海水立體發電系統的製作方法

2023-07-31 11:15:16

海水立體發電系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種海水立體發電系統，包括一個封閉結構的機倉和發電機/發電機組，機倉的頂板上相通連接有用於將機倉內空間與機倉外大氣接通的第一氣管，機倉內設有發電設備平臺，發電機/發電機組安裝於發電設備平臺上，發電機/發電機組的輸出電力通過電纜引出至機倉外，機倉位於長度方向的第一側壁的頂部設有入水口，入水口內側安裝有由控制器控制啟閉的進水閘門，機倉的與第一側壁相對的第二側壁的底部設有出水口，出水口內側安裝有出水閘門。本發明通過製造機倉並將其安裝於海、江或河的水域內或岸邊，利用自然條件下的海、江或河的水的勢能發電，使海、江、河成為取之不盡、用之不竭的天然動力源，能極大限度地開發利用成本低、汙染小的水電。
【專利說明】海水立體發電系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種發電系統，尤其涉及一種利用海、江、河的流水發電的海水立體發電系統。

【背景技術】
[0002]目前的電力系統中，火電依然佔據較大份額，這是因為水電的利用率依然不夠，而風電和核電等也各自存在一些技術或能源上的不足，導致成本高、汙染大的火電依然無法被完全替代。水電系統因其具有成本低、汙染小的優點，是理想的發電系統。但是，水電的動力源——河流存在一些自然條件的約束:為了提高水的勢能，需要儘量增大水的落差，現在採用的方式是建立攔河大壩形成水庫，從而在水庫的攔河壩位置形成足夠大的水深，將高位的水引至低位的發電機，由高落差、高勢能的水衝擊發電機的水輪，實現發電的目的。但建設水庫會淹沒大片區域，因此需要移民，而且水庫建設也非常費時費力，所以建設成本很高；另外，水庫建成後，因常年蓄水的大面積的水域會產生大量的水蒸氣，對水庫周圍的自然環境會造成一定影響。
[0003]海、江、河本來就有足夠的水深，水深大的達到幾千米，水深小的也很各易達到200米以上，如果能夠利用海、江、河的自然水源發電，則會擁有源源不斷的動力源，在枯水季節也有足夠的動力保障，從而可逐漸取代火電等高成本、高汙染的發電系統。本發明正是基於這個思路而研發。


【發明內容】

[0004]本發明的目的就在於為了解決上述問題而提供一種利用海、江、河的流水發電的海水立體發電系統。
[0005]本發明通過以下技術方案來實現上述目的:
[0006]—種海水立體發電系統,包括一個封閉結構的機倉和發電機/發電機組，所述機倉的深度為100?300米、長度為10?30米、寬度為4?16米，所述機倉的頂板上相通連接有用於將機倉內空間與機倉外大氣接通的第一氣管，所述機倉內距離倉底20米以上、50米以下的位置設有發電設備平臺，所述發電機/發電機組安裝於所述發電設備平臺上，所述發電機/發電機組的輸出電力通過電纜引出至所述機倉外，所述機倉上的第一側壁的頂部設有入水口，所述入水口內側安裝有由控制器控制啟閉的進水閘門，所述機倉上與所述第一側壁相對的第二側壁的底部設有出水口，所述出水口內側安裝有由控制器控制啟閉的出水閘門。
[0007]應用時，將本系統安裝於江、海或河的水域內或岸邊，若安裝在水域內，機倉位於水下，其具體深度位置根據需要而定，使機倉的入水口到出水口的方向為水流方向；若安裝在岸邊，機倉位於地面下靠近地面的位置，在地面開挖引水溝道將水引至入水口，並開挖隧道將出水口流出的水排至水域內。機倉的垂直高度讓入水口進入的水產生足夠大的勢能，衝擊發電機/發電機組的水輪，使發電機/發電機組發電；衝擊水輪後的水再排入水域內，從而在不用建設水庫的情況下利用了江、海或河的水動力發電。通過由控制器控制啟閉的進水閘門和出水閘門對進水時間和出水時間進行精確控制，實現發電和排水控制，其控制的設備和方法均為常規技術，在此不再贅述。第一氣管則使機倉內的氣壓與外界保持一致，在機倉內進水過程中排出氣體保證順利進水，在排水過程中保持氣壓以順利排水。上述「發電機/發電機組」指單臺的發電機或由多臺發電機組成的發電機組。
[0008]優選地，所述機倉的深度為200米、長度為20米、寬度為15米，所述發電設備平臺距離所述倉底30米，所述第一氣管的上端為「η」形。將第一氣管的上端設計為「η」形利於防止外界物質對機倉內的汙染和其它影響。
[0009]進一步，所述機倉的第一側壁上靠近所述入水口的內壁上安裝有引流管，所述引流管的入水前端與所述機倉的內壁密封連接，所述引流管的出水後端位於所述發電機/發電機組的水輪的正上方，所述引流管的前段內徑大於後段內徑，所述引流管的後段為「N」形虹吸管，所述引流管與所述第一氣管之間通過支氣管相通連接；所述機倉內位於所述出水口上方且靠近所述出水口的位置設有儲水平臺，所述儲水平臺上遠離所述出水口的位置安裝有「η」形水管，所述「η」形水管的入水前端與所述儲水平臺之間設有進水間隙，所述「η」形水管的出水後端穿過所述儲水平臺後置於所述儲水平臺的下方，所述「η」形水管的後段安裝有由控制器控制啟閉的排水閘門，所述機倉的倉底上方位於所述儲水平臺下方的空間為流水空間，所述流水空間內設有多個首尾相連的「ζ」形通道組成的流水通道，所述流水通道的入水端位於所述「η」形水管的出水後端的下方，所述流水通道的出水端與所述出水口相通，所述儲水平臺上安裝有用於將流水空間與機倉外大氣接通的第二氣管，所述第二氣管的上端穿過所述發電設備平臺和所述機倉的頂板。上述結構的目的是使進水和出水過程中都能形成虹吸現象，從而增加水壓，利於提高水動力的利用率，並增大水流出機倉前的動能，防止機倉外的流水倒灌。
[0010]為了進一步增大水流出機倉前的動能，所述流水通道的入水端高於出水端。
[0011]具體地，所述流水通道為水管；或者，所述流水通道由隔板將所述流水空間隔離而成。
[0012]為了防止外界物質對流水空間的汙染和其它影響，所述第二氣管的上端為「η」形。
[0013]根據需要，所述機倉固定安裝於海、江、河的水域底部，或安裝於海、江、河內的大型船隻底部，或安裝於海、江、河內的大型水母上；或安裝於岸邊或靠近岸邊的地面以下。
[0014]本發明的有益效果在於:
[0015]本發明通過製造機倉並將其安裝於海、江或河的水域內或岸邊或靠近岸邊的地面以下，利用自然條件下的海、江或河內的水的勢能發電，使海、江、河成為取之不盡、用之不竭的天然動力源，可以極大限度地開發利用成本低、汙染小的水電，並能夠取代成本高、汙染大的火電，為社會解決能源短缺、環境汙染的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發明所述海水立體發電系統的立體結構示意圖之一；
[0017]圖2是本發明所述海水立體發電系統的立體結構示意圖之二。

【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
[0019]下面以兩個實施例對本發明進行說明，其中，實施例1為框架式結構，主要目的是闡明海水立體發電系統的整體方案，實施例2為優選的具體結構，優化了部分局部結構。
[0020]實施例1:
[0021]如圖1所示，本發明提供了一種海水立體發電系統，包括一個封閉結構的機倉I和發電機6，機倉I的深度為H1+H2 = 200米、長度LI為20米、寬度L2為15米，機倉I的頂板上相通連接有用於將機倉I內的空間與機倉I外的大氣接通的第一氣管2，第一氣管2的上端為「η」形，機倉I內距離倉底的距離Η2為30米的位置設有發電設備平臺7，發電機6安裝於發電設備平臺7上，發電機6的輸出電力通過電纜10引出至機倉I外，機倉I上位於長度方向的第一側壁的頂部設有入水口 4，入水口 4的內側安裝有由控制器控制啟閉的進水閘門3，機倉I的與第一側壁相對的第二側壁的底部設有出水口 8，出水口 8的內側安裝有由控制器控制啟閉的出水閘門9。
[0022]上述機倉I可以這樣建造:在車間生產多根2米或更長的圓錐形鋼筋水泥柱扎入水底，在其上安裝機倉I的底板，底板由多塊鋼筋水泥板組合而成；倉壁在底板上層層疊加鋼筋水泥板，每層之間用密封膠墊密封，每層的鋼筋水泥板都在車間完成製造，用船形吊車吊裝；機倉I的頂板與底板形狀一致，也是先加工後吊裝。在安裝倉壁的鋼筋水泥板的過程中，還要安裝好發電設備平臺7和發電機6，發電設備平臺7也採用鋼筋水泥板。機倉I的製作和安裝，以及發電機的安裝還可用其它方法，比如，還可以將整個海水立體發電系統在車間全部加工好，或在岸邊全部組裝好，然後整體吊裝到海、江或河內的超級水母上，或者整體吊裝至大船如航母的底部安裝，這種情況則需要將氣管進行側位安裝，或與船隻內的空氣通道連通；這兩種安裝方式都為移動式，成為流動的發電系統。以上製造、組裝和安裝都能夠在現有技術基礎上完成，不是本發明的重點。
[0023]如圖1所示，應用時，將機倉I固定安裝於海、江或河的水域底部，或安裝於海、江、河內的大型船隻底部，或安裝於海、江、河內的大型水母上；或安裝於岸邊或靠近岸邊的地面以下。若安裝在水域內，機倉I位於水下，其具體深度位置根據需要而定，使機倉I的入水口 4到出水口 8的方向為水流方向；或者，整體吊裝至大型水母上或安裝於大船如航母的底部；若安裝在岸邊，機倉I位於地面下靠近地面的位置，在地面開挖引水溝道將水引至入水口 4，並開挖隧道將出水口 8流出的水排至海、江、河內。發電時，通過控制器控制進水閘門3開啟，海水或河水首先由入水口 4進入機倉I內，由上而下流下衝擊發電機6的水輪5，由於水流下的高度Hl達到170米，產生巨大的勢能，所以能衝擊水輪5持續旋轉，發電機6產生的電經電纜10送出至變電站。衝擊水輪5後的水先儲存於機倉I內的下部，待其高度快要到達發電設備平臺7的下表面時，通過控制器控制出水閘門9開啟，水順著海、江、河的水流的方向排放。進水閘門3和出水閘門9的啟閉根據需要由控制器精確控制，從而實現發電啟停、排水啟停的控制。
[0024]實施例2:
[0025]如圖2所示，本實施例在實施例1的基礎上進行局部結構優化，具體優化的結構為:
[0026]機倉I的第一側壁上靠近入水口 4的內壁上安裝有引流管12，引流管12的入水前端(即圖中的右端)與機倉I的內壁密封連接，引流管12的出水後端(即圖中的左端)位於發電機6的水輪5的正上方，引流管12的前段內徑大於後段內徑，引流管12的後段為「N」形虹吸管，引流管12與第一氣管2之間通過支氣管11相通連接；機倉I內位於出水口9的上方且靠近出水口 9的位置設有儲水平臺13，儲水平臺13上遠離出水口 9的位置安裝有「η」形水管14，「η」形水管14的入水前端(即圖中的上端)與儲水平臺13之間設有進水間隙(圖中未標記)，「η」形水管14的出水後端(即圖中的下端)穿過儲水平臺13後置於儲水平臺13的下方，「η」形水管14的後段安裝有由控制器控制啟閉的排水閘門15，機倉I的倉底上方位於儲水平臺13下方的空間為流水空間(圖中未標記)，流水空間內設有多個首尾相連的「ζ」形通道組成的流水通道16，流水通道16的入水端(圖中的右端)位於「η」形水管14的出水後端的下方，流水通道的出水端(圖中的左端)與出水口 8相通，流水通道16的入水端高於出水端，儲水平臺13上安裝有用於將流水空間與機倉I外的大氣接通的第二氣管17，第二氣管17的上端穿過發電設備平臺7和機倉I的頂板，第二氣管17的上端為「η」形。流水通道16由隔板將流水空間隔離而成，也可為水管。
[0027]發電時，通過控制器控制進水閘門3開啟，海水或河水首先由入水口 4進入引流管12內，由於引流管12的後段為「N」形虹吸管，所以水流會在形成虹吸效應後噴出引流管12，虹吸效應所需的大氣壓力由支氣管11和第一氣管2實現，在虹吸作用下，引流管12噴出的水的壓力比正常流下更大，所以提高了發電機6的發電效率。衝擊水輪5後的水先儲存於機倉I內儲水平臺13以上發電設備平臺7以下的空間內，待其高度快要到達發電設備平臺7的下表面時，通過控制器控制排水閘門15開啟，水在「η」形水管14內形成虹吸效應，然後由「η」形水管14的出口噴出，流入流水通道16內，經過較長距離的「ζ」形通道後，在快要達到出水口 8時，通過控制器控制出水閘門9開啟，高速流出的水流便衝出出水口 8，並順著海、江、河的水流的方向排放。
[0028]上述實施例1和實施例2中的發電機6也可以為發電機組。
[0029]上述實施例只是本發明的較佳實施例，並不是對本發明技術方案的限制，只要是不經過創造性勞動即可在上述實施例的基礎上實現的技術方案，均應視為落入本發明專利的權利保護範圍內。
【權利要求】
1.一種海水立體發電系統，其特徵在於:包括一個封閉結構的機倉和發電機/發電機組，所述機倉的深度為100?300米、長度為10?30米、寬度為4?16米，所述機倉的頂板上相通連接有用於將機倉內空間與機倉外大氣接通的第一氣管，所述機倉內距離倉底20米以上、50米以下的位置設有發電設備平臺，所述發電機/發電機組安裝於所述發電設備平臺上，所述發電機/發電機組的輸出電力通過電纜引出至所述機倉外，所述機倉上的第一側壁的頂部設有入水口，所述入水口內側安裝有由控制器控制啟閉的進水閘門，所述機倉上與所述第一側壁相對的第二側壁的底部設有出水口，所述出水口內側安裝有由控制器控制啟閉的出水閘門。
2.根據權利要求1所述的海水立體發電系統，其特徵在於:所述機倉的深度為200米、長度為20米、寬度為15米，所述發電設備平臺距離所述倉底30米，所述第一氣管的上端為「η，，形。
3.根據權利要求1或2所述的海水立體發電系統，其特徵在於:所述機倉的第一側壁上靠近所述入水口的內壁上安裝有引流管，所述引流管的入水前端與所述機倉的內壁密封連接，所述引流管的出水後端位於所述發電機/發電機組的水輪的正上方，所述引流管的前段內徑大於後段內徑，所述引流管的後段為「N」形虹吸管，所述引流管與所述第一氣管之間通過支氣管相通連接；所述機倉內位於所述出水口上方且靠近所述出水口的位置設有儲水平臺，所述儲水平臺上遠離所述出水口的位置安裝有「η」形水管，所述「η」形水管的入水前端與所述儲水平臺之間設有進水間隙，所述「η」形水管的出水後端穿過所述儲水平臺後置於所述儲水平臺的下方，所述「η」形水管的後段安裝有由控制器控制啟閉的排水閘門，所述機倉的倉底上方位於所述儲水平臺下方的空間為流水空間，所述流水空間內設有多個首尾相連的「ζ」形通道組成的流水通道，所述流水通道的入水端位於所述「η」形水管的出水後端的下方，所述流水通道的出水端與所述出水口相通，所述儲水平臺上安裝有用於將流水空間與機倉外大氣接通的第二氣管，所述第二氣管的上端穿過所述發電設備平臺和所述機倉的頂板。
4.根據權利要求3所述的海水立體發電系統，其特徵在於:所述流水通道的入水端高於出水端。
5.根據權利要求4所述的海水立體發電系統，其特徵在於:所述流水通道為水管；或者，所述流水通道由隔板將所述流水空間隔離而成。
6.根據權利要求3所述的海水立體發電系統，其特徵在於:所述流水通道為水管；或者，所述流水通道由隔板將所述流水空間隔離而成。
7.根據權利要求3所述的海水立體發電系統，其特徵在於:所述第二氣管的上端為「η」形。
8.根據權利要求1或2所述的海水立體發電系統，其特徵在於:所述機倉固定安裝於海、江、河的水域底部,或安裝於海、江、河內的大型船隻底部,或安裝於海、江、河內的大型水母上；或安裝於岸邊或靠近岸邊的地面以下。
【文檔編號】F03B13/10GK104295432SQ201410532138
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月24日 優先權日:2014年5月15日
【發明者】趙雪碸, 錢維忠, 雍濤, 錢夢圓, 趙泯淙 申請人:趙雪碸