基于闪蒸的地热能与太阳能耦合梯级发电系统和方法

1.本发明涉及闪蒸循环发电技术领域，更具体地，涉及一种基于闪蒸的地热能与太阳能耦合梯级发电系统和方法。


背景技术：

2.基于当前能源利用现状和环境问题，清洁供能技术得到大力发展，其中地热能闪蒸发电技术和太阳能光热发电技术受到广泛关注。但是，由于地热流体品位较低，闪蒸得到的做功蒸汽温度较低，使得地热能闪蒸发电系统的发电效率普遍较低。并且，对于太阳能，其能流密度较低，且受昼夜更替、季节变化、地理分布、海拔高度等自然条件的影响呈现出不稳定和分散的特点，使太阳能光热发电系统占用面积较大且具有明显的间歇性。两系统各自的缺陷严重阻碍了其在工程实际中的应用，亟需得到改善。
3.因此，现有技术中亟需一种能够利用地热能和太阳能进行稳定发电的技术方案。


技术实现要素：

4.针对上述情况，本发明拟解决的问题是，在地热能品味较低、太阳能间歇性大的情况下，如何利用太阳能和地热能耦合进行稳定地发电。
5.本发明解决技术问题的技术方案如下。
6.一种基于闪蒸的地热能与太阳能耦合梯级发电系统，一级气液分离器、膨胀机、发电机、地热流体泵、一级蒸发器、二级气液分离器、二级蒸发器、三级气液分离器、三级蒸发器、第二传热介质泵、冷凝器、太阳能集热器、第一传热介质泵、储热装置、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、节流阀、第五截止阀；
7.太阳能集热器的入口分别与第二截止阀的出口、第四截止阀的入口和第二传热介质泵的出口连通，太阳能集热器的出口与第一传热介质泵的入口连通；第一传热介质泵的出口分别于第一截止阀的入口、第三截止阀的出口和一级蒸发器的热源入口连通，一级蒸发器的热源出口与二级蒸发器的热源入口连通；
8.一级蒸发器的工质入口与地热流体泵的出口连通，一级蒸发器的工质出口与二级气液分离器的入口连通；
9.储热装置分别与第一截止阀的出口、第二截止阀的入口、第三截止阀入口和第四截止阀的出口连通；一级气液分离器的入口与生产井连通，一级气液分离器的蒸汽出口与膨胀机的第二中间级入口连通，一级气液分离器的液体出口分别与节流阀的入口和地热流体泵的入口连通；节流阀的出口与第五截止阀的入口连通，第五截止阀的出口与回灌井连通；
10.二级气液分离器的蒸汽出口与膨胀机的初级入口连通，二级气液分离器的液体出口与二级蒸发器的工质入口连通；二级蒸发器的工质出口与三级气液分离器的入口连通，二级蒸发器的热源出口与三级蒸发器的热源入口连通；三级气液分离器的蒸汽出口与膨胀机的第一中间级入口连通，三级气液分离器的液体出口与三级蒸发器的工质入口连通；三
级蒸发器的工质出口与膨胀机的第二中间级入口连通，三级蒸发器的热源出口与第二传热介质泵的入口连通；膨胀机与发电机连接，膨胀机的出口与冷凝器的工质入口连通；冷凝器的工质出口与回灌井连通；
11.冷凝器的冷却水入口和冷却水出口与外界冷却水源连通。
12.本发明还提供了一种技术方案，具体如下。
13.一种基于闪蒸的地热能与太阳能耦合梯级发电系统，包括：一级气液分离器、第一膨胀机、第一发电机、第二膨胀机、第二发电机、第三膨胀机、第三发电机、地热流体泵、一级蒸发器、二级气液分离器、二级蒸发器、三级气液分离器、三级蒸发器、第二传热介质泵、冷凝器、太阳能集热器、第一传热介质泵、储热装置、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、节流阀、第五截止阀；
14.太阳能集热器的入口分别与第二截止阀的出口、第四截止阀的入口和第二传热介质泵的出口连通，太阳能集热器的出口与第一传热介质泵的入口连通；第一传热介质泵的出口分别于第一截止阀的入口、第三截止阀的出口和一级蒸发器的热源入口连通，一级蒸发器的热源出口与二级蒸发器的热源入口连通；
15.一级蒸发器的工质入口与地热流体泵的出口连通，一级蒸发器的工质出口与二级气液分离器的入口连通；
16.储热装置分别与第一截止阀的出口、第二截止阀的入口、第三截止阀入口和第四截止阀的出口连通；一级气液分离器的入口与生产井连通，一级气液分离器的蒸汽出口与第二膨胀机的入口连通，一级气液分离器的液体出口分别与节流阀的入口和地热流体泵的入口连通；节流阀的出口与第五截止阀的入口连通，第五截止阀的出口与回灌井连通；
17.二级气液分离器的蒸汽出口与第一膨胀机的入口连通，二级气液分离器的液体出口与二级蒸发器的工质入口连通；二级蒸发器的工质出口与三级气液分离器的入口连通，二级蒸发器的热源出口与三级蒸发器的热源入口连通；三级气液分离器的蒸汽出口与第二膨胀机的入口连通，三级气液分离器的液体出口与三级蒸发器的工质入口连通；三级蒸发器的工质出口与第三膨胀机的入口连通，三级蒸发器的热源出口与第二传热介质泵的入口连通；第一膨胀机、第二膨胀机、和第三膨胀机的出口均与冷凝器的工质入口连通；冷凝器的工质出口与回灌井连通；
18.第一膨胀机与第一发电机连接，第二膨胀机与第二发电机连接，第三膨胀机与第三发电机连接，冷凝器的冷却水入口和冷却水出口与外界冷却水源连通。
19.与现有技术相比，本发明有益效果在于：
20.1.设有气液分离器对来自生产井和蒸发器出口的地热流体进行闪蒸从而得到可用于做功的蒸汽，实现对中低品位热能的充分回收和利用。
21.2.太阳能集热器利用太阳能加热地热流体以提高其做功能力，从而提高系统效率。
22.3.储热装置在阳光充足时对太阳能热量进行储存，在阳光不足或无阳光时为地热闪蒸发电系统提供热源，提高系统稳定性。
23.4.三个太阳能蒸发器对各级气液分离器分离出的饱和液体与传热介质充分换热，最大程度上提高了太阳能的热利用效率。
24.5.节流阀对一级气液分离器闪蒸后的部分饱和液态地热流体进行节流后直接注
入回灌井，减小地热流体用热需求，尽可能提高做功蒸汽的品质。
25.6.地热能和太阳能有机结合，减小了热力发电系统的投资成本并提高了系统输出功率与发电效率，同时提高了热源的稳定性。
附图说明
26.图1为本发明的实施例1的系统示意图。
27.图2为本发明的实施例2的系统示意图。
28.图1中：1-一级气液分离器；2-膨胀机；3-发电机；4-地热流体泵；5-一级蒸发器；6-二级气液分离器；7-二级蒸发器；8-三级气液分离器；9-三级蒸发器；10-第二传热介质泵；11-冷凝器；12-生产井；13-回灌井；14-太阳能集热器；15-第一传热介质泵；16-储热装置；17-第一截止阀；18-第二截止阀；19-第三截止阀；20-第四截止阀；21-节流阀；22-第五截止阀；23-二级膨胀机；24-二级发电机；25-三级膨胀机；26-三级发电机；27一级膨胀机；28-一级发电机。
具体实施方式
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图对本发明进一步详细说明。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本技术权利要求的保护范围。
30.实施例1
31.本实施例提供了一种基于闪蒸技术的地热能与太阳能耦合梯级发电系统(简称系统，参见图1)，其特征在于该系统包括一级气液分离器1、膨胀机2、发电机3、地热流体泵4、一级蒸发器5、二级气液分离器6、二级蒸发器7、三级气液分离器8、三级蒸发器9、第二传热介质泵10、冷凝器11、生产井12、回灌井13、太阳能集热器14、第一传热介质泵15、储热装置16、第一截止阀17、第二截止阀18、第三截止阀19、第四截止阀20、节流阀21、第五截止阀22。
32.太阳能集热器14的入口分别与第二截止阀18的出口、第四截止阀20的入口和第二传热介质泵10的出口连通；太阳能集热器14的出口与第一传热介质泵15的入口连通；第一传热介质泵15的出口分别与第一截止阀17的入口、第三截止阀19的出口和一级蒸发器5的热源入口连通；储热装置16分别与第一截止阀17的出口、第二截止阀18的入口、第三截止阀19入口和第四截止阀20的出口连通；一级气液分离器1的入口连接来自生产井的地热流体，一级气液分离器1的蒸汽出口与膨胀机2的第二中间级入口连通，一级气液分离器1的液体出口分别与节流阀21和地热流体泵4的入口连通；节流阀21的出口与第五截止阀22的入口连通，第五截止阀22的出口连接回灌井13；一级蒸发器5的工质入口与地热流体泵4的出口连通，一级蒸发器5的工质出口与二级气液分离器6的入口连通，一级蒸发器5的热源出口与二级蒸发器7的热源入口连通；二级气液分离器6的蒸汽出口与膨胀机2的入口连通，二级气液分离器6的液体出口与二级蒸发器7的工质入口连通；二级蒸发器7的工质出口与三级气液分离器8的入口连通，二级蒸发器7的热源出口与三级蒸发器9的热源入口连通；三级气液分离器8的蒸汽出口与膨胀机2的第一中间级入口连通，三级气液分离器8的液体出口与三级蒸发器9的工质入口连通；三级蒸发器9的工质出口与膨胀机2的第二中间级入口连通，三级蒸发器9的热源出口与第二传热介质泵10的入口连通；膨胀机2膨胀做功驱动发电机3；冷
凝器11的工质入口与膨胀机2的出口连通，冷凝器11的工质出口与回灌井13连通，冷凝器11具有冷却水出入口，冷却水出入口连接外界冷却水源。
33.一级气液分离器1的作用是通过降压扩容，使中低品位的地热流体发生闪蒸，获得用于做功的蒸汽。
34.二级气液分离器6和三级气液分离器8的作用是分别对来自一级蒸发器5和二级蒸发器7的液态或两相态地热流体进行闪蒸，进一步提高系统效率和输出功量。
35.一级蒸发器5，二级蒸发器7和三级蒸发器9利用传热介质对地热流体进行加热，最终在三级蒸发器9的工质出口产出饱和态或过热态蒸汽。
36.储热装置是在日照充足时对额外的太阳能热量进行储存，在日照不足或无日照时为地热流体提供热源。
37.节流阀作用是在日照不足或无日照时，对部份饱和液态地热流体进行节流后直接注入回灌井，以减小地热流体总量，提高做功蒸汽的品质。
38.上述系统的控制方法包括三种工作模式，一是，当日照充足时，来自太阳能集热器中的传热介质分别对各级蒸发器中的地热流体和储热装置中的储热介质加热，在提高地热流体能量品位的同时达到储能的目的；二是，当日照不足时，由太阳能集热器和储热装置加热的传热介质均进入各级蒸发器以提高地热流体的能量品位，与此同时，控制一级气液分离器1液体出口的节流阀开度使一部分地热流体节流后注入回灌井以减少地热流体总量，防止循环流量失衡，尽可能提高做工蒸汽的品质；三是，当无日照时，太阳能集热器不再运行，传热介质完全由储热装置中的储热介质加热并送入各级蒸发器以加热地热流体，同样的，控制气液分离器液体出口的节流阀21的开度使一部分地热流体节流后注入回灌井以减少地热流体总量。
39.当日照充足时，太阳能在加热地热流体的同时向储热装置储能；当日照不足时，太阳能光热和太阳能储热同时加热地热流体，并开启节流阀21使部分地热流体进行节流降压以注入回灌井，从而减小地热流体总量，防止循环流量失衡；当无日照时，仅太阳能储热对地热流体进行加热，同时开启节流阀21。
40.各个模式的具体步骤如下：
41.模式一：
42.当日照充足时，开启第一截止阀17和第二截止阀18，关闭第三截止阀19、第四截止阀20、节流阀21和第五截止阀22。太阳能集热器14加热传热介质，高温传热介质经第一传热介质泵15加压后，一部分直接进入一级蒸发器5加热地热流体；另一部分经过第一截止阀17进入储热装置16，将热量由高温传热介质传递给储热介质，储热装置16内换热后的低温传热介质经过第二截止阀18流出，与来自第二传热介质泵10的低温传热介质混合后一起送入太阳能集热器14；地热流体自生产井12进入一级气液分离器1进行闪蒸，闪蒸得到的饱和气态地热流体从一级气液分离器1的蒸汽出口流出；饱和液态地热流体从一级气液分离器1的液体出口流出，经地热流体泵4加压到蒸发压力后变为过冷液态；过冷液态地热流体进入一级蒸发器5的工质入口，与一级蒸发器5中的传热介质进行换热，使地热流体变为饱和液态；换热后的传热介质从一级蒸发器5的热源出口流出，进入二级蒸发器7的热源入口；饱和液态地热流体从一级蒸发器5的工质出口流出，进入二级气液分离器6进行闪蒸；闪蒸得到的饱和气态地热流体从二级气液分离器6的蒸汽出口流出，经膨胀机2的入口进入膨胀机2膨
胀做功；饱和液态地热流体从二级气液分离器6的液体出口流出，进入二级蒸发器7的工质入口，与二级蒸发器7中的传热介质进行换热，使地热流体变为气液两相态；换热后的传热介质从二级蒸发器7的热源出口流出，进入三级蒸发器9的热源入口；两相态地热流体进入三级气液分离器8进行闪蒸；闪蒸得到的饱和气态地热流体从三级气液分离器8的蒸汽出口流出，经膨胀机2的第一中间级入口进入膨胀机2膨胀做功；饱和液态地热流体从三级气液分离器8的液体出口流出，进入三级蒸发器9的工质入口，与三级蒸发器9中的传热介质进行换热，使地热流体变为饱和气态；换热后的传热介质从三级蒸发器9的热源出口流出，进入第二传热介质泵10的入口；饱和气态地热流体与来自一级气液分离器1的饱和气态地热流体混合后一起经膨胀机2的第二中间级入口进入膨胀机2膨胀做功；膨胀机带动发电机3进行发电；膨胀机2的乏汽进入冷凝器11；气态地热流体与从外界进入冷凝器11的冷却水进行换热，换热后的低温冷却水变成高温冷却水，从冷凝器11的冷却水出口流出；换热后的气态地热流体冷凝成液态地热流体，从冷凝器7的工质出口流出并注入回灌井13。
43.模式二：
44.当日照不足时，关闭第一截止阀17和第二截止阀18，开启第三截止阀19、第四截止阀20、节流阀21和第五截止阀22。太阳能集热器14加热传热介质，高温传热介质经第一传热介质泵15加压后，与来自储热装置16、第三截止阀19的高温传热介质混合后一起进入一级蒸发器5加热地热流体；换热后的低温传热介质经第二传热介质泵10加压后，一部分经第四截止阀20进入储热装置16，另一部分送入太阳能集热器14；地热流体自生产井12进入一级气液分离器1进行闪蒸，闪蒸得到的饱和气态地热流体从一级气液分离器1的蒸汽出口流出；饱和液态地热流体从一级气液分离器1的液体出口流出，一部分经地热流体泵4加压到蒸发压力后变为过冷液态，并进入一级蒸发器5的工质入口；另一部分经节流阀21节流降压后通过第五截止阀22与来自冷凝器11的饱和液态地热流体混合后一起注入回灌井，从而减少地热流体的流量，缓解太阳能集热器的换热负担，尽可能提高做功蒸汽的品质；其它未涉及步骤与模式一的相同。
45.模式三：
46.当无日照时，关闭第一截止阀17和第二截止阀18，开启第三截止阀19、第四截止阀20、节流阀21和第五截止阀22。储热装置16内的高温储热介质加热传热介质，高温传热介质经第三截止阀19进入一级蒸发器5加热地热流体；换热后的传热介质经第二传热介质泵10加压送回储热装置16；地热流体自生产井12进入一级气液分离器1进行闪蒸，闪蒸得到的饱和气态地热流体从一级气液分离器1的蒸汽出口流出；饱和液态地热流体从一级气液分离器1的液体出口流出，一部分经地热流体泵4加压到蒸发压力后变为过冷液态，并进入一级蒸发器5的工质入口；另一部分经节流阀21节流降压后通过第五截止阀22与来自冷凝器11的饱和液态地热流体混合后一起注入回灌井，从而减少地热流体的流量，缓解储热装置的换热负担，尽可能保证做功蒸汽的品质；其它未涉及的步骤与模式一的相同。
47.本系统中，温度为170℃，质量流量为50kg/s的地热流体自生产井进入一级气液分离器完成一级闪蒸，然后依次进入一级蒸发器、二级气液分离器、二级蒸发器、三级气液分离器和三级蒸发器；温度为390℃，质量流量为150kg/s的导热油自太阳能集热器依次进入一级蒸发器、二级蒸发器和三级蒸发器以加热地热流体；膨胀机等熵效率为85％；机械摩擦效率为98％；发电效率为97％；一级闪蒸温度为100℃；二级闪蒸温度为140的；三级闪蒸温
度为110℃；一级蒸发温度为200℃；二级蒸发温度为140℃；三级蒸发温度为110℃；各级蒸汽于膨胀机中膨胀做功，最后共产生发电量约为23809kw，相比仅一级闪蒸蒸汽做功得到的发电量3046kw提升了约6.8倍。、
48.对于实施例1系统流程，实施例2也可以实现相似功能：
49.实施例2
50.如图2所示，实施例2是根据实施例1衍生的三级膨胀发电系统。
51.在该实施例中，系统膨胀环节的前后流程与实施例1中的一致，区别在于，本实施例采用三个膨胀机分开膨胀做功的发电方式。第一膨胀机与第一发电机连接，第二膨胀机与第二发电机连接，第三膨胀机与第三发电机连接，冷凝器的冷却水入口和冷却水出口与外界冷却水源连通。
52.膨胀过程如下：二级气液分离器6闪蒸得到的高温高压饱和气态地热流体经二级气液分离器6的蒸汽出口进入一级膨胀机27，地热流体在一级膨胀机27中膨胀做功后变为低温低压蒸汽态地热流体并排出；三级气液分离器8闪蒸得到的中温中压饱和气态地热流体经三级气液分离器8的蒸汽出口进入二级膨胀机23，地热流体在二级膨胀机23中膨胀做功后变为低温低压蒸汽态地热流体并排出；三级蒸发器9中的中温中压饱和气态地热流体经三级蒸发器9的工质出口排出，一级气液分离器1闪蒸得到的低温低压饱和气态地热流体经一级气液分离器1的蒸汽出口排出，两部分饱和气态地热流体混合后进入三级膨胀机25，地热流体在三级膨胀机25中膨胀做功后变为低温低压蒸汽态地热流体并排出；三个膨胀机出口的低温低压蒸汽态地热流体混合后进入冷凝器。
53.本实施例可以对三个不同膨胀机及其对应的发电机进行单独监视和调控以提高系统运行的可靠性。
54.本发明构思的效果不限于上述效果，本发明构思所属的本领域技术人员应从本说明书和附图中清楚地理解未提到的效果。
55.上述详细说明例示了本发明构思。此外，上述内容描述了本发明构思的示例性实施例，并且本发明构思可用于多种其他组合、变化和环境中。也就是说，本发明构思可以被修改和修正，只要不脱离说明书中公开的本发明构思的范围、书面公开的等效范围和/或本领域技术人员的技术或知识范围。书写的实施例描述了实现本发明构思技术启示的最佳状态，可根据具体应用领域和本发明构思目的，作出各种变化。有鉴于此，本发明构思的详细描述不意图限制在公开的实施例状态中的发明构思，而是，应当被解释为所附权利要求包括其他实施例。

技术特征：
1.基于闪蒸的地热能与太阳能耦合梯级发电系统，其特征是，包括：一级气液分离器(1)、膨胀机(2)、发电机(3)、地热流体泵(4)、一级蒸发器(5)、二级气液分离器(6)、二级蒸发器(7)、三级气液分离器(8)、三级蒸发器(9)、第二传热介质泵(10)、冷凝器(11)、太阳能集热器(14)、第一传热介质泵(15)、储热装置(16)、第一截止阀(17)、第二截止阀(18)、第三截止阀(19)、第四截止阀(20)、节流阀(21)、第五截止阀(22)；所述太阳能集热器(14)的入口分别与所述第二截止阀(18)的出口、所述第四截止阀(20)的入口和所述第二传热介质泵(10)的出口连通，所述太阳能集热器(14)的出口与所述第一传热介质泵(15)的入口连通；所述第一传热介质泵(15)的出口分别于所述第一截止阀(17)的入口、所述第三截止阀(19)的出口和所述一级蒸发器(5)的热源入口连通，所述一级蒸发器(5)的热源出口与所述二级蒸发器(7)的热源入口连通；所述一级蒸发器(5)的工质入口与所述地热流体泵(4)的出口连通，所述一级蒸发器(5)的工质出口与所述二级气液分离器(6)的入口连通；所述储热装置(16)分别与所述第一截止阀(17)的出口、所述第二截止阀(18)的入口、所述第三截止阀(19)入口和所述第四截止阀(20)的出口连通；所述一级气液分离器(1)的入口与生产井(12)连通，所述一级气液分离器(1)的蒸汽出口与所述膨胀机(2)的第二中间级入口连通，所述一级气液分离器(1)的液体出口分别与所述节流阀(21)的入口和所述地热流体泵(4)的入口连通；所述节流阀(21)的出口与所述第五截止阀(22)的入口连通，所述第五截止阀(22)的出口与回灌井(13)连通；所述二级气液分离器(6)的蒸汽出口与所述膨胀机(2)的初级入口连通，所述二级气液分离器(6)的液体出口与所述二级蒸发器(7)的工质入口连通；所述二级蒸发器(7)的工质出口与所述三级气液分离器(8)的入口连通，所述二级蒸发器(7)的热源出口与所述三级蒸发器(9)的热源入口连通；所述三级气液分离器(8)的蒸汽出口与所述膨胀机(2)的第一中间级入口连通，所述三级气液分离器(8)的液体出口与所述三级蒸发器(9)的工质入口连通；所述三级蒸发器(9)的工质出口与所述膨胀机(2)的第二中间级入口连通，所述三级蒸发器(9)的热源出口与所述第二传热介质泵(10)的入口连通；所述膨胀机(2)与所述发电机(3)连接，所述膨胀机(2)的出口与所述冷凝器(11)的工质入口连通；所述冷凝器(11)的工质出口与所述回灌井(13)连通；所述冷凝器(11)的冷却水入口和冷却水出口与外界冷却水源连通。2.基于闪蒸的地热能与太阳能耦合梯级发电系统，其特征是，包括：一级气液分离器(1)、第一膨胀机(27)、第一发电机(28)、第二膨胀机(23)、第二发电机(24)、第三膨胀机(25)、第三发电机(26)、地热流体泵(4)、一级蒸发器(5)、二级气液分离器(6)、二级蒸发器(7)、三级气液分离器(8)、三级蒸发器(9)、第二传热介质泵(10)、冷凝器(11)、太阳能集热器(14)、第一传热介质泵(15)、储热装置(16)、第一截止阀(17)、第二截止阀(18)、第三截止阀(19)、第四截止阀(20)、节流阀(21)、第五截止阀(22)；所述太阳能集热器(14)的入口分别与所述第二截止阀(18)的出口、所述第四截止阀(20)的入口和所述第二传热介质泵(10)的出口连通，所述太阳能集热器(14)的出口与所述第一传热介质泵(15)的入口连通；所述第一传热介质泵(15)的出口分别于所述第一截止阀(17)的入口、所述第三截止阀(19)的出口和所述一级蒸发器(5)的热源入口连通，所述一级蒸发器(5)的热源出口与所述二级蒸发器(7)的热源入口连通；
所述一级蒸发器(5)的工质入口与所述地热流体泵(4)的出口连通，所述一级蒸发器(5)的工质出口与所述二级气液分离器(6)的入口连通；所述储热装置(16)分别与所述第一截止阀(17)的出口、所述第二截止阀(18)的入口、所述第三截止阀(19)入口和所述第四截止阀(20)的出口连通；所述一级气液分离器(1)的入口与生产井(12)连通，所述一级气液分离器(1)的蒸汽出口与所述第二膨胀机(23)的入口连通，所述一级气液分离器(1)的液体出口分别与所述节流阀(21)的入口和所述地热流体泵(4)的入口连通；所述节流阀(21)的出口与所述第五截止阀(22)的入口连通，所述第五截止阀(22)的出口与回灌井(13)连通；所述二级气液分离器(6)的蒸汽出口与所述第一膨胀机(27)的入口连通，所述二级气液分离器(6)的液体出口与所述二级蒸发器(7)的工质入口连通；所述二级蒸发器(7)的工质出口与所述三级气液分离器(8)的入口连通，所述二级蒸发器(7)的热源出口与所述三级蒸发器(9)的热源入口连通；所述三级气液分离器(8)的蒸汽出口与所述第二膨胀机(23)的入口连通，所述三级气液分离器(8)的液体出口与所述三级蒸发器(9)的工质入口连通；所述三级蒸发器(9)的工质出口与所述第三膨胀机(25)的入口连通，所述三级蒸发器(9)的热源出口与所述第二传热介质泵(10)的入口连通；所述第一膨胀机(27)、所述第二膨胀机(23)、和所述第三膨胀机(25)的出口均与所述冷凝器(11)的工质入口连通；所述冷凝器(11)的工质出口与所述回灌井(13)连通；所述第一膨胀机(27)与所述第一发电机(28)连接，所述第二膨胀机(23)与所述第二发电机(24)连接，所述第三膨胀机(25)与所述第三发电机(26)连接，所述冷凝器(11)的冷却水入口和冷却水出口与外界冷却水源连通。3.一种根据权利要求1所述的基于闪蒸的地热能与太阳能耦合梯级发电系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：在日照充足时，开启第一截止阀(17)和第二截止阀(18)，关闭第三截止阀(19)、第四截止阀(20)、节流阀和第五截止阀；在日照不足或无日照时，关闭第一截止阀(17)和第二截止阀(18)，开启第三截止阀(19)、第四截止阀(20)、节流阀(21)和第五截止阀(22)。4.一种根据权利要求2所述的基于闪蒸的地热能与太阳能耦合梯级发电系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：在日照充足时，开启第一截止阀(17)和第二截止阀(18)，关闭第三截止阀(19)、第四截止阀(20)、节流阀(21)和第五截止阀(22)；在日照不足或无日照时，关闭第一截止阀(17)和第二截止阀(18)，开启第三截止阀(19)、第四截止阀(20)、节流阀(21)和第五截止阀(22)。

技术总结
本发明提供了一种基于闪蒸的地热能与太阳能耦合梯级发电系统和方法，系统主要包括：气液分离器、蒸发器、冷凝器、膨胀机、发电机、生产井、回灌井、地热流体泵、太阳能集热器、储热装置、传热介质泵、相关截止阀和节流阀。可针对不同热源情况，通过控制各个阀门的开关使系统在不同模式下运行。本发明实现了地热能和太阳能的综合利用，在提高系统做功流体品位的同时保证了电力输出的稳定性。保证了电力输出的稳定性。保证了电力输出的稳定性。


技术研发人员：李太禄 高瑞兆 张尧 王晶怡
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/7/21