CN104265552A - 流速能或浪头能发电机组及发电船 - Google Patents

Abstract

流速能或浪头能发电机组及发电船，发电机组包括有水车式转轮(1)、套装于水车式转轮中心轴(1a)上的主动轮(2)、发电机(3)、套装于发电机转轴(3a)上的从动轮(4)、套装于主动轮和从动轮之间的传动带(5)。发电船包括有船体和安装于船体内的流速能或浪头能发电机组、输配电设备及线路；船体包括浮力箱体(7)、构建于浮力箱体上的厂房(8)；发电机组中发电机的水车式转轮设置于两个浮力箱体之间，发电机安装于位于浮力箱体和水车式转轮上方的厂房内。本发明可充分利用河流和海洋能源，发电成本低，环境适应性强，应用灵活，安全可靠。

Description

流速能或浪头能发电机组及发电船

技术领域

本发明属于水能发电技术领域，包括水力发电和波能发电。

背景技术

当今世界，随着经济的快速发展，各国对电能的需求越来越高。火电、油气发电是当今能源的主力，但必须依赖于煤炭、石油、天然气这些不可再生资源，并造成严重的大气环境污染，在石化能源逐步枯竭的趋势下，必须寻找新型能源。为了满足经济发展需要和保护环境，各国都致力于水电、核电、风电、光伏发电等新型能源。但是，传统的水电技术模式，都要截断河流，淹没大量土地，诱发地质灾害，造成严重的生态破坏，并产生大量移民。核电存在着众所周知的灾难性隐患。光伏发电也依赖于开采大量的硅矿，而硅矿的冶炼也是最为严重的污染之一，并且能够提供的电力非常有限，夜间和雨雪阴天不能发电也严重制约其广泛运用。风电发电具有严重不稳定性，且发电成本过高。而河流、海洋蕴藏着巨大的能源，永不枯竭，是未来能源发展利用的主要目标。

发明内容

本发明的目的正是为了解决现有技术的不足，提供一种安全可靠、可充分利用河流和海洋能源、发电成本低、环境适应性强、应用灵活的流速能或浪头能发电机组。本发明还提供一种应用流速能或浪头能发电机组发电的发电船。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

流速能或浪头能发电机组，包括有水车式转轮、套装于水车式转轮中心轴一侧的主动轮、发电机、套装于发电机转轴上的从动轮、套装于主动轮和从动轮之间的传动带。

本发明在发电机转轴上设置有类似于汽车变速器的调速器。每组发电机组配置一个或二个以上的水车式转轮，传动带套装于每个水车式转轮的主动轮和发电机转轴上的从动轮上。主动轮和从动轮为齿轮或皮带轮；传动带为传动链条或传动皮带。

采用流速能或浪头能发电机组的发电船，包括有船体和安装于船体内的流速能或浪头能发电机组；船体为双体船，包括浮力箱体、构建于浮力箱体上的厂房；发电机组中发电机的水车式转轮设置于两个浮力箱体之间，发电机安装于厂房内。

在发电船的厂房内还安装有包括升压开关站的输配电系统。发电机输出的电能通过电缆转到升压开关站后送入输电线路，在通过水下或空中电缆输送到电网用户。发电船的船体为两侧间距较宽并相互联结为一体的双体船结构，船头前部为向外扩张的喇叭口，进一步聚集水能。在船体的船头设置有漂浮物隔离栅栏。

本发明的流速能或浪头能发电机组可以充分且简便地利用丰富的河流或海洋资源，利用河水流动冲击的能量或者海浪拍打冲击或湖泊涌浪的能量带动水车式转轮转动，再通过传动系统带动发电机旋转发电。发电资源极为丰富，发电成本低，安全环保。

采用本发明的流速能或浪头能发电机组发电的发电船至少具有以下优点：

1、是最环保、最安全的发电站。不用修建传统电站所需要的大坝，不会截断江河，不会造成水生动物洄游通道的截断阻隔，不会造成淹没，没有任何显现于地面的工程建筑施工和建筑物，仅仅是水面上漂浮了一条船而已，没有污染排放，因此不会造成环境破坏。

2、是最节约的电站。不需要建设传统水电站所必须的拦河坝、导流洞、引水洞、放空洞、排沙洞、泄洪道、厂房等等耗资巨大的任何项目，更没有征地和移民搬迁安置等方面的巨额费用。

3、是应用地点最广泛的电站。发电船不仅可以广泛地应用河道中，更可以应用于大海和大型湖泊中，发电能力和效益极为可观。一旦普及推广，完全可以改变全世界的能源供应状态，尤其是可以大大减少造成各类污染和环境破坏的落后发电技术。

4、是机动性最强的电站。发电船布置在哪里，那里就是电站。这种发电船还特别适用于应急保障用电。

5、是深度利用水能资源的电站。这种流速能发电船，可以布置在已经运行的水电站厂房下游，可以利用水电站的尾水形成的高速水流，进一步利用水能资源。

本发明发电成本低、环境适应性强、应用灵活。对于解决海滨城乡用电、尤其是解决岛屿用电和河道附近的偏僻乡村用电具有极为重要的意义，发电船本身具有重大的经济前景。尤其是，如果船体足够大，足够在一般的台风环境下运行的话，其发电效益极为可观。

附图说明

图1是本发明发电船的示意图；

图2是图1的左视示意图；

图3是发电船船体底部的俯视示意图；

图4是发电船应用于河道中的示意图；

图5是发电船应用于海浪中的示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的流速能或浪头能发电机组包括有水车式转轮1、套装于水车式转轮中心轴1a上的主动轮2、发电机3、套装于发电机转轴3a上的从动轮4、套装于主动轮2和从动轮4之间的传动带5。为增大水车式转轮的迎水面积，更多地利用流速能，水车式转轮1采用轴向和径向尺寸较大的宽幅叶片。主动轮2和从动轮4可以为齿轮，也可以为皮带轮。在发电机转轴3a上设置有类似于汽车变速器一样的调速器6，使水车式转轮旋转将动力传递给发电机之前，先经过调速器调速，保证不同流速和浪高情况下，发电机可以获得相对稳定的额定转速，稳定发电。为更加充分地利用水能，增大发电能力，可以每组发电机组配置多个水车式转轮；如图1所示，每组发电机组配置两个水车式转轮，传动带或传动链呈三角形套装于两个水车式转轮的主动轮和从动轮上。要想增加发电能力，增大船体规格，增加水车式转轮数量或尺寸即可。

如图1、图2、图3所示，采用本发明流速能或浪头能发电机组发电的发电船包括有双体船船体和安装于船体内的流速能或浪头能发电机组。双体船船体包括浮力箱体7、安装于浮力箱体上的厂房8。发电机组的水车式转轮的主动轮及传动带设置于浮力箱体内，可避免水的侵泡锈蚀，也利于润滑。发电机安装于厂房内。在厂房内还安装有升压开关站9等输配电系统，发电机输出的电能通过电缆10转到升压开关站9后送入输电线路11，然后通过水下电缆或者空中电缆输送到电网用户。在船体的船头设置有漂浮物隔离栅栏。

如图2、图3所示，发电船的船体类似于双体船，但横向间距较宽，目的是增大水车式转轮的迎水面积，更多地吸收流速和波浪的动能。船头前部可设计为向外扩张的喇叭口，实现一定的聚能作用，增大水流对水车式转轮的冲击力，进而增加发电能力。要想增加单只发电船的发电能力，增大船体规格，增加转轮的数量、扩大水车式转轮的尺寸即可。在船体的船头的喇叭口可设置漂浮物隔离栅栏。

如图4所示，为了增大流速能和提高流速能利用率，一是在河道12由宽变窄、由缓变急的地方采用岸边缆绳13或者锚定的方式停靠固定发电船。二是将混凝土异形构件14从河道两岸向中部放置于河道上，增加船体所在位置的流量和流速，可提高发电效益。

流速能发电船运用在河道内。其工作原理是：水车式转轮约五分之二位于水位线15以下，浸泡在水中，利用快速水流发电。当将发电船用锚固或者岸边绞车站钢绳固定于河道中流速较大的位置后，水流冲击水车式转轮旋转，与水车式转轮同轴的主动轮通过传动带带动从动轮，驱动发电机旋转并发电，经过升压开关站升压后，升压开关站将电力送入输电线路。

浪头能发电船与流速能发电船原理和结构基本一致，运用在海面或者大型湖泊上。浪头能发电船的工作原理如图1所示，如图5所示，当该发电船作为浪头能发电船使用时，总体结构与流速能发电船基本一样，区别在于：一是船体更长更宽更高，适应大风大浪情况下能够更多发电的目标。二是水车式转轮约七分之四位于水面之下，利用水平移动的波浪16推动水车式转轮位于水面上方的叶片，式转轮旋转带动发电机转动发电。其工作原理是：一波接一波的平移浪头既会从水平方向冲击水车式转轮位于水面上的垂直叶片，也会顶托位于来浪方向的斜向叶片，浪头冲过垂直方向的叶片后，还会下压已经顺向倾斜的该叶片，使水车式转轮旋转起来。当两个以上的水车式转轮利用传动带一同联动时，相互作用就可以保证水车式转轮的连续均匀旋转，实现连续均匀发电。

Claims (10)

1.流速能或浪头能发电机组，其特征在于，包括有水车式转轮(1)、套装于水车式转轮中心轴(1a)上的主动轮(2)、发电机(3)、套装于发电机转轴(3a)上的从动轮(4)、套装于主动轮(2)和从动轮(4)之间的传动带(5)。

2.根据权利要求1所述的流速能或浪头能发电机组，其特征在于，在发电机转轴(3a)上设置有调速器(6)。

3.根据权利要求1所述的流速能或浪头能发电机组，其特征在于，每组发电机配置一个或两个以上的水车式转轮，传动带套装于配套的水车式转轮的主动轮和发电机转轴上的从动轮上。

4.根据权利要求1或3所述的流速能或浪头能发电机组，其特征在于，水车式转轮由轴向和径向尺寸均较大的宽幅叶片和转轴组成。

5.根据权利要求1或3所述的流速能或浪头能发电机组，其特征在于，主动轮(2)和从动轮(4)为齿轮或皮带轮；传动带为传动链条或传动皮带。

6.采用如权利要求1或2或3所述流速能或浪头能发电机组的发电船，其特征在于，包括有船体和安装于船体内的流速能或浪头能发电机组、输配电设备及线路；船体包括浮力箱体(7)、构建于浮力箱体上的厂房(8)；发电机组中发电机的水车式转轮(1)设置于两个浮力箱体之间，发电机(3)安装于位于浮力箱体和水车式转轮上方的厂房内。

7.根据权利要求6所述的发电船，其特征在于，在厂房内还安装有包括升压开关站(9)的输配电系统，发电机输出的电能通过电缆(10)转到升压开关站(9)后送入输电线路(11)，再将电力通过水下电缆或者架空电缆输到岸上的电网用户。

8.根据权利要求7所述的发电船，其特征在于，发电船的船体为两侧间距较宽并相互联结为一体的双体船结构，船头前部为向外扩张的喇叭口结构。

9.根据权利要求6所述的发电船，其特征在于，在船体的船头设置有漂浮物隔离栅栏。

10.根据权利要求8所述的发电船，其特征在于，在船体的船头设置有漂浮物隔离栅栏。