CN103939266A - 海水立体发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海水立体发电系统，包括一个封闭结构的深井和发电机，深井的顶板上相通连接有用于将深井内空间与深井外大气接通的第一气管，深井内设有发电平台，发电机安装于发电平台上，发电机的输出电力通过电缆引出至深井外，深井位于长度方向的第一侧壁的顶部设有入水口，入水口内侧安装有由控制器控制启闭的进水闸门，深井的与第一侧壁相对的第二侧壁的底部设有出水口，出水口内侧安装有由控制器控制启闭的出水闸门。本发明通过制造深井并将其安装于海、江或河的水域内或岸边，利用自然条件下的海水或河水的势能发电，使海、江、河成为取之不尽、用之不竭的天然动力源，可以极大限度地开发利用成本低、污染小的水电。

Description

海水立体发电系统

技术领域

本发明涉及一种发电系统，尤其涉及一种利用海、江、河的流水发电的海水立体发电系统。

背景技术

目前的电力系统中，火电依然占据较大份额，这是因为水电的利用率依然不够，而风电和核电等也各自存在一些技术或能源上的不足，导致成本高、污染大的火电依然无法被完全替代。水电系统因其具有成本低、污染小的优点，是理想的发电系统。但是，水电的动力源——河流存在一些自然条件的约束：为了提高水的势能，需要尽量增大水的落差，现在采用的方式是建立拦河大坝形成水库，从而在水库的拦河坝位置形成足够大的水深，将高位的水引至低位的发电机，由高落差、高势能的水冲击发电机的水轮，实现发电的目的。但建设水库会淹没大片区域，因此需要移民，而且水库建设也非常费时费力，所以建设成本很高；另外，水库建成后，因常年蓄水的大面积的水域会产生大量的水蒸气，对水库周围的自然环境会造成一定影响。

海、江、河本来就有足够的水深，水深大的达到几千米，水深小的也很容易达到200米以上，如果能够利用海、江、河的自然水源发电，则会拥有源源不断的动力源，在枯水季节也有足够的动力保障，从而可逐渐取代火电等高成本、高污染的发电系统。本发明正是基于这个思路而研发。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种利用海、江、河的流水发电的海水立体发电系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种海水立体发电系统，包括一个封闭结构的深井和发电机，所述深井的深度为150～300米、长度为10～20米、宽度为4～6米，所述深井的顶板上相通连接有用于将深井内空间与深井外大气接通的第一气管，所述深井内距离井底25米以上、50米以下的位置设有发电平台，所述发电机安装于所述发电平台上，所述发电机的输出电力通过电缆引出至所述深井外，所述深井位于长度方向的第一侧壁的顶部设有入水口，所述入水口内侧安装有由控制器控制启闭的进水闸门，所述深井的与所述第一侧壁相对的第二侧壁的底部设有出水口，所述出水口内侧安装有由控制器控制启闭的出水闸门。

应用时，将本系统安装于大海或大河的水域内或岸边，若安装在水域内，深井位于水下，其具体深度位置根据需要而定，使深井的入水口到出水口的方向为水流方向；若安装在岸边，深井位于地面下靠近地面的位置，在地面开挖引水沟道将水引至入水口，并开挖隧道将出水口流出的水排至大海或大河内。深井的垂直高度让入水口进入的水产生足够大的势能，冲击发电机的水轮，使发电机发电；冲击水轮后的水再排入大海或大河，从而在不用建设水库的情况下利用了大海或大河的水动力发电。通过进水闸门和出水闸门对进水时间和出水时间进行精确控制，实现发电和排水控制。第一气管则使深井内的气压与外界保持一致，在深井内进水过程中排出气体保证顺利进水，在排水过程中保持气压以顺利排水。

优选地，所述深井的深度为200米、长度为15米、宽度为5米，所述发电平台距离井底30米，所述第一气管的上端为“n”形。将第一气管的上端设计为“n”形利于防止外界物质对深井内的污染和其它影响。

进一步，所述深井的第一侧壁上靠近所述入水口的内壁上安装有引流管，所述引流管的入水前端与所述深井的内壁密封连接，所述引流管的出水后端位于所述发电机的水轮的正上方，所述引流管的前段内径大于后段内径，所述引流管的后段为“N”形虹吸管，所述引流管与所述第一气管之间通过支气管相通连接；所述深井内位于所述出水口上方且靠近所述出水口的位置设有储水平台，所述储水平台上远离所述出水口的位置安装有“n”形水管，所述“n”形水管的入水前端与所述储水平台之间设有进水间隙，所述“n”形水管的出水后端穿过所述储水平台后置于所述储水平台的下方，所述“n”形水管的后段安装有由控制器控制启闭的排水闸门，所述深井的井底上方位于所述储水平台下方的空间为流水空间，所述流水空间内设有多个首尾相连的“z”形通道组成的流水通道，所述流水通道的入水端位于所述“n”形水管的出水后端的下方，所述流水通道的出水端与所述出水口相通，所述储水平台上安装有用于将流水空间与深井外大气接通的第二气管，所述第二气管的上端穿过所述发电平台和所述深井的顶板。上述结构的目的是使进水和出水过程中都能形成虹吸现象，从而增加水压，利于提高水动力的利用率，并增大水流出深井前的动能，防止深井外的流水倒灌。

为了进一步增大水流出深井前的动能，所述流水通道的入水端高于出水端。

具体地，所述流水通道为水管；或者，所述流水通道由隔板将所述流水空间隔离而成。

为了防止外界物质对流水空间的污染和其它影响，所述第二气管的上端为“n”形。

根据需要，所述深井固定安装于海、江、河的水域底部，或安装于海、江、河内的大型船只底部，或安装于海、江、河内的大型水母上；或安装于岸边的地面以下。

本发明的有益效果在于：

本发明通过制造深井并将其安装于海、江或河的水域内或岸边，利用自然条件下的海、江或河的势能发电，使海、江、河成为取之不尽、用之不竭的天然动力源，可以极大限度地开发利用成本低、污染小的水电，并能够取代成本高、污染大的火电，为社会解决能源短缺、环境污染的问题。

附图说明

图1是本发明所述海水立体发电系统的立体结构示意图之一；

图2是本发明所述海水立体发电系统的立体结构示意图之二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

下面以两个实施例对本发明进行说明，其中，实施例1为框架式结构，主要目的是阐明海水立体发电系统的整体方案，实施例2为优选的具体结构，优化了部分局部结构。

实施例1：

如图1所示，本发明提供了一种海水立体发电系统，包括一个封闭结构的深井1和发电机6，深井1的深度为H1+H2＝200米、长度L1为15米、宽度L2为5米，深井1的顶板上相通连接有用于将深井1内的空间与深井1外的大气接通的第一气管2，第一气管2的上端为“n”形，深井1内距离井底的距离H2为30米的位置设有发电平台7，发电机6安装于发电平台7上，发电机6的输出电力通过电缆10引出至深井1外，深井1位于长度方向的第一侧壁的顶部设有入水口4，入水口4的内侧安装有由控制器控制启闭的进水闸门3，深井1的与第一侧壁相对的第二侧壁的底部设有出水口8，出水口8的内侧安装有由控制器控制启闭的出水闸门9。

上述深井1可以这样建造：在车间生产多根2米或更长的圆锥形钢筋水泥柱扎入水底，在其上安装深井1的底板，底板由多块钢筋水泥板组合而成；井壁在底板上层层叠加钢筋水泥板，每层之间用密封胶垫密封，每层的钢筋水泥板都在车间完成制造，用船形吊车吊装；深井1的顶板与底板形状一致，也是先加工后吊装。在安装井壁的钢筋水泥板的过程中，还要安装好发电平台7和发电机6，发电平台7也采用钢筋水泥板。深井1的制作和安装，以及发电机的安装还可用其它方法，比如，还可以将整个海水立体发电系统在车间全部加工好，或在岸边全部组装好，然后整体吊装到海、江或河内的超级水母上，或者整体吊装至大船如航母的底部安装，这种情况则需要将气管进行侧位安装，或与船只内的空气通道连通；这两种安装方式都为移动式，成为流动的发电系统。以上制造、组装和安装都能够在现有技术基础上完成，不是本发明的重点。

如图1所示，应用时，将深井1固定安装于海、江、河的水域底部，或安装于海、江、河内的大型船只底部，或安装于海、江、河内的大型水母上；或安装于岸边的地面以下。若安装在水域内，深井1位于水下，其具体深度位置根据需要而定，使深井1的入水口4到出水口8的方向为水流方向；或者，整体吊装至大型水母上或安装于大船如航母的底部；若安装在岸边，深井1位于地面下靠近地面的位置，在地面开挖引水沟道将水引至入水口4，并开挖隧道将出水口8流出的水排至海、江、河内。发电时，通过控制器控制进水闸门3开启，海水或河水首先由入水口4进入深井1内，由上而下流下冲击发电机6的水轮5，由于水流下的高度H1达到170米，产生巨大的势能，所以能冲击水轮5持续旋转，发电机6产生的电经电缆10送出至变电站。冲击水轮5后的水先储存于深井1内的下部，待其高度快要到达发电平台7的下表面时，通过控制器控制出水闸门9开启，水顺着海、江、河的水流的方向排放。进水闸门3和出水闸门9的启闭根据需要由控制器精确控制，从而实现发电启停、排水启停的控制。

实施例2：

如图2所示，本实施例在实施例1的基础上进行局部结构优化，具体优化的结构为：

深井1的第一侧壁上靠近入水口4的内壁上安装有引流管12，引流管12的入水前端(即图中的右端)与深井1的内壁密封连接，引流管12的出水后端(即图中的左端)位于发电机6的水轮5的正上方，引流管12的前段内径大于后段内径，引流管12的后段为“N”形虹吸管，引流管12与第一气管2之间通过支气管11相通连接；深井1内位于出水口9的上方且靠近出水口9的位置设有储水平台13，储水平台13上远离出水口9的位置安装有“n”形水管14，“n”形水管14的入水前端(即图中的上端)与储水平台13之间设有进水间隙(图中未标记)，“n”形水管14的出水后端(即图中的下端)穿过储水平台13后置于储水平台13的下方，“n”形水管14的后段安装有由控制器控制启闭的排水闸门15，深井1的井底上方位于储水平台13下方的空间为流水空间(图中未标记)，流水空间内设有多个首尾相连的“z”形通道组成的流水通道16，流水通道16的入水端(图中的右端)位于“n”形水管14的出水后端的下方，流水通道的出水端(图中的左端)与出水口8相通，流水通道16的入水端高于出水端，储水平台13上安装有用于将流水空间与深井1外的大气接通的第二气管17，第二气管17的上端穿过发电平台7和深井1的顶板，第二气管17的上端为“n”形。流水通道16由隔板将流水空间隔离而成，也可为水管。

发电时，通过控制器控制进水闸门3开启，海水或河水首先由入水口4进入引流管12内，由于引流管12的后段为“N”形虹吸管，所以水流会在形成虹吸效应后喷出引流管12，虹吸效应所需的大气压力由支气管11和第一气管2实现，在虹吸作用下，引流管12喷出的水的压力比正常流下更大，所以提高了发电机6的发电效率。冲击水轮5后的水先储存于深井1内储水平台13以上发电平台7以下的空间内，待其高度快要到达发电平台7的下表面时，通过控制器控制排水闸门15开启，水在“n”形水管14内形成虹吸效应，然后由“n”形水管14的出口喷出，流入流水通道16内，经过较长距离的“z”形通道后，在快要达到出水口8时，通过控制器控制出水闸门9开启，高速流出的水流便冲出出水口8，并顺着海、江、河的水流的方向排放。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (8)

1.一种海水立体发电系统，其特征在于：包括一个封闭结构的深井和发电机，所述深井的深度为150～300米、长度为10～20米、宽度为4～6米，所述深井的顶板上相通连接有用于将深井内空间与深井外大气接通的第一气管，所述深井内距离井底25米以上、50米以下的位置设有发电平台，所述发电机安装于所述发电平台上，所述发电机的输出电力通过电缆引出至所述深井外，所述深井位于长度方向的第一侧壁的顶部设有入水口，所述入水口内侧安装有由控制器控制启闭的进水闸门，所述深井的与所述第一侧壁相对的第二侧壁的底部设有出水口，所述出水口内侧安装有由控制器控制启闭的出水闸门。

2.根据权利要求1所述的海水立体发电系统，其特征在于：所述深井的深度为200米、长度为15米、宽度为5米，所述发电平台距离井底30米，所述第一气管的上端为“n”形。

3.根据权利要求1或2所述的海水立体发电系统，其特征在于：所述深井的第一侧壁上靠近所述入水口的内壁上安装有引流管，所述引流管的入水前端与所述深井的内壁密封连接，所述引流管的出水后端位于所述发电机的水轮的正上方，所述引流管的前段内径大于后段内径，所述引流管的后段为“N”形虹吸管，所述引流管与所述第一气管之间通过支气管相通连接；所述深井内位于所述出水口上方且靠近所述出水口的位置设有储水平台，所述储水平台上远离所述出水口的位置安装有“n”形水管，所述“n”形水管的入水前端与所述储水平台之间设有进水间隙，所述“n”形水管的出水后端穿过所述储水平台后置于所述储水平台的下方，所述“n”形水管的后段安装有由控制器控制启闭的排水闸门，所述深井的井底上方位于所述储水平台下方的空间为流水空间，所述流水空间内设有多个首尾相连的“z”形通道组成的流水通道，所述流水通道的入水端位于所述“n”形水管的出水后端的下方，所述流水通道的出水端与所述出水口相通，所述储水平台上安装有用于将流水空间与深井外大气接通的第二气管，所述第二气管的上端穿过所述发电平台和所述深井的顶板。

4.根据权利要求3所述的海水立体发电系统，其特征在于：所述流水通道的入水端高于出水端。

5.根据权利要求4所述的海水立体发电系统，其特征在于：所述流水通道为水管；或者，所述流水通道由隔板将所述流水空间隔离而成。

6.根据权利要求3所述的海水立体发电系统，其特征在于：所述流水通道为水管；或者，所述流水通道由隔板将所述流水空间隔离而成。

7.根据权利要求3所述的海水立体发电系统，其特征在于：所述第二气管的上端为“n”形。

8.根据权利要求1或2所述的海水立体发电系统，其特征在于：所述深井固定安装于海、江、河的水域底部，或安装于海、江、河内的大型船只底部，或安装于海、江、河内的大型水母上；或安装于岸边的地面以下。