CN104564508A - 潮汐发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种潮汐发电装置，包括依次连接的第一能量转换装置、第二能量转换装置、第三能量转换装置以及连接于第二能量转换装置与第三能量转换装置之间的流体控制装置，流体控制装置用于给第三能量转换装置提供连续稳定的海水流体能量。本发明的潮汐发电装置通过设置流体控制装置给第三能量转换装置提供连续稳定的流体能量进行连续稳定发电，解决了现有潮汐发电设备不能连续稳定发电的技术问题，从而实现了有效利用流体能量进行连续稳定发电，进而提高了发电效率和发电质量。

Description

潮汐发电装置
技术领域
本发明涉及发电技术领域，特别地，涉及一种潮汐发电装置。
背景技术
现有的潮汐发电设备主要依靠离海岸近的地域筑起大坝，利用潮汐的涨潮或落潮时的水位差进行发电，这种方案主要有以下缺点：1、当大坝和海水持平时，海水不流动，发电站就不能正常发电；2、当海水涌入大坝时，会带入较多的泥沙，造成大坝的容积日渐减小，造成发电量变小，同时清理淤泥困难；3、严重依赖于地理条件，不利于大面积推广。
尽管现有技术已经存在利用海水水流发电的一些模块化潮汐发电设备，但这些模块化潮汐发电设备也存在诸多问题和缺点，比如单机发电量小；受潮汐间断期影响导致不能24小时连续发电，而且当潮汐最大时由于不能将能量储存而导致流体能量利用率不高；同时在潮汐发电时，由于受到潮汐的能量的波动，导致发电的电压和频率不稳定，从而影响发电质量，对电网的冲击较大，并对电力调配产生严重影响。所以亟需开发一种通过有效利用流体能量实现连续稳定可电力配送的潮汐发电装置。
发明内容
本发明提供一种潮汐发电装置，以解决现有潮汐发电设备不能连续稳定发电的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种潮汐发电装置，包括：
依次连接的第一能量转换装置、第二能量转换装置以及第三能量转换装置；第一能量转换装置包括水轮机，用于将吸收的流体能量转化为旋转机械能；第二能量转换装置包括流体泵，用于将旋转机械能转化为液压能；第三能量转换装置包括流体马达和发电机，用于将液压能转化为电能；
潮汐发电装置还包括连接于第二能量转换装置与第三能量转换装置之间的流体控制装置，流体控制装置用于给第三能量转换装置提供连续稳定的流体能量。
进一步地，流体控制装置包括设置于连接流体泵与流体马达的主通道上的单向阀，以及设置于单向阀与流体马达之间的第一减压阀；其中，
单向阀与第一减压阀之间设有与主通道连通的第一旁路通道，第一旁路通道上设置第一蓄能器。
进一步地，单向阀与第一旁路通道之间设有与主通道连通的第二旁路通道，第二旁路通道上依次设置流体增压器和第二蓄能器。
进一步地，流体控制装置还包括：依次连接于第一减压阀与流体马达之间的顺序阀和流量阀。
进一步地，第一蓄能器和/或第二蓄能器上设置压力表，压力表用于监测第一蓄能器和/或第二蓄能器的压力。
进一步地，水轮机与流体泵之间设置减速机。
进一步地，潮汐发电装置还包括用于支撑和调整水轮机方向的支撑塔。
进一步地，潮汐发电装置还包括置于支撑塔上的海上风力发电装置。
进一步地，潮汐发电装置还包括用于支撑水轮机的漂浮装置，漂浮装置包括支撑水轮机的倒置式支撑台、支撑倒置式支撑台的漂浮平台以及固定漂浮平台的固定缆绳。
进一步地，漂浮平台上方设置发电室及变电站和检修控制室，检修控制室还包括检修操作平台和将倒置式支撑台托起的检修起升油缸。
本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种潮汐发电装置，包括依次连接的第一能量转换装置、第二能量转换装置、第三能量转换装置以及连接于第二能量转换装置与第三能量转换装置之间的流体控制装置，流体控制装置用于给第三能量转换装置提供连续稳定的流体能量。本发明的潮汐发电装置通过设置流体控制装置给第三能量转换装置提供连续稳定的流体能量进行连续稳定发电，解决了现有潮汐发电设备不能连续稳定发电的技术问题，从而实现了有效利用流体能量进行连续稳定发电，进而提高了发电效率和发电质量。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的流体控制装置结构示意图；
图2是本发明优选实施例的潮汐发电装置在浅水区发电示意图；
图3是本发明优选实施例的潮汐发电装置在深水区发电示意图；
图4是本发明优选实施例的带有风力发电装置的潮汐发电装置示意图；
图5是本发明优选实施例的设置漂浮平台的潮汐发电装置在深水区发电示意图。
附图标记：
1、水轮机；2、减速机；3、流体泵；4、流体控制装置；5、高压流体输送管；6、流体马达；7、发电机；8、电缆；9、支撑塔；10、流体过滤器；11、发电室及变电站；12、海底电缆；201、压力表；202、流体增压器；204、第二蓄能器；205、第二溢流阀；206、第二减压阀；207、第一蓄能器；209、流量阀；210、第一减压阀；211、顺序阀；212、第一溢流阀；213、单向阀；215、第一卸荷阀；216、第二卸荷阀；13、高压流体存储设备；301、风力发电装置；401、漂浮平台；402、检修控制室；403、检修操作平台；404、检修起升油缸；405、倒置式支撑台；406、固定缆绳。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参照图1，本发明的优选实施例提供了一种潮汐发电装置，包括依次连接的第一能量转换装置、第二能量转换装置以及第三能量转换装置；第一能量转换装置包括水轮机1，用于将吸收的流体能量转化为旋转机械能；第二能量转换装置包括流体泵3，用于将旋转机械能转化为液压能；第三能量转换装置包括流体马达6和发电机7，用于将液压能转化为电能；潮汐发电装置还包括连接于第二能量转换装置与第三能量转换装置之间的流体控制装置4；流体控制装置4用于给第三能量转换装置提供连续稳定的流体能量。
本实施例的潮汐发电装置通过设置流体控制装置4给第三能量转换装置提供连续稳定的流体能量进行连续发电，解决了现有潮汐发电设备不能连续稳定发电的技术问题，从而实现了有效利用流体能量进行连续稳定发电，进而提高了发电效率和发电质量。本实施例的流体介质主要为海水，可以适用于任何有海水流动的地域。可选地，本实施例可以采用潮汐、洋流或波浪等流体实现发电。本实施例的潮汐发电装置可以24小时不间断发电，且发电功率可以根据需要设置达到不同的功率。
可选地，流体控制装置4包括设置于连接流体泵3与流体马达6的主通道上的单向阀213，以及设置于单向阀与流体马达6之间的第一减压阀210；其中，单向阀213与第一减压阀210之间设有与主通道连通的第一旁路通道，第一旁路通道上设置第一蓄能器207。
本实施例中，第一蓄能器207除了储存流体泵3产生的高压能量，还可以吸收由于波浪、潮汐不稳造成的系统压力冲击，保证系统发电的质量和安全。流体泵3为可变排量泵，这是因为流体能量成正弦线，为了最大将流体能量转换成高压流体能量，故需要可以适应流体能量变化的变排量流体泵3。单向阀213的设置是保护当流体能量处于最低时，第一蓄能器207的高压流体不会回流，造成流体泵3损坏和能量流失，同时也可以保障潮汐发电装置进行连续发电。可选地，单向阀213与流体泵3之间设置第一溢流阀212，第一溢流阀212用于对流体泵3的压力进行卸荷。第一减压阀210是为了给流体马达6提供恒定的压力，保证流体马达6有均匀的扭矩，从而保障输送到发电装置中流体马达6的高压能量压力处于稳定值，进而提高发电装置的发电质量。
可选地，单向阀213与第一旁路通道之间设有与主通道连通的第二旁路通道，第二旁路通道上依次设置流体增压器202和第二蓄能器204。这是因为当仅采用第一蓄能器207的潮汐发电装置进行大功率发电时，第一蓄能器207将会增加到很大，为了降低成本，可以利用增压技术将流体的压力提高，从而减小第一蓄能器207的大小。流体增压器202是自动增压器，当系统压力提高时，流体增压器202开始自动增压，将能量增压后储存在第二蓄能器204，以备潮汐低能量时使用。本实施例中，第二蓄能器204还连接第二卸荷阀216、第二减压阀206以及第二溢流阀205，第二卸荷阀216用于保证第二蓄能器204的安全设置，第二减压阀206主要是为了给高压系统时提供一个较低的安全压力值，从而避免对高压系统造成损害。
可选地，流体控制装置4还包括：依次设置在第一减压阀210与流体马达6之间的顺序阀211和流量阀209。顺序阀211的作用是当潮汐发电装置系统压力不足时，关闭流体，不让流体流至流体马达6，因为，此时的流体到了流体马达6，也不足以提供发电机7工作。流量阀209是为了给流体马达6提供恒定的流量，保证流体马达6有均匀的转速，从而保证发电质量。本实施例中，第一蓄能器207还连接第一卸荷阀215，用于在检修时对第一蓄能器207储存的高压流体进行卸荷。
可选地，第一蓄能器207和/或第二蓄能器204上设置压力表201，压力表201用于监测第一蓄能器207和/或第二蓄能器204的压力，从而给流体马达6提供稳定的压力。
参照图2，水轮机1与流体泵3之间设置减速机2。潮汐发电装置还包括用于支撑和调整水轮机1方向的支撑塔9。当有潮汐、波浪或洋流流经发电模块时，水流带动水轮机1旋转，通过水轮机1的轴将能量传递至减速机2，减速机2将水轮机1产生的低速大扭矩的能量转为中速中扭矩的能量后再将能量传给流体泵3，通过流体泵3的作用，将中速中扭矩的能量转换成高压流体能量。可选地，流体泵3还连接流体过滤器10，用于对流体进行过滤。当潮汐发电装置用于浅水区时，支撑塔9高于海面的塔顶上设置安放发电机7和流体马达6的发电室及变电站11、传送高压流体的高压流体输送管5以及电缆8，这样发电室及变电站11可以为渔船作指示，防止误入发电区域，且将发电机7和流体马达6置于海面上可以减小漏电可能，避免电伤渔民和海里生物。本实施例中，L1代表海底线，L2代表海面线，支撑塔9安放在海床上，支撑塔9可以由混凝土制成或由耐海水腐蚀的钢铁焊接而成，支撑塔9的作用一是支撑水轮机1、减速机2、流体泵3、流体控制装置4、发电机7、流体马达6等，支撑塔9的作用二是调整水轮机1的方向，使水轮机1的叶面始终垂直于水流方向。
参照图3，当潮汐发电装置用于深水区时，发电机7以及流体马达6将置于海面下，这样设置可以减小施工量，降低成本，且由于海水电阻较大，当潮汐发电装置即便漏电也不会电伤海面上渔民和浅海生物。
参照图4，在近海，为了降低基础建设成本，合理利用海上空间，潮汐发电装置还包括置于支撑塔9上的海上风力发电装置301，这样可以将本发明的潮汐发电装置与海上风力发电融为一体。在海下，由潮汐和洋流带动水轮机1发电，在海上，利用海上风力进行风力发电。
参照图5，潮汐发电装置还包括用于支撑水轮机1的漂浮装置，漂浮装置包括支撑水轮机1的倒置式支撑台405、支撑倒置式支撑台405的漂浮平台401以及固定漂浮平台401的固定缆绳406。漂浮平台401上方设置发电室及变电站11、检修控制室402以及高压流体存储设备13，检修控制室402还包括检修操作平台403和将倒置式支撑台405托起的检修起升油缸404。在远海，由于基础建设成本过高，用于沉于海底的系统太深时维护困难，故设计安装漂浮装置的潮汐发电装置。漂浮装置将整个潮汐发电装置漂浮在海上，并通过固定在海底的固定缆绳406进行固定，从而防止漂浮装置漂走。本实施例在需要对系统进行检修时，采用高压流体系统使检修起升油缸404伸缩，从而使整个潮汐发电装置露出海面，为检修人员检查维修提供方便。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种潮汐发电装置，其特征在于，包括：
依次连接的第一能量转换装置、第二能量转换装置以及第三能量转换装置；所述第一能量转换装置包括水轮机(1)，用于将吸收的流体能量转化为旋转机械能；所述第二能量转换装置包括流体泵(3)，用于将所述旋转机械能转化为液压能；所述第三能量转换装置包括流体马达(6)和发电机(7)，用于将所述液压能转化为电能；其特征在于，
所述潮汐发电装置还包括连接于所述第二能量转换装置与所述第三能量转换装置之间的流体控制装置(4)，所述流体控制装置(4)用于给所述第三能量转换装置提供连续稳定的流体能量。
2.根据权利要求1所述的潮汐发电装置，其特征在于，
所述流体控制装置(4)包括设置于连接所述流体泵(3)与所述流体马达(6)的主通道上的单向阀(213)，以及设置于所述单向阀(213)与所述流体马达(6)之间的第一减压阀(210)；其中，
所述单向阀(213)与所述第一减压阀(210)之间设有与所述主通道连通的第一旁路通道，所述第一旁路通道上设置第一蓄能器(207)。
3.根据权利要求2所述的潮汐发电装置，其特征在于，
所述单向阀(213)与所述第一旁路通道之间设有与所述主通道连通的第二旁路通道，所述第二旁路通道上依次设置流体增压器(202)和第二蓄能器(204)。
4.根据权利要求3所述的潮汐发电装置，其特征在于，
所述流体控制装置(4)还包括：依次设置在所述第一减压阀(210)与所述流体马达(6)之间的顺序阀(211)和流量阀(209)。
5.根据权利要求4所述的潮汐发电装置，其特征在于，
所述第一蓄能器(207)和/或所述第二蓄能器(204)上设置压力表(201)，所述压力表(201)用于监测所述第一蓄能器(207)和/或所述第二蓄能器(204)的压力。
6.根据权利要求5所述的潮汐发电装置，其特征在于，
所述水轮机(1)与所述流体泵(3)之间设置减速机(2)。
7.根据权利要求1-6任一所述的潮汐发电装置，其特征在于，
所述潮汐发电装置还包括用于支撑和调整所述水轮机(1)方向的支撑塔(9)。
8.根据权利要求7所述的潮汐发电装置，其特征在于，
所述潮汐发电装置还包括置于所述支撑塔(9)上的海上风力发电装置(301)。
9.根据权利要求1-6任一所述的潮汐发电装置，其特征在于，
所述潮汐发电装置还包括用于支撑所述水轮机(1)的漂浮装置，所述漂浮装置包括支撑所述水轮机(1)的倒置式支撑台(405)、支撑所述倒置式支撑台(405)的漂浮平台(401)以及固定所述漂浮平台(401)的固定缆绳(406)。
10.根据权利要求9所述的潮汐发电装置，其特征在于，
所述漂浮平台(401)上方设置发电室及变电站(11)和检修控制室(402)，所述检修控制室(402)还包括检修操作平台(403)和将所述倒置式支撑台(405)托起的检修起升油缸(404)。
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