水平设置，所述冷凝管段的一端与所述水平段连接，所述冷凝管段的另一端朝向地面延伸，所述水平段与所述冷凝管段相互连通，所述冷凝管段远离所述水平段的一端设有所述工质入口和所述热源出口，所述原位发电子系统设于所述水平段。

4、可选地，所述冷凝管段竖直设置，形成竖直段。

5、可选地，所述原位发电子系统包括热伏板发电组件，所述热伏板发电组件与部分所述取热装置相贴合。

6、可选地，所述热伏板发电组件包括：不锈钢套管；热电材料层，环绕部分所述取热装置设置，且所述热电材料层套接于所述不锈钢套管内。

7、可选地，所述热电材料层由p-n节热电材料制成。

8、可选地，所述热电材料层和所述不锈钢套管之间套设有导热层。

9、可选地，所述冷源环境包括空气，所述地上发电子系统包括：热伏发电模块，设有所述热能入口和所述热能出口；输送泵，与所述工质入口和所述热能出口连接；其中，所述热伏发电模块置于空气中。

10、可选地，所述地上发电子系统还包括增压装置，所述增压装置连接于所述热源出口与所述热能入口之间，所述增压装置适于对从所述热源出口出来的工质进行增压，并使得增压后的工质温度升高后进入所述热伏发电模块。

11、可选地，所述增压装置包括压缩机。

12、可选地，所述工质根据所述储热层温度可为水、氨水或二氧化碳中的任意一种。

13、本发明技术方案，具有如下优点：

14、1.本发明提供的基于地热能的电池集成系统，通过利用储热层内处于同一梯度的温度为恒温作为热源，在储热层内设置取热装置并通入工质，使得工质在相变温度下发生相变，当相变温度为蒸发温度，工质以蒸发温度进行蒸发形成恒温冷源，从而形成恒温差，设置原位发电子系统以通过原位发电子系统实现横温差发电形成电池系统，从而摒弃了热能到机械能再到电能的二次转换，而是直接将储热层的热能转换为电能，提高了发电效率。

15、2.本发明提供的基于地热能的电池集成系统，通过增压装置对进入的工质进行增压，可以保证工质具有更低的冷凝温度，进而得到工质低蒸发温度与恒热储热层的更大温差，从而可进一步提高发电效率，能够进一步实现对储热层的热能利用，使得压缩后的工质具有更大的余热，将压缩后的工质作为热源，以环境温度作为冷源，构成余热热伏发电模块。

16、3.本发明提供的基于地热能的电池集成系统，通过将中低温热能转换为电能，提高了中低温地热的品位，使得90℃以下的热能也具有发电经济性。

17、4.本发明提供的基于地热能的电池集成系统，通过热能直接转换为电能，不通过能量二次转换，将热效率从不到20％提高到80％左右，大幅提高效率。

技术特征：

1.一种基于地热能的电池集成系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于地热能的电池集成系统，其特征在于，所述取热装置(2)包括热管，所述热管包括冷凝管段(21)和至少一个水平段(23)，所述水平段(23)在所述储热层(1)内水平设置，所述冷凝管段(21)的一端与所述水平段(23)连接，所述冷凝管段(21)的另一端朝向地面延伸，所述水平段(23)与所述冷凝管段(21)相互连通，所述冷凝管段(21)远离所述水平段(23)的一端设有所述工质入口和所述热源出口，所述原位发电子系统(3)设于所述水平段。

3.根据权利要求2所述的基于地热能的电池集成系统，其特征在于，所述冷凝管段(21)竖直设置，形成竖直段。

4.根据权利要求1所述的基于地热能的电池集成系统，其特征在于，所述原位发电子系统(3)包括热伏板发电组件，所述热伏板发电组件与部分所述取热装置(2)相贴合。

5.根据权利要求4所述的基于地热能的电池集成系统，其特征在于，所述热伏板发电组件包括：

6.根据权利要求5所述的基于地热能的电池集成系统，其特征在于，所述热电材料层(33)由p-n节热电材料制成。

7.根据权利要求5所述的基于地热能的电池集成系统，其特征在于，所述热电材料层(33)和所述不锈钢套管(31)之间套设有导热层(35)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的基于地热能的电池集成系统，其特征在于，所述冷源环境包括空气，所述地上发电子系统(4)包括：

9.根据权利要求8所述的基于地热能的电池集成系统，其特征在于，所述地上发电子系统(4)还包括增压装置(45)，所述增压装置(45)连接于所述热源出口与所述热能入口之间，所述增压装置(45)适于对从所述热源出口出来的工质进行增压，并使得增压后的工质温度升高后进入所述热伏发电模块(41)。

10.根据权利要求9所述的基于地热能的电池集成系统，其特征在于，所述增压装置(45)包括压缩机。

11.根据权利要求1至7中任一项所述的基于地热能的电池集成系统，其特征在于，所述工质根据所述储热层(1)温度可为水、氨水或二氧化碳中的任意一种。

技术总结
本申请提供了一种基于地热能的电池集成系统，包括：储热层；取热装置，置于储热层内，取热装置设有工质入口和热源出口，工质入口适于通入工质以与取热装置进行热交换并产生恒温差；原位发电子系统，设于取热装置上以利用恒温差发电；至少一级地上发电子系统，设有热能入口和热能出口，热能入口与取热装置连接以获取取热装置的热源并发电，地上发电子系统置于冷源环境中，且地上发电子系统的热能出口与工质入口连接以使得发电后温度降低的工质回到取热装置。通过在储热层的恒温梯度层设置原位发电子系统，并利用工质相变使得温度降低形成恒温差，可得到增强型地热电池，提高了地热能的利用效率和发电效率。

技术研发人员：尹洪梅,尹立坤,杨立明,王子威,范翼帆
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14