(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210868525.1 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 华电电力科学研究院有限公司 地址 310000 浙江省杭州市西湖区三墩镇 西园一路10号 (72)发明人 李焕龙　张宇　程礼彬　贾成鹏　 张强　郑鹏　朱锋杰　许帅　 李养俊　孟劼　聂海军　李洋龙　 (74)专利代理 机构 杭州创智卓英知识产权代理 事务所(普通 合伙) 33324 专利代理师 唐超文 (51)Int.Cl. F01K 25/10(2006.01) F01K 13/00(2006.01) F01D 15/10(2006.01)F03B 13/22(2006.01) F04B 35/02(2006.01) F04B 41/02(2006.01) F03D 9/20(2016.01) C12M 1/00(2006.01) C12M 1/36(2006.01) C12M 1/04(2006.01) C12M 1/02(2006.01) (54)发明名称 一种集成风能和波浪能的热电联供系统及 方法 (57)摘要 本发明公开了一种集成风能和波浪能的热 电联供系统及方法， 涉及碳的减排领域， 包括CO2 生产系统、 CO2压缩系统以及 热电发生系统。 本发 明将微藻夜晚呼吸作用产生的CO2进行升温后储 存起来， 作 为超临界CO2发电的工质， 且利用波浪 能、 自然风力 对CO2进行多级压缩， 有效的利用了 波浪能和风能。 同时实现了物质的循环利用， 微 藻白天光合作用产生的O2可供夜晚呼吸使用， 而 夜晚产生的CO2可作为白天光合作用的反应物。 同时高压透平中间抽气给用户供热， 输出的高温 高压的CO2可用来加热低温的CO2， 实现了余热 的 梯级利用， 大 大提高了系统热效率。 权利要求书3页 说明书10页 附图2页 CN 115324677 A 2022.11.11 CN 115324677 A 1.一种集成风能和波浪能的热电联供系统， 其特征在于， 包括CO2生产系统、 CO2压缩系 统以及热电发生系统； 所述CO2生产系统包括微藻培养罐、 O2罐、 搅拌桨、 第一连接轴； 所述微藻培养罐包括进 料口、 O2输入口、 CO2输入口、 气体输出口， 所述气体输出口包含三个支路： O2输出口、 CO2第一 输出口、 CO2第二输出口， 所述O2罐的出口与所述微藻培养罐底部的O2输入口连接， 所述O2罐 的进口与所述微藻培养罐的O2输出口相连； 所述微藻培养罐的CO2第一输出口接入所述CO2 压缩系统， CO2第二输出口接入所述微藻培养罐底部的CO2输入口； 所述搅拌桨的底部有进气 口， 所述微藻培养罐的O2输入口与所述搅拌桨底部 的进气口连接， 所述搅拌桨 由多个搅拌 桨叶组成， 所述搅拌桨通过第一连接轴与所述CO2压缩系统的风机扇叶连接； 所述风机扇叶 在自然风力的作用下转动， 通过 所述第一连接轴控制所述搅拌桨旋转； 所述CO2压缩系统包括低温预热器、 波浪压缩系统、 风能压缩系统、 高温预热器、 CO2储 罐， 所述波浪压缩系统由连杆、 偏心轮、 第一活塞、 机架、 波浪压缩腔、 第一进气阀、 第一出气 阀组成； 所述波浪压缩系统的第一进气阀与所述低温预热器的输出 口相连， 所述第一出气 阀接入所述风能压缩系统， 所述低温预热器的输入口与所述微藻培养罐的CO2的第一输出 口连接； 所述风能压缩系统包含风机扇叶、 主轴、 齿轮箱、 第二连接轴、 曲柄、 第二活塞、 连接 杆、 风能压缩腔、 第二进气阀、 第二出气阀； 所述风机扇叶通过所述主轴 与所述齿轮箱连接， 所述齿轮箱通过所述第二连接轴与所述 曲柄连接； 所述 曲柄与所述第二连接轴相连， 所述 第二连接轴的输出端截面积与所述 曲柄的截面积一致， 进行一体化设计， 所述曲柄通过所 述连接杆与所述第二活塞连接， 所述第一连接轴与所述主轴处于同一条中心线上， 所述第 二连接轴的中心线与所述第一连接轴、 所述主轴的中心线保持水平； 所述第二进气阀所在 的入口通道与所述波浪压缩系统的第一出气阀连接， 所述气 体压缩系统的第二出气阀通过 所述高温预热器与所述CO2储罐连接； 所述CO2储罐的的气体出口分两个支路， 其中第一支路 与所述热电发生系统的高压 透平连接， 第二支路接入所述高温回热器； 所述波浪压缩系统工作时， 所述连杆在波浪的上下起伏作用下， 带动所述偏心轮旋转， 所述偏心轮带动所述第一活塞上下循环运动； 所述风能压缩系统工作时， 所述风机扇叶在 自然风力的作用下， 通过所述主轴 带动所述齿轮箱转动， 所述齿轮箱增速通过所述连接轴 带动所述曲柄旋转， 所述曲柄通过 所述连接杆 带动所述第二活塞上 下循环运动； 所述热电发生系统包括高压透平、 低压透平、 发电机、 数据中心、 工业用户、 高温回热 器、 低温回热器、 预冷器； 所述高压透平包括两个输入口和三个输出 口， 其中第一输入口与 所述CO2储罐的输出口连接， 第二输入口与所述数据中心的输出口连接； 第一输出口是抽汽 出口， 通过蒸汽管道与所述工业用户连接， 所述工业用户的气体输出 口与所述低压透平的 输入口连接， 所述高压透平的第二输出 口与所述高温回热器相连， 第三输出 口与所述低压 透平连接， 所述低压透平的输出 口汇合所述高温回热器的输出口， 一起接入所述低温回热 器； 所述高压透平、 所述低压透平与所述发电机同轴连接； 所述高温回热器包括两个气体 输入口和两个气体输出口， 其中第一气体输入口与所述CO2储罐的第二支路连接， 第二气体 输入口与所述高压透平的第二输出口连接， 所述高温回热器的第一气 体输出口与所述数据 中心相连， 第二气体输出口接入所述低温回热器； 所述数据中心的气 体输出口分两路， 第一 支路接入所述高压透平， 第二支路接入所述低 温回热器； 所述低温回热器包括两个输入口权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115324677 A 2和两个输出 口， 其中第一输入口与所述数据中心的的第二支路连接， 第二输入口与来自所 述高温回热器、 所述低压透平的输出口连接， 第一输出口与所述CO2储罐的第二支路汇合后 接入所述高温回热器， 第二输出 口通过供热用户与所述预冷器连接， 所述预冷器的输出 口 与所述波浪压缩系统的第一进气阀连接 。 2.根据权利要求1所述的集成风 能和波浪能的热电联供系统， 其特征在于， 夜 晚微藻进 行呼吸作用时， 所述O2罐的O2沿着所述微藻培养罐底部的O2输入口、 通过所述搅拌桨底部的 进气口进入所述微藻培养罐， 微藻呼吸作用产生的CO2， 其中一路通过CO2第一输出口进入所 述CO2压缩系统， 另一路通过CO2第二输出口进入所述微藻培养罐底部， 作为白天微藻光合作 用的反应物； 白天微藻进 行光合作用， 吸入CO2， 生成的O2通过所述微藻培养罐的O2输出口进 入所述O2罐； 所述搅拌桨通过所述第一连接轴与所述风机扇叶相连， 所述风机扇叶在自然 风力的作用下转动， 控制所述搅拌桨旋转， 搅拌微藻液； 所述微藻培养罐的气体输出口的支路汇合处设置有四通阀， 夜晚时O2输出口关闭， CO2 输出口的第 一支路开启， 第 二支路关闭， 白天时O2输出口开启， CO2输出口的第 一支路关闭， 第二支路开启。 3.一种集成风能和波浪能的热电联供方法， 其特征在于， 包括权利要求1 ‑2任一项所述 的热电联供系统， 所述热电联供方法包括以下步骤： CO2首先进入所述波浪压缩系统， 所述 连杆通过固定铰链、 所述偏心轮的偏心轴均固定在所述机架上， 所述连杆在波浪上下起伏 的作用下循环往复运动； 没有波浪时， 所述连杆处于静止状态， 当波浪向上起伏， 推动所述 连杆绕着 固定铰链顺时针转动， 所述连杆转动带动所述偏心轮顺时针旋转， 当波浪向下起 伏， 所述连杆在波浪作用下逆时针运动， 当所述连杆运动到右侧极限时， 所述偏心轮继续在 惯性作用下顺时针运动， 在波浪一起一伏之间， 所述偏心轮围绕偏心轴完成一个周期的旋 转； 所述偏心轮旋转的同时， 带动所述第一活塞 上下运动， 所述第一活塞由上止点开始往下 止点运动， 在此过程中， 所述第一进气阀开启， 所述第一出气阀关闭； 所述微藻培养罐的CO2 第一输出口的CO2进入所述低温预热器后， 通过所述第一进气阀进入所述波 浪压缩腔， 完成 进气过程； 所述第一活塞由下止点向上运动对CO2进行压缩， 此时所述第一进气阀、 所述第 一出气阀均关闭， 当CO2的压力、 温度达到10MPa、 150℃时， 所述第一出气阀开启， CO2进入所 述风能压缩系统， 所述第一活塞至上止点， 所述第一出气阀关闭， 完成压缩、 送气过程； 偏心 轮旋转一周， 所述波浪压缩系统完成一个工作循环； 波浪压缩后的CO2通过所述第二进气阀进入所述风能压缩系统， 所述风机扇叶在自然 风 力的作用下转动， 通过所述主轴， 在所述齿轮箱的增速作用下， 带动所述第二连接轴旋转， 进而带动所述 曲柄转动， 所述 曲柄旋转通过所述连杆带动所述第二活塞上下循环运动， 所 述曲柄旋转一圈， 所述第二活塞 下下往复运动两个行程， 完成一个工作循环， 一个工作循环 指风能压缩系统完成一次进气、 压缩、 送气的工作进程； 所述第二活塞由上止点开始往下止 点运动， 在此过程中所述第二进气阀开启， 所述第二出气阀关闭； 此时CO2通过所述第二进 气阀进入所述风能压缩腔， 完成进气过程； 所述第二活