專利名稱：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)灌水用水力壓裂方式開采頁巖氣能源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)灌水用水カ壓裂方式開采頁巖氣能源，屬于新能源應用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著地球上的人類對能源的需求日益增長，地球上的石油資源越來越少，特別是汽車的數(shù)量大量増加，每時每刻都在消耗著大量的石油資源。石油和煤炭的大量燃燒造成了地球上生態(tài)環(huán)境的日益惡化。人類想到了開發(fā)和利用可再生能源，太陽能、風能等可再生能源的開發(fā)和利用雖然能減少ニ氧化碳的排放，但由于種種原因，可再生能源占能源總用量的比例上升不快。近年來，美國開發(fā)頁巖氣的能源革命取得了成功，能滿足國內(nèi)很大一部分能源需求。
中國國土資源部的初歩調(diào)查顯示，中國擁有可采頁巖氣資源潛カ約25. I萬億立方米，從理論上說足以滿足中國今后兩個世紀的天然氣需求，中國的(技術(shù)可采)資源比美國多50%，遠高于美國的13. 6萬億立方米。中國現(xiàn)在已經(jīng)成為世界上最大的能源消費國，看到美國通過水力壓裂的方式開采頁巖氣資源，中國政府信心百倍，決定支持企業(yè)大力開采頁巖氣資源，從而改變中國目前過于依賴煤炭的能源結(jié)構(gòu)。中國的頁巖氣資源主要分布在人口稀少、交通不便的西部地區(qū)，開采頁巖氣需要用電カ來‘壓水驅(qū)氣’，可是在這些偏遠地區(qū)、架設(shè)高壓線由供電網(wǎng)長距離輸送電カ存在許多的困難，在一部分頁巖氣資源分布區(qū)，例如青海省、西藏自治區(qū)、四川的西部地區(qū)以及西北部分地區(qū)太陽能資源比較豐富，如何就地利用當?shù)氐奶柲苜Y源來解決大規(guī)模開采頁巖氣能源中所需要的電カ供應問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)灌水用水カ壓裂方式開采頁巖氣能源。近三年來，中國晶硅太陽能電池的生產(chǎn)能力已躍居全世界第一。中國制造的物美價廉的晶硅太陽能電池的產(chǎn)量已占全世界太陽能電池總產(chǎn)量的40%。中國晶硅光伏組件產(chǎn)量上升的速度也很快。然而，由于歐債危機和美國商務(wù)部對中國晶硅太陽能電池生產(chǎn)企業(yè)開展反補貼、反傾銷調(diào)查的影響，近一年來，中國晶硅太陽能電池的出ロ量迅速下降，中國光伏企業(yè)必須開拓國際、國內(nèi)兩個市場，必須向太陽能電池產(chǎn)品應用的終端市場要生機。目前，恰逢中國要在西部開發(fā)頁巖氣的良機，中國西部有一部分地區(qū)的太陽能資源比較豐富，可以利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)來向用水カ壓裂方式開采頁巖氣能源的エ業(yè)提供電力。中國西部的青藏高原和西北寧夏、甘肅、新疆境內(nèi)有不少終年積雪或冬季積雪的高原峻嶺，積雪融化聚集的水源地是中國長江、黃河許多河流的發(fā)源地。太陽能光伏提水技術(shù)、太陽能光伏灌水技術(shù)，太陽能光伏壓水技術(shù)均已成熟。中國已有部分光伏企業(yè)批量生產(chǎn)太陽能光伏水泵。中國西部有充足的淡水資源可供驅(qū)趕埋藏在地下頁巖氣層中的頁巖氣進入頁巖氣輸氣管道輸往中國中部、特別是中國東部的廣大地區(qū)。向城市和鄉(xiāng)村供應大量的頁巖氣的有益效果是利用清潔能源太陽能光伏發(fā)電提供電カ用‘壓水驅(qū)氣’的方式來開采地下頁巖氣，滿足大部分地區(qū)的大部分的能源需求，大幅度減少石油的進ロ，大幅度減少用于購買國外石油的外匯支出，大量減少目前能源結(jié)構(gòu)中對燃煤發(fā)電的過分依賴，大量減少ニ氧化碳的排放，明顯改善空氣質(zhì)量，保護生態(tài)環(huán)境。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
由太陽能電池I、導電線2、控制器3、逆變器4、分流器5、儲能電池6、水源地7、抽水管8、電灌站9、出水管10、壓水站11、壓水管12、壓水孔13、地表層14、地下頁巖氣層15、地下水層16、頁巖氣集聚區(qū)17、出氣管18、頁巖氣加壓站19、頁巖氣輸氣管道20共同組成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)灌水用水カ壓裂方式開采頁巖氣能源；
在地面以上安裝太陽能電池I、導電線2、控制器3、逆變器4、分流器5、儲能電池6 ;在水源地7附近的岸上安裝電灌站9、壓水站11，在電灌站9與水源地7之間安裝與電灌站9連通的抽水管8，在電灌站9與壓水站11之間安裝出水管10，在壓水站11向下的地面以下 的地表層14、地下頁巖氣層15、地下水層16中安裝壓水管12、壓水孔13 ;在地下頁巖氣層15中的頁巖氣集聚區(qū)17的上方安裝出氣管18，在出氣管18的上方安裝頁巖氣加壓站19，在頁巖氣加壓站19的上方安裝頁巖氣輸氣管道20 ；
太陽能電池I通過導電線2與控制器3連接，控制器3通過導電線2與儲能電池6連接，控制器3通過導電線2與逆變器4連接，逆變器4通過導電線2與分流器5連接，分流器5通過導電線2與電灌站9連接，分流器5通過導電線2與壓水站11連接并相通，分流器5通過導電線2與頁巖氣加壓站19連接并相通；從電灌站9伸出的抽水管8伸入水源地7的地表水層中，電灌站9通過出水管10與壓水站11連接并相通，壓水站11通過壓水管12與壓水孔13連接并相通；頁巖氣集聚區(qū)17通過出氣管18與頁巖氣加壓站19連接并相通，頁巖氣加壓站19與頁巖氣輸氣管道20連接并相通。太陽能電池I是單晶硅太陽能電池或多晶硅太陽能電池或非晶硅薄膜太陽能電池或石墨烯太陽能電池或化合物太陽能電池或有機太陽能電池。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式太陽光照射太陽能電池產(chǎn)生電流，電流通過導電線輸入控制器進行調(diào)整、接著輸入逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，交流電輸入分流器后分別向電灌站、壓水站和頁巖氣加壓站供電，從控制器輸出的直流電也可以輸入儲能電池儲存。電灌站從水源地取水經(jīng)抽水管、出水管，輸入壓水站加壓，加壓后的水流經(jīng)過壓水管、壓水孔向地下頁巖氣層注水，從壓水孔噴出的加壓水流用水カ壓裂方式將地下頁巖氣層中的頁巖氣驅(qū)趕到頁巖氣集聚區(qū)，從頁巖氣集聚區(qū)輸出的頁巖氣從出氣管輸入頁巖氣加壓站加壓后，從頁巖氣加壓站輸出的加壓頁巖氣經(jīng)過頁巖氣輸氣管道輸往各地的頁巖氣用戶。下面本發(fā)明將結(jié)合附圖中的實施例作進ー步描述
由太陽能電池1，導電線2、控制器3、逆變器4、分流器5、儲能電池6、水源地7、抽水管8、電灌站9、出水管10、壓水站11、壓水管12、壓水孔13、地表層14、地下頁巖氣層15、地下水層16、頁巖氣集聚區(qū)17、出氣管18、頁巖氣加壓站19、頁巖氣輸氣管道20共同組成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)灌水用水カ壓裂方式開采頁巖氣能源；
在地面以上安裝太陽能電池I、導電線2、控制器3、逆變器4、分流器5、儲能電池6 ;在水源地7附近的岸上安裝電灌站9、壓水站11，在電灌站9與水源地7之間安裝與電灌站9連通的抽水管8，在電灌站9與壓水站11之間安裝出水管10，在壓水站11向下的地面以下的地表層14、地下頁巖氣層15、地下水層16中安裝壓水管12、壓水孔13 ;在地下頁巖氣層15中的頁巖氣集聚區(qū)17的上方安裝出氣管18，在出氣管18的上方安裝頁巖氣加壓站19，在頁巖氣加壓站19的上方安裝頁巖氣輸氣管道20 ；
太陽能電池I通過導電線2與控制器3連接，控制器3通過 導電線2與儲能電池6連接，控制器3通過導電線2與逆變器4連接，逆變器4通過導電線2與分流器5連接，分流器5通過導電線2與電灌站9連接，分流器5通過導電線2與壓水站11連接并相通，分流器5通過導電線2與頁巖氣加壓站9連接并相通；從電灌站9伸出的抽水管8伸入水源地7的地表水層中，電灌站9通過出水管10與壓水站11連接并相通，壓水站11通過壓水管12與壓水孔13連接并相通；頁巖氣集聚區(qū)17通過出氣管18與頁巖氣加壓站19連接并相通，頁巖氣加壓站19與頁巖氣輸氣管道20連接并相通。太陽能電池I是單晶硅太陽能電池或多晶硅太陽能電池或非晶硅薄膜太陽能電池或石墨烯太陽能電池或化合物太陽能電池或有機太陽能電池。太陽光照射太陽能電池I產(chǎn)生直流電，直流電通過導電線2輸入控制器3進行調(diào)整、接著輸入逆變器4轉(zhuǎn)換成交流電，直流電也可以通過導電線2輸入儲能電池6儲存電能。從逆變器4輸出的交流電通過導電線2輸入分流器5進行分流。交流電分流后用于三個部分①，從分流器5輸出的交流電通過導電線2輸入電灌站9，向電灌站9供電，從水源地7通過抽水管8抽取清潔水流輸入電灌站9，從電灌站9輸出的水流通過出水管10輸往壓水站11，分流后的第一部分用電量用于電灌站9的抽進水流和輸出水流，從分流器5輸出的交流電通過導電線2輸入壓水站11，在壓水站11內(nèi)，對從電灌站9通過出水管10輸入壓水站11的清潔水流進行加壓，増加壓カ后的清潔水流從壓水站11通過壓水管12輸往壓水孔13，從壓水孔13噴射出加壓水流，分流后的第二部分用電量用于增加水流的壓カ；③，從壓水孔13噴向地下頁巖氣層15的加壓水流，有效驅(qū)趕頁巖氣層15中的頁巖氣進入頁巖氣集聚區(qū)17，從頁巖氣集聚區(qū)17輸出的頁巖氣通過出氣管18輸入頁巖氣加壓站19，在頁巖氣加壓站19內(nèi)對頁巖氣進行加壓，交流電分流后的第三部分用電量用于對頁巖氣進行加壓，從頁巖氣加壓站19輸出的加壓頁巖氣輸入頁巖氣輸氣管道，接著輸往頁巖氣供氣網(wǎng)連接的供氣城市和供氣家庭?，F(xiàn)舉出實施例如下
實施例一
太陽光照射光電轉(zhuǎn)換效率達到20%的單晶硅太陽能電池產(chǎn)生直流電，直流電通過導電線輸入控制器進行調(diào)整、接著輸入逆變器內(nèi)轉(zhuǎn)換成交流電，交流電輸入分流器分流后分別向電灌站、壓水站和頁巖氣加壓站供電，從控制器輸出的直流電也可以輸入儲能電池儲存電能。電灌站的水管伸入水源地抽水進站，從電灌站輸出的水流經(jīng)出水管輸入壓水站加壓，加壓后的水流經(jīng)過壓水管、壓水孔向地下頁巖氣層注水，從壓水孔噴出的加壓水流用水力壓裂方式將地下頁巖氣層中的頁巖氣驅(qū)趕到頁巖氣聚集區(qū)，從頁巖氣聚集區(qū)輸出的頁巖氣從出氣管輸入頁巖氣加壓站加壓后，從頁巖氣加壓站輸出的加壓頁巖氣通過輸氣管道輸往頁巖氣供氣管網(wǎng)連通的供氣城市和供氣家庭。實施例ニ
太陽光照射光電轉(zhuǎn)換效率達到18%的多晶硅太陽能電池產(chǎn)生直流電，直流電通過導電線輸入控制器進行調(diào)整、接著輸入逆變器內(nèi)轉(zhuǎn)換成交流電，交流電輸入分流器分流后分別向電灌站、壓水站和頁巖氣加壓站供電， 從控制器輸出的直流電也可以輸入儲能電池儲存電能。電灌站的水管伸入水源地抽水進站，從電灌站輸出的水流經(jīng)出水管輸入壓水站加壓，加壓后的水流經(jīng)過壓水管、壓水孔向地下頁巖氣層注水，從壓水孔噴出的加壓水流用水力壓裂方式將地下頁巖氣層中的頁巖氣驅(qū)趕到頁巖氣聚集區(qū)，從頁巖氣聚集區(qū)輸出的頁巖氣從出氣管輸入頁巖氣加壓站加壓后，從頁巖氣加壓站輸出的加壓頁巖氣通過輸氣管道輸往頁巖氣供氣管網(wǎng)連通的供氣城市和供氣家庭。
權(quán)利要求
1.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)灌水用水力壓裂方式開采頁巖氣能源，其特征是，由太陽能電池(I)、導電線(2)、控制器(3)、逆變器(4)、分流器(5)、儲能電池(6)、水源地(7)、抽水管(8)、電灌站(9)、出水管(10)、壓水站(11)、壓水管(12)、壓水孔(13)、地表層(14)、地下頁巖氣層(15)、地下水層(16)、頁巖氣集聚區(qū)(17)、出氣管(18)、頁巖氣加壓站(19)、頁巖氣輸氣管道(20)共同組成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)灌水用水力壓裂方式開采頁巖氣能源； 在地面以上安裝太陽能電池(I)、導電線(2)、控制器(3)、逆變器(4)、分流器(5)、儲能電池6);在水源地(7)附近的岸上安裝電灌站(9)、壓水站(11)，在電灌站(9)與水源地(7 )之間安裝與電灌站(9 )連通的抽水管(8 )，在電灌站(9 )與壓水站(11)之間安裝出水管(10)，在壓水站(11)向下的地面以下的地表層(14)、地下頁巖氣層(15)、地下水層(16)中安裝壓水管(12)、壓水孔(13);在地下頁巖氣層(15)中的頁巖氣集聚區(qū)(17)的上方安裝出氣管(18)，在出氣管(18)的上方安裝頁巖氣加壓站(19)，在頁巖氣加壓站(19)的上方安裝頁巖氣輸氣管道(20)； 太陽能電池(I)通過導電線(2)與控制器(3)連接，控制器(3)通過導電線(2)與儲能電池(6)連接，控制器(3)通過導電線(2)與逆變器(4)連接，逆變器(4)通過導電線(2)與分流器(5)連接，分流器(5)通過導電線(2)與電灌站(9)連接，分流器(5)通過導電線(2)與壓水站(11)連接，分流器(5 )通過導電線(2 )與頁巖氣加壓站(19 )連接；從電灌站(9 )伸出的抽水管(8)伸入水源地(7)的地表水層中，電灌站(9)通過出水管(10)與壓水站(11)連接并相通，壓水站(11)通過壓水管(12)與壓水孔(13)連接并相通；頁巖氣集聚區(qū)(17)通過出氣管(18)與頁巖氣加壓站(19)連接并相通，頁巖氣加壓站(19)與頁巖氣輸氣管道(20)連接并相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)灌水用水力壓裂方式開采頁巖氣能源，其特征是，所述的太陽能電池(I)是單晶硅太陽能電池或多晶硅太陽能電池或非晶硅薄膜太陽能電池或石墨烯太陽能電池或化合物太陽能電池或有機太陽能電池。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)灌水用水力壓裂方式開采頁巖氣能源，屬于新能源應用技術(shù)領(lǐng)域。太陽光照射太陽能電池產(chǎn)生電流，電流通過導電線輸入控制器進行調(diào)整、接著輸入逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，交流電輸入分流器后分別向電灌站、壓水站和頁巖氣加壓站供電，從控制器輸出的直流電也可以輸入儲能電池儲存。電灌站從水源地取水經(jīng)抽水管、出水管，輸入壓水站加壓，加壓后的水流經(jīng)過壓水管、壓水孔向地下頁巖氣層注水，從壓水孔噴出的加壓水流用水力壓裂方式將地下頁巖氣層中的頁巖氣驅(qū)趕到頁巖氣集聚區(qū)，從頁巖氣集聚區(qū)輸出的頁巖氣從出氣管輸入頁巖氣加壓站加壓后，從頁巖氣加壓站輸出的加壓頁巖氣經(jīng)過頁巖氣輸氣管道輸往各地的頁巖氣用戶。
文檔編號H02J7/00GK102704896SQ201210198379
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月16日
發(fā)明者繆同春 申請人:無錫同春新能源科技有限公司