圍氣式潮汐發電的方法及專用裝置製造方法
2023-06-02 17:04:56
圍氣式潮汐發電的方法及專用裝置製造方法
【專利摘要】一種潮汐發電的方法及專用裝置，它是根據最低和最高潮海平面，設計建設多根立於海底的立柱，然後以立柱為支撐體固定建設一敞底的氣箱。在氣箱靠海岸一邊的上端開設一個或多個空氣出入口，氣箱通過出入口與帶有兩分支的通風管相連接，通風管兩分支再與風力發電機及大氣相連通。漲或落潮時，海水擠壓或倒吸氣箱內的空氣，在通風管內形成快速氣流，通過設置在通風管內控制閥和止回閥的自動控制，氣流始終單向通過風力發電機，從而實現潮汐發電。本發明潮汐發電專用裝置採用圍氣的辦法進行潮汐發電，突破了傳統的堤壩圍水式潮汐發電方法，近海岸有潮差的地方均可建設，建設施工容易，成本較低，且發電設備也不受海水腐蝕，具有較強的適用推廣價值。
【專利說明】圍氣式潮汐發電的方法及專用裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種潮汐發電的方法及專用裝置，屬發電領域。
【背景技術】
[0002]隨著核原料和石油資源的日暫枯竭，發展可再生能源成為各國能源安全戰略的重要組成部分，而利用太陽能和海洋能發電是兩個最重要的發展方向。目前，利用海洋能發電主要有以下四種方法:一是利用洋流發電；二是利用海浪發電；三是利用溫差發電；四是利用潮汐發電，而最具有發展前景的是潮汐發電。潮水每日漲落，周而復始，能源取之不盡，用之不竭，且很少受氣候、水文等自然因素的影響，也不存在豐、枯水年和豐、枯水期。潮汐能是一種清潔、不汙染環境、也不影響生態平衡的可再生能源。
[0003]但目前，運用於實際的潮汐發電，大都為堤壩式，即採用建堤壩圍水的辦法，形成水位差，利用水推動水輪機，而帶動發電機進行潮汐發電。這種堤壩圍水式潮汐發電的方法存在著以下一些缺點:1、必須選擇潮差大，同時具有較大蓄水能力的海灣、河流或瀉湖建設堤壩圍水，因此，適合建設的地點極少極少，而對於大量敞開式的海區和離岸較遠較深的海區建設堤壩成本太大，因此，即使潮差較大，也只能「望潮心嘆」 ；2、水深壩長，地基處理、施工及防淤極為困難，造價高投資成本極大；3、堤壩圍水式潮汐發電為低水頭、大流量的發電形式，水輪機體積大，耗鋼量多，同時，浸泡於海水中，海水、海生物對金屬結構物有腐蝕和粘汙作用，防腐防粘困難。
[0004]申請號為200610032940.4，
【公開日】為2007年7月18日所公開的氣流式潮汐發電的方法及專用裝置，雖然是非堤壩式潮汐發電，採用圍氣的辦法進行潮汐發電，可解決選址等問題，但依然存在以下較大的不足:I，只建一氣腔而無立柱支撐固定，氣腔只會像船一樣隨潮水漲落而上升和下降，而不能壓縮和倒吸氣腔內空氣，缺少立柱這個必要的技術特徵，嚴格來講不能進行潮汐發電，而建設固定氣腔的立柱遠比建設氣腔要難、成本要大；2，將風力發電機組建設安裝在海上平臺上，除海上建設平臺困難外，建設成本也大；3、氣道中設置多組風力發電機組，風力的利用效率雖能提高一點，但不能提高多少，而單機效率大降，只能是大大增加了購機成本，得不償失。4、發電時氣流方向的控制均為非自動控制，操作極為不便。
【發明內容】
[0005]為克服以上潮汐發電方法及專用裝置的不足，本發明提供一種結構簡單、建設施工容易、造價較低、操作方便、在近海岸有一定潮差的地方均可建設的潮汐發電的方法及專用裝置。它是在具有一定潮差的海域，根據最低和最高潮海平面之間的落差，設計建設多根立於海底的立柱，然後以立柱為支撐體固定建設一能利用潮水的漲落吞吐空氣的敞底氣箱。在氣箱靠海岸一邊的上端開設一個或多個空氣出入口，氣箱通過空氣出入口與帶有兩分支管的通風管相連接，通風管的兩分支管再與安裝在海岸上的一組風力發電機及大氣相連通。通風管內設置有一空氣控制閥和四個空氣止回閥，當漲潮或落潮時，氣箱內的海水擠壓或倒吸氣箱內的空氣，在通風管內形成快速氣流，通過設置在通風管內的空氣控制閥和空氣止回閥的自動控制，使氣流始終單向通過風力發電機，從而帶動風力發電機實現潮汐發電。
[0006]本發明的有益效果是:1、選址容易，近海岸有一定潮差的地方均可建設本潮汐發電專用裝置。2、結構簡單、建造容易、成本較低。3、發電機組安裝在海岸上，建設安裝容易，同時，設備不受海水腐蝕，使用壽命長、維修方便。4、可因勢利用海岸或小的島礁順勢而建，能大大降低建設成本。5、建設規模不受限制。擴大建設規模時，可增加新的發電機組，也可不增加新的發電機組，而僅增建立柱、擴大氣箱、降低發電水位差、延長發電時間即可。6、視條件還可與太陽能發電或海洋養殖同體而建，可一舉多得。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]附圖1為本發明的潮汐發電專用裝置結構示意圖
[0008]附圖2為本發明的通風管結構示意圖
[0009]附圖1、2中序號:立柱I ;氣箱2 ;通風管3 ;風力發電機4 ;進出風口 5 ;通風管分支(6、7);硬體立柱8 ;沉塊9 ;拉索10 ;浮體11 ;支撐杆12 ;雨水導流管13 ;最低潮海平面14 ;最高潮海平面15 ;空氣控制閥H);空氣止回閥F1、F2、F3、F4。
【具體實施方式】
[0010]現結合說明書附圖，對本發明進行進一步的說明:
[0011]建設本發明所述的潮汐發電裝置:先在具有一定潮差的海域，設計建設多根立於海底的立柱I。建設立柱I時，較淺海域，可建設立於海底的鋼筋混凝土硬體立柱8 (若能利用海岸或島礁更好，建造成本會更低)；較深海域建設鋼筋混凝土立柱困難時，則建設由沉入海底的沉塊9拉住拉索10，拉索10拉住浮體11，浮體11上再安裝支撐杆12所形成的相對固定的軟體立柱。
[0012]為方便海上建設，拉索10為外包有防腐材料的鋼索；為使浮體11能產生較大的浮力又具有較強的抗壓和抗拉能力，浮體11為塑料材料製造而成，內填有輕型材料的實心箱體；浮體11略高於最低潮海平面14。沉塊9重量和拉索10抗拉強度大小的設計，以漲潮發電時沉塊9不被拉起、拉索10不被拉斷為準。浮體11產生浮力大小的設計，以落潮發電時拉索10始終存在一定拉力，浮體11不下沉為準。
[0013]立柱I建設好後，以立柱I為支撐體固定建設一個敞底的氣箱2。氣箱2底部不高於落潮時最低潮海平面14，頂部不低於漲潮時的最高潮海平面15。為減輕氣箱2重量、降低建造成本和易於安裝，氣箱2四周由多塊塑料板拼接而成(拼接時可採用熱塑或螺絲或膠水的等辦法進行拼接)，而氣箱2頂部則由能防海水腐蝕、不透氣的帆布或塑料膜(為增加抗拉能力，帆布或塑料膜中可加鋼絲)材料建設而成。為防氣箱2頂遭雨水集壓垮塌，還設置安裝有雨水導流管13，雨水導流管13上端開口於氣箱2頂，下端始終沒入海水中，為方便固定，雨水導流管13可順支撐杆12而下安裝或與之同體。
[0014]在氣箱2靠海岸一邊的上端開設一個或多個空氣出入口 5，每個空氣出入口 5與一通風管3相連接，通風管3帶有兩分支出、7)，兩分支(6、7)再與安裝在海岸上的一組風力發電機4及大氣相連通。通風管3內設置有空氣控制閥H)和空氣止回閥F1、F2、F3、F4，自動控制氣流始終單向通過風力發電機4。建設安裝在海岸之上的風力發電機4，建廠房加以保護和管理。
[0015]本發明的潮汐發電專用裝置潮汐發電的實現。
[0016]漲潮時先關閉空氣控制閥F0，隨潮水的不斷上漲，氣箱2內外水位差越來越大(水位內低外高)，氣箱2內空氣壓強越來越大，當水位差增大，氣箱2內空氣與外大氣壓強差滿足設計發電要求時，打開空氣控制閥H)，海水活塞樣擠壓氣箱2內的空氣，由於內外壓差，空氣止回閥Fl和F3自動開啟，空氣止回閥F2和F4自動關閉，氣流通過通風管3，經H)、分支6、F1進入風力發電機4，然後經F3通過分支7進入大氣,從而帶動風力發電4實現漲潮發電。
[0017]落潮時先關閉空氣控制閥H)，隨潮水的不斷下降，氣箱2內外水位差越來越大(水位內高外低)，氣箱2內空氣壓強減小，當水位差增大，大氣與氣箱2內空氣壓強差滿足設計發電要求時，打開空氣控制閥H)，海水活塞樣倒吸氣箱2內的空氣，由於內外壓差，空氣止回閥Fl和F3自動關閉，空氣止回閥F2和F4自動開啟，大氣中的空氣通過分支6、經F2進入風力發電機4，經分支7、F4、H)和空氣出入口 5進入氣箱2內，而帶動風力發電機4實現落潮發電。
[0018]一般空氣出入口 5設計為多個，每個空氣出入口 5分管一組風力發電機4。通過調節風力發電機4開啟的數量和空氣控制閥H)的通風量，可適應潮水上漲或下降的不同速度，實現平穩發電。當只有一組風力發電機4工作，水位差仍不滿足發電要求時，可暫時關閉H)，等水位差再次達到發電要求時，再打開H)繼續發電即可。
[0019]有條件擴大建設規模時，可增加新的空氣出入口 5和新的發電機4，也可不增加，而僅增建立柱1、水平擴大氣箱2、降低發電水位差、延長發電時間即可。
[0020]本發明的潮汐發電專用裝置在颱風影響較小的海域，可與太陽能發電裝置同體而建，也還可以與海洋養殖場同體而建，可一舉多得。與海洋養殖場同建時，在氣箱2上端開多個能關閉可供工作人員進出的門即可，也可利用進出風口，使之兼作進出門之用，其工作時間為落潮時的平潮期。
[0021]本發明的潮汐發電專用裝置所發電量的大小與所圍海域面積和潮差相等的堤壩圍水式潮汐發電基本相當。如果能利用無葉風力發電機(特斯拉)提高發電效率，將有可能超過堤壩圍水式潮汐發電的發電量。沿海地區有一定潮差的地方均可建設本發明的潮汐發電專用裝置，且規模無限，大規模建設可逐步化解沿海地區高用電而少產電，需從內陸遠距離輸送的矛盾。本發明的潮汐發電專用裝置具有較強的適用推廣價值，並能實現較大的經濟效益。
【權利要求】
1.一種潮汐發電的方法，其特徵是:它是在具有一定潮差的海域，根據最低和最高潮海平面之間的落差，設計建設多根立於海底的立柱，然後以立柱為支撐體固定建設一能利用潮水的漲落吞吐空氣的敞底氣箱；氣箱的上端開有空氣出入口，氣箱通過空氣出入口與帶有兩分支的通風管相連接，通風管的兩分支再與風力發電機及大氣相連通；當漲潮或落潮時，海水擠壓或倒吸氣箱內的空氣，在通風管內形成快速氣流，通過設置在通風管內的空氣控制閥和四個空氣止回閥的自動控制，氣流始終單向通過風力發電機，從而帶動風力發電機實現潮汐發電。
2.一種實現權利要求1所述潮汐發電方法的專用裝置，其特徵是:它由立柱(I)、氣箱(2)、通風管(3)和風力發電機(4)組成；所述氣箱(2)是以立於海底的多根立柱(I)為支撐體固定建設的敞底箱體；所述氣箱(2)通過開設在其上端的空氣出入口(5)與通風管(3)相連接，通風管(3)帶有兩分支出、7)，兩分支(6、7)再與風力發電機(4)及大氣相連通；通風管(3)內設置有空氣控制閥(FO)和空氣止回閥(F1、F2、F3、F4);當漲潮或落潮時，海水擠壓或倒吸氣箱(2)內的空氣，在通風管(3)內形成快速氣流，通過設置在通風管(3)內的空氣控制閥(FO)和空氣止回閥(F1、F2、F3、F4)的自動控制，使氣流始終單向通過風力發電機(4)，從而帶動風力發電機(4)實現潮汐發電。
3.根據權利要求(2)所述的立柱(I)，其特徵是:立柱(I)為下端立於海底的鋼筋混凝土硬體立柱(8)。
4.根據權利要求2所述的立柱(I)，其特徵是:立柱⑴為由置於海床上的沉塊(9)拉住拉索(10)，再由拉索(10)拉住浮體(11)，浮體(11)上安裝撐杆(12)所形成的軟體立柱。
5.根據權利要求2所述的專用裝置，其特徵是:還設置有雨水導流管(13)。
6.根據權利要求2所述的空氣出入口(5)，其特徵是:空氣出入口(5)為一個或多個，每個空氣出入口(5)分管一組風力發電機(4)。
【文檔編號】F03D9/00GK103670893SQ201210323750
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月28日 優先權日:2012年8月28日
【發明者】陳韜 申請人:陳韜