CN103216380A - 筑坝式潮流能发电系统 - Google Patents

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Abstract

一种筑坝式潮流能发电系统，集观光与发电为一体的综合系统。这种筑坝式潮流能发电系统利用一水坝的一端连接海岸线，在涨潮落潮时水坝的坝体两侧存在潮流落差，坝体的低潮位线1米以下设有多个坝体涵洞，在坝体涵洞内从取水口起依次设有第一级导流器、第二级导流器和水轮发电机组，在坝体上一侧布置光伏发电板和风力发电机组，另一侧为供观光用的主干道，所述水轮发电机组、光伏发电板和风力发电机组与坝体上控制室中的变电整流装置进行电连接。该发电系统考虑到沿着海岸线在涨潮落潮时存在潮流落差，充分利用坝体的有利条件，综合利用潮流能、风能和太阳能。

Description

筑坝式潮流能发电系统
技术领域
一种筑坝式潮流能发电系统，集观光与发电为一体的综合系统。
背景技术
近年来潮流能发电被许多国家重视，我国潮流能资源非常丰富，开发利用潮流能能够改善我国的能源结构。但是目前对于潮流能的利用大部分局限在不需要筑坝蓄水的潮流能水轮机。但是，潮流能水轮机在海底安装及海面平台固定都存在稳定性差，施工困难，维护成本高等缺点；在输运电能方面，由于离岸较远需要铺设较长的海底电缆，致使造价变高；同时，由于海水流向在局部的变化非常频繁，对于水平轴潮流水轮机的来流方向不确定，来流方向与水轮机的轴线形成夹角，形成偏航，因此使水轮机发电效率降低。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种筑坝式潮流能发电系统，该发电系统应考虑到沿着海岸线在涨潮落潮时存在潮流落差，充分利用坝体的有利条件，综合利用潮流能、风能和太阳能。
本发明采用的技术方案是：一种筑坝式潮流能发电系统，利用一水坝的一端连接海岸线，在涨潮落潮时水坝的坝体两侧存在潮流落差，所述坝体的低潮位线1米以下设有多个坝体涵洞，在坝体涵洞内从取水口起依次设有第一级导流器、第二级导流器和水轮发电机组，所述第一级导流器包括3-6个周边固定在涵洞壁上的第一级固定导叶，第一级固定导叶的另一边连接第一级导叶中间固定轴，所述第二级导流器把与第二级导叶固定轴固定连接的第二级导叶固定支架固定在涵洞壁上，3-6个第二级导叶与第二级导叶固定轴为活动连接，水轮发电机组安装在固定于涵洞壁上的水轮机固定支架上；在坝体上一侧布置光伏发电板和风力发电机组，另一侧为供观光用的主干道，所述水轮发电机组、光伏发电板和风力发电机组与坝体上控制室中的变电整流装置进行电连接。
所述坝体垂直于海岸线或与海岸线成一角度。
所述坝体涵洞成一排或多排布置，上下排之间的的坝体涵洞相互错位。
所述坝体涵洞的取水口采用扩口形结构。
采用上述的技术方案，考虑到沿着海岸线在涨潮落潮时存在潮流落差，在垂直于海岸线或与海岸线成一定角度建立一定长度水坝，将水坝左右侧的潮水分离，形成水位差。在坝体的水面下修建一定尺寸的涵洞，各个涵洞间的距离要保持一定距离，使各个涵洞入口处的水流不相互影响；在水深处，在坝体上可布置多排涵洞，各排涵洞错位布置。涵洞用于对海水整流和安装水轮机以及发电。在涵洞的取水口处安装导流叶片，导流叶片固定在涵洞中，导流叶片不能旋转，导流叶片使不同来流方向的海水经过导叶转化为平顺的流体，海水在涵洞中按照一定方向旋转前进。涵洞的取水口建为广口型，使取水的面积更大。在涵洞中间段，水轮机叶轮之前，安装一组导流叶片，此导叶也不旋转，此导叶可随着来流速度的不同而进行自动调节，使调节之后的水流和水轮机叶片之间产生最优攻角。海水推动水轮机转动，进行发电，产生的电能通过坝体电缆廊道输出，并网供电。坝体的上方修建风力发电，使得在近海处安装风电机组更加容易；同时在坝体上方空余的位置安装光伏发电设备，更加有效的利用坝体，对可再生资源进行综合利用。此外，这一综合发电系统可进行旅游开发，向更多的人们普及可再生能源开发与利用的知识。
本发明的有益效果是：这种筑坝式潮流能发电系统利用一水坝的一端连接海岸线，在涨潮落潮时水坝的坝体两侧存在潮流落差，坝体的低潮位线1米以下设有多个坝体涵洞，在坝体涵洞内从取水口起依次设有第一级导流器、第二级导流器和水轮发电机组，在坝体上一侧布置光伏发电板和风力发电机组，另一侧为供观光用的主干道，所述水轮发电机组、光伏发电板和风力发电机组与坝体上控制室中的变电整流装置进行电连接。该发电系统应考虑到沿着海岸线在涨潮落潮时存在潮流落差，充分利用坝体的有利条件，综合利用潮流能、风能和太阳能。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为一种筑坝式潮流能发电系统的局部布置图。
图2为一种筑坝式潮流能发电系统坝体涵洞的剖面图。
图3为一种筑坝式潮流能发电系统坝体涵洞的局部布置图。
图中：1、变电整流装置，2、主干道，3、光伏发电板，4、风力发电机组，5、坝体，6、第一级固定导叶，7、第一级导叶中间固定轴，8、第二级导叶固定轴，9、第二级导叶，10、第二级导叶固定支架，11水轮机叶片，12、水轮机主轴，13、水轮发电机组，14、水轮机固定支架，15、坝体涵洞，16、海平面。
具体实施方式
筑坝式潮流能发电系统利用一水坝的一端连接海岸线，坝体5垂直于海岸线或与海岸线成一角度。在涨潮落潮时水坝的坝体5两侧存在潮流落差，在坝体5的低潮位线1米以下设有多个坝体涵洞15，坝体涵洞15成一排或多排布置，上下排之间的的坝体涵洞15相互错位，坝体涵洞15的取水口采用扩口形结构。在坝体涵洞15内从取水口起依次设有第一级导流器、第二级导流器和水轮发电机组13。第一级导流器包括4个周边固定在涵洞壁上的第一级固定导叶6，第一级固定导叶6的另一边连接第一级导叶中间固定轴7。第二级导流器把与第二级导叶固定轴8固定连接的第二级导叶固定支架10固定在涵洞壁上，4个第二级导叶9与第二级导叶固定轴8为活动连接。水轮发电机组13安装在固定于涵洞壁上的水轮机固定支架14上。在坝体5上一侧布置光伏发电板3和风力发电机组4，另一侧为供观光用的主干道2。水轮发电机组13、光伏发电板3和风力发电机组4与坝体5上控制室中的变电整流装置1进行电连接。
图1为一种筑坝式潮流能发电系统的局部布置图。在坝体5上方安装风力发电机组4，要求各个风力发电机组4之间不会发生相互影响；坝体上方安装完风机之后还有很大的空间没有被利用，因此在这些空余的空间安装光伏发电板3，进行太阳能发电。由风力发电机组4、光伏发电板3和水轮发电机组13运行产生的电能通过电线传输到变电整流装置1上，经过变电整流之后，形成市场上所用电能的标准输出供电。主干道2是为了方便工作人员在坝体上工作，同时在发电系统竣工之后，供参观旅游人员在坝体上参观使用。
图2为一种筑坝式潮流能发电系统坝体涵洞的剖面图。海水潮流在沿海岸线方向产生水位差，在垂直海岸线方向建立拦水坝体5，在坝体上开涵洞，海水由涵洞流入，从水位高的一侧流向水位低的一侧。在涵洞的取水口处，海水流经第一级固定导叶6，由导叶将流向混乱的海水整流为流向统一的海水，海水在涵洞中旋转着向涵洞中流动，经过在涵洞中流动，在流到涵洞中部时流动达到稳定状态。再通过第二级导叶9，第二级导叶的相对位置可以调节，将其调节为合适的方向，将海水的流向改变为垂直涵洞截面的水流，或改为与叶片形成最佳攻角的水流方向。之后海水通过水轮机叶片11的旋转产生动能，再由水轮机主轴12将动能传递到水轮发电机组13，将动能转化为电能，输出到变电整流设备。
图3为一种筑坝式潮流能发电系统坝体涵洞的局部布置图。坝体5垂直或与海岸线成一定角度建立，在海平面16之下一定距离的坝体上修建坝体涵洞15，使各个涵洞入口处的水流不相互影响，在水深处，在坝体上可布置多排涵洞，各排涵洞最好错位布置。

Claims (4)

1.一种筑坝式潮流能发电系统，利用一水坝的一端连接海岸线，在涨潮落潮时水坝的坝体（5）两侧存在潮流落差，其特征是：所述坝体（5）的低潮位线1米以下设有多个坝体涵洞（15），在坝体涵洞（15）内从取水口起依次设有第一级导流器、第二级导流器和水轮发电机组（13），所述第一级导流器包括3-6个周边固定在涵洞壁上的第一级固定导叶（6），第一级固定导叶（6）的另一边连接第一级导叶中间固定轴（7），所述第二级导流器把与第二级导叶固定轴（8）固定连接的第二级导叶固定支架（10）固定在涵洞壁上，3-6个第二级导叶（9）与第二级导叶固定轴（8）为活动连接，水轮发电机组（13）安装在固定于涵洞壁上的水轮机固定支架（14）上；在坝体（5）上一侧布置光伏发电板（3）和风力发电机组（4），另一侧为供观光用的主干道（2），所述水轮发电机组（13）、光伏发电板（3）和风力发电机组（4）与坝体（5）上控制室中的变电整流装置（1）进行电连接。
2.根据权利要求1所述的筑坝式潮流能发电系统，其特征是：所述坝体（5）垂直于海岸线或与海岸线成一角度。
3.根据权利要求1所述的筑坝式潮流能发电系统，其特征是：所述坝体涵洞（15）成一排或多排布置，上下排之间的的坝体涵洞（15）相互错位。
4.根据权利要求1所述的筑坝式潮流能发电系统，其特征是：所述坝体涵洞（15）的取水口采用扩口形结构。
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