CN102032092A - 多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统，它包括由多个单级的虹吸水力发电装置、配套的储水池和一个循环水管渠泵水系统组成。其特点是充分利用了多级虹管能大幅度提升水的位差，放大位能的奇特功能用于发电，用有限的水资源能发出无限的电，为人类用电开辟了一条取至不尽，用至不竭的新途径，解决了人类对能源的需求。在发电领域中，它具有比堤坝型重力流发电投入少效率高、比火力发电环保节能、比太阳能发电有保障、比风力发电稳定、比核电安全的优点。该系统结构简单，易于普及推广。

Description

多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统

(一)技术领域

本发明涉及一种多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统，它由多级虹吸水力发电装置级联而成，属水力发电技术领域。

(二)背景技术

目前，水力发电一般采用的发电装置是堤坝型单级重力流发电装置，也有少量采用单级虹吸水力发电装置的。单级水力发电装置存在着水资源没有充分利用的问题，所以发电效率不高，所发出的电能也少，更不可能实现水资源的循环利用，更没有发挥虹吸水流的作用。近期也看到有单级虹吸水循环的专利，其发电效率也不会高的，因为水循环抽水要耗一定的电量，作为单级的发电装置，积余的能量就不多了。

(三)发明内容

为了克服单级水力发电装置存在的不足，本发明提出了由多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统。该系统充分利用了多级虹管能大幅度提升水的位差，放大位能的奇特功能用于发电，用有限的水资源能发出无限的电。

本发明的目的是这样实现的：

一个多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统，由多个单级的虹吸水力发电装置、配套的储水池和一个循环水管渠泵水系统组成。其特点是多个单级的虹吸水力发电装置由虹管和水轮发电机组构成，虹管的入水口要高于虹管的出水口，多个单级的虹吸水力发电装置要使用同样的水轮发电机组和同样的虹管结构，虹管的出水口的直径要略小一点或设一个水阀控制，虹管的高度一般控制10米以内(因为在自然大气压下，从理论上，虹吸管能跨越10.336米的高度向外引流，虹吸管的最大直径可达10米。)，每级虹吸水力发电装置之间要有一定的水位差，这个水位差的高度可根据所发电量和使用级数以及工作现场而定，虹管越粗和级数越多，发电效率就越高；配套的储水池可使用同样体积的水池，水池的长宽高一般要大于虹管的直径很多，并且做成可密封型的，储水池的一端与单级的虹吸水力发电装置进水管连接，另一端与单级的虹吸水力发电装置的出水管相连；一个循环水管渠泵水系统主要将最后一级的虹吸水力发电装置储水池里的水引导到第一级的虹吸水力发电装置的下方位置，再由水泵将水抽到第一级虹吸水力发电装置的储水池进入虹管发电，以实现循环水发电。

本发明具有的有益效果是：

一个正常运行的多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统，用有限水资源就可以发出无限的电能。由于水力发电的技术成熟，水循环发电系统又不受地理环境的影响，所以容易普及推广。在发电领域中，该系统具有比堤坝型重力流发电具有投入少效率高、比火力发电环保障节能，比太阳能发电有保障，比风力发电稳定，比核电安全等优点。

(四)具体实施方式

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一个多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统。它由多个单级的虹吸水力发电装置、配套的储水池和一个循环水管渠泵水系统组成。其特点是多个单级的虹吸水力发电装置使用同样的水轮发电机组和同样的虹管结构，虹管的出水口的直小一点或设一个水阀控制。虹管的高度控制在10米以内。在每级虹吸水力发电装置之间要有一定的水位差，这个水位差的高度可根据所发电量和需用级数以及工作现场而定，虹管越粗和级数越多，发电效率就越高；配套的储水池可使用同样体积的水池，水池的长宽高要大于虹管的直径，并且可做成密封型的，储水池的一端与单级的虹吸水力发电装置进水管连接，另一端与单级的虹吸水力发电装置的出水管相连；一个循环水管渠泵水系统主要将最后一级的虹吸水力发电装置储水池里的水引导到第一级的虹吸水力发电装置的水平位置，再由水泵将水抽到第一级虹吸水力发电装置的储水池进入虹管发电，以实现循环水发电。

多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统的工作过程：对于大中型的多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统的启动，一般用外电启动比较方便，但要根据虹吸发电所需水流量，用一台或一台以上的抽水机把低水源抽到第一级虹吸水力发电装置储水池就行，靠给第一级储水池的水加压后，水就自动从第一级开始一级一级地流到最后一级，使每级的虹吸发电机组开始发电，开始的发电量是不大的，这时虹管中水的流速由重力流决定的。为了发挥虹管的虹吸流的作用，就要把每级的储水池的密封盖打开，依次使每级多形成虹吸流，以虹吸流发电，这时每级虹吸水力发电装置就能发出最大的电能来。然后切断外电，用自发电的部分来替代，就形成了水循环发电系统，此时把每级发电机所发的电外接或接入电网就可以使用了。

对于一个小型的多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统的启动，一般可采取人工启动方式，在第一级虹吸水力发电装置前安装一个高位的水池，装满足够启动所需的水，将高位的水池连接到第一级的储水池放水即可启动。水就自动从第一级开始一级一级地流到最后一级，使每级的虹吸发电机组开始发电，开始的发电量是不大的，这时虹管中流动水的流速为重力流，为了发挥虹管的虹吸流的作用，就要把每级的储水池的密封盖打开，依次使每级多形成虹吸流，以虹吸流发电，这时每级虹吸水力发电装置就能发出最大的电能来。启动后用自发电的抽水泵抽水到第一级储水池，以形成水循环的正常发电。

假设有一个水位差为10米的水力发电环境，以往只能用一台水力发电装置发电，所以只能获得一台水力发电装置所发的电量。现在可采用多级虹吸水力发电装置级联发电，它就可用多台水力发电机来发电，可以获得多台发电机所发的电，所以发电量就大，效率就高。

我们设定每级虹吸水力发电装置的水位差为1米，对于一个水位差为10米的水力发电环境，就可以设计为9级虹吸水力发电装置级联进行发电，其发电量就增加了9倍。这是因为在大气常压下，每级虹吸水力发电装置可提升水位最高为10.336米，就按10米计算，每级虹吸水力发电装置就能提升水位10米，9级虹吸水力发电装置就可提升水位9个10米，即相当于水位提升了90米，将原来设定的水位差为10米的水力发电环境，变为了水位差为90米的水力发电环境，这就是采用虹吸流发电能具有放大位能的功能，所以发电量也就增加了9倍。

这是多级虹吸水力发电装置组成水不循环发电系统情况，或称开环式的多级虹吸水力发电装置组成水循环的发电系统，由于这种系统水不循环，系统不需要抽水，系统也不耗电，这时这个系统的发电量可获得最大，但它要消耗水资源，多级虹吸水力发电装置组成水不循环发电系统适用于有水库的发电环境。

如果考虑水的循环使用，也就是在不耗水的情况下发电，我们就采用多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统，多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统的发电量与多级虹吸水力发电装置组成水不循环发电系统所发的电是一样的。我们也将多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统设定为9级，即用9个虹吸水力发电装置级联进行发电，9级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统发的电总量也是单级虹吸水力发电装置发电的9倍。由于要采用水循环发电方式，即要将经9级虹吸水力发电装置级联发电后流出的水，也就是从第9级虹吸水力发电装置流出的水，用抽水机抽回到10米高的第一级虹吸水力发电装置的储水池里，需要自耗一部分电力，这时9级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统发出的总电量要减去抽水机所用的电量。对于一个水位差为10米的水力发电环境来说，根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，抽水机抽水到10米高所用的电量，就应该等于水从10米高处下落所发的电量，由于我们将单级虹吸水力发电装置发电的虹管设计高度也为10米，一个10米高的虹管的虹吸水力发电装置所发的电就应该等于抽水机把水抽到10米高时所用的电，所以在理想情况下一个9级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统发出的电等于单级虹吸水力发电装置发电量的9倍，减去用于抽水所耗的电量，正好减去由一级虹吸水力发电装置发电量，因此9级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统能对外的供电量为虹吸水力发电装置8倍。比多级虹吸水力发电装置组成水不循环发电系统少数1倍的电量。但它提高了水的利用率，在保护水资源的情况下做到了发更多的电。实际上，虹管不可能设到10米高，而抽水所用的电量要略大一点，总发电量也接近8且不耗水资源。这就是虹吸只作功不损耗能量，为人类带来光明。

为了保证系统能正常运行，考虑到水有气化的损耗，还需要定期给每级的储水池补充水，以保证虹吸水力发电的正常的运行及发电。

更重要的是，这种多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统，它可以根据需要设计成微型、小型、中型、大型以及特大型发电系统，只要在虹管高度不超过10米的条件下，它具有以下特点：一是可以任意选择虹管的高度；二是任意选择虹管的直径大小；三是级数可任意选择；四是大小系统可相互组合，小系统可以为大系统提供电能；五是系统可并联使用组成更大的并网发电系统。这个系统发明，对水资源的利用来说，发生了一个从量变到质变的飞跃。合理使用这个系统，可以满足人类所有用电的要求。为人类用电开辟了一条取至不尽，用至不竭的新途径。

Claims (3)

1.一种多级虹吸水力发电装置组成水循环永动发电系统，其特征在于：它包括由多级虹吸水力发电装置、配套的储水池和一个循环水管渠泵水系统组成。

2.根据权利要求1所述的一种多级虹吸水力发电装置组成水循环永动发电系统，其特征在于：多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统，它包括由多级虹吸水力发电装置、配套的储水池和水源组成。

3.根据权利要求1或2所述的一种多级虹吸水力发电装置组成水循环永动发电系统，其特征在于：虹吸水力发电装置，它包括虹管和水轮发电机，虹管的出水口的直径要略小一点或在出水口设一个水阀控制。