CN104747358A - 江河常态下的水利发电系统 - Google Patents

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    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/08—Machine or engine aggregates in dams or the like; Conduits therefor, e.g. diffusors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B9/00—Water-power plants; Layout, construction or equipment, methods of, or apparatus for, making same
    • E02B9/02—Water-ways
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Abstract

本发明涉及江河常态下的水利发电系统，包括水渠和发电机组，其特征在于：水渠由筑于江河中的两条聚水坝构成或由筑于江河中的一条聚水坝与河岸构成，构成水渠的两条聚水坝前端设于江河哨口上端且形成八字形入口，或与河岸共同构成水渠的聚水坝前端设于江河哨口上端并向远离岸边的方向斜向延伸形成斜向入口，岸边水域内或岸边上设有机组墩台，机组墩台上设有升降装置，发电机组由发电机和变速箱、水轮机组成，叶片的长度比水渠深度小20cm以上，叶轮的宽度比水渠的宽度不小于10cm。其投入少、发电量大，与现有大型水电站相比，无需修建几十米甚至上百米高的大坝，具有不占用耕地、建设灵活、不受地理环境限制、收益高的优点。

Description

江河常态下的水利发电系统
技术领域
本发明涉及发电技术，特别是一种江河常态下的水利发电系统。
背景技术
目前，我国各种发电形式存在如下问题：
一、火力发电的缺点及弊病
1、消耗大量的不可再生能源煤、油、气，资源枯竭之日就是火电的关闭之时，随着资源的减少，价格必然上升，发电成本及电价上涨联带其它行业的一切物价必然上涨；
2、污染严重、治污成本昂贵，治不彻底也治不起；
3、建设电厂以占用大量优质农田为代价来满足厂房、库房、道路的需要，使本就人均土地面积很少的农民雪上加霜，部分农民永久失去生存的耕地；
4、燃料的大量需求，增大了公、铁、水路的运输压力负担；
5、大电厂的产电量高，送电面积大、电网距离远电网投入大、浪费国家大量的财力物力，同时也增加了电力的成本，电价居高不下导致用电单位连锁物价上升。
二、大型水电站的弊病
1、一次性投资太大，虽然受益时间长，但资本回收缓慢，建设周期时间长；
2、库区占用大量的优质农田，凡是库区占地都是江河的冲积平原优质农田；
3、移民量太大，移民带来的社会工作量太大，移民的费用占去投资很大的比例，可以说一地建电站八方忙不完；
4、大坝横断河流年长日久淤积严重无法清理，蓄水量逐渐减少功能减退，最终又形成一处高台式的冲积平原电站关闭；
5、大坝越高蓄水量越大，溃坝的风险越大，对坝下区域的威胁越大；
6、坝区的生态植被受到毁灭性的破坏，严重的破坏生态平衡；
7、大型水电站受地理环境的约束加之发电量大必须远距离的送电，输、变电系统投资大，线耗损大。
三、风力发电的弊病
1、风力发电的环保标准条件优越，但受风力大小的约束不能稳定均衡的发电，它自己本身不能独立成为供电体系，只能做大电网的补充电源；
2、风力发电只能选择在风口处不能大面积的铺开建设，有的还需建在山上，给安装带来很大的困难。
四、太阳能发电的弊病
太阳能发电的环保条件非常优越，但最大弊病是受光照时间的限制，阴天、晴天、白天、黑夜这个自然规律是人力无法克服的，所以他也和风力发电一样无法独立均衡供电，只能做为电网的补充电源。
五、核电的弊病
核电危险性大，燃料奇缺，我国铀矿资源贫乏。
综上，我国现有的上述发电形式均存在难以克服的缺陷，仍需改进。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种投入少、发电量大的江河常态下的水利发电系统，与现有大型水电站相比，无需修建几十米甚至上百米高的大坝，具有不占用耕地、建设灵活、不受地理环境限制、收益高的优点。
本发明的技术方案是：
一种江河常态下的水利发电系统，包括水渠和发电机组，其特征在于：所述水渠由筑于江河中的两条聚水坝构成或由筑于江河中的聚水坝与筑于河岸边的聚水坝构成，筑于江河中的两条聚水坝前端设于江河哨口上端且形成八字形入口，或与河岸边聚水坝共同构成水渠的聚水坝前端设于江河哨口上端并向远离岸边的方向斜向延伸形成斜向入口，所述聚水坝的八字形入口或斜向入口处设有挡沙坎，岸边水域内或岸边上设有机组墩台，机组墩台上设有升降装置，所述发电机组由与升降装置组装为一体的发电机和变速箱、与变速箱输入轴连接的水轮机组成，所述水轮机的叶轮的叶片伸入到水渠内的水流中，叶片的长度比水渠深度小20cm以上，叶轮的宽度比水渠的宽度不小于10cm。
上述的江河常态下的水利发电系统，设有两条聚水坝时，两条聚水坝的八字形入口的两侧坝体上分别开设有清淤口和控制清淤口的插板，以将挡沙坎挡住的淤沙定期清理出八字形入口。
上述的江河常态下的水利发电系统，设有两条聚水坝时，挡沙坎为两段，分别起始于八字形入口根部并向斜前方延伸交汇。
上述的江河常态下的水利发电系统，河中设有一条聚水坝时，挡沙坎起始于斜向入口前部并延伸至河岸。
上述的江河常态下的水利发电系统，所述机组墩台分设于两条聚水坝外侧，两机组墩台之间安装水轮机，水轮机位于水渠中部。
上述的江河常态下的水利发电系统，所述机组墩台设于水渠中部，墩台两侧分别对称安装水轮机。
上述的江河常态下的水利发电系统，沿横跨河面方向布置多个机组墩台，相邻的两个机组墩台之间安装水轮机。
上述的江河常态下的水利发电系统，所述机组墩台和发电机组沿江河长度方向均匀布置形成发电网络。
本发明的有益效果是：江河常态下水利发电顾名思义就是在保持江河现有状态的情况下进行发电，我国江河众多，但是能具备修水电站的条件却很有限，平原处水量充沛却因落差不够无法修坝，高山处修坝危险性大、蓄水量也有限，同时平原处又都是城市集中用电量的集中区，水电只能从很远电站输送过来，本发明的发电系统和方法克服了上述问题，社会效益无法估量。本发明的特殊之处是1、中小河流没有船行航道的水域在哨口处的上端修具有八字形入口的聚水坝，将宽水面、浅度缓慢水流集中到水渠中，形成窄深急的水流，水轮在水渠内转动，聚水坝的高度略高于平常的水面即可，洪峰期水从坝上漫过，升降装置可以调节发电机组的高度，保证机组正常运转发电又不致于被水淹没，挡沙坎的设置使泥沙从聚水坝清淤口流到水渠外边的河床里，清水从挡沙坎的上面进到水渠；2、大中型江河有船行航道的水域采用岸边水渠的办法，即一条聚水坝与岸边形成水渠，江河两岸可同时建设，发电原理同上，清理泥沙可在岸边进行；3、现有的水电的水轮机是靠高坝深水形成大压力差冲击水轮带动发电机，本发明是靠水轮机直径的增大和水轮长度加长增加阻水力，加大扭力带动发电机，所以能够实现浅水、低流速带动发电机发电；4、江河万里长条件各不同，在不同的条件下选用不用型号的水轮机组，使其能达到最佳的工作状态，水轮机的种类可分为悬臂梁式、天平梁式、龙门梁式、连续梁式等，根据河流地理状态决定；5、在宽阔的水域除纵向沿河岸无限的建设外，横向也可多机组排列，灵活机动，因地制宜。
另外，本发明的水利发电的方法对山、水、田、林、空气没有任何污染，保持自然的原生态，没有任何污染产生；不占耕地，没有移民负担为国家节省大量的优质耕地和资金；建设规模灵活，投资可大可小，特别是在有水源的山区，居民分散可以就近建设适用型的规模发电；不受地理环境的限制，江河利用率高；投资小、收益高，回收期短，国家、集体、个人都可以投资办电，沿江河岸边建电网收电，既可以富沿河百姓，又可以节省国家大量投资；彻底改变现有供电模式，节省大量煤油气资源，是发电史上的一场革命，社会效益巨大。
附图说明
图1是本发明的系统的河面布置示意图（对应实施例1）；
图2是本发明的系统的河面布置示意图（对应实施例2）；
图3是本发明的系统的发电机组的结构示意图一；
图4是本发明的系统的发电机组的结构示意图二；
图5是本发明的系统的发电机组的结构示意图三；
图6是本发明的系统的发电机组的结构示意图四。
具体实施方式
实施例1
如图1、图3-图6所示，该江河常态下的水利发电系统，包括水渠1和发电机组，所述水渠1由筑于江河中的两条聚水坝3构成，两条聚水坝3前端设于江河哨口上端且形成八字形入口4，聚水坝的八字形入口4处设有挡沙坎6，两条聚水坝的八字形入口的两侧坝体上分别开设有清淤口5和控制清淤口5的插板，以将挡沙坎6挡住的淤沙定期清理出八字形入口。挡沙坎6为两段，呈人字形，分别起始于八字形入口4根部并向斜前方延伸交汇。岸边水域内设有机组墩台7，机组墩台7上设有升降装置8，所述发电机组由与升降装置8组装为一体的发电机和变速箱9、与变速箱9输入轴连接的水轮机10组成，所述水轮机10的叶轮的叶片伸入到水渠1内的水流中，叶片的长度比水渠深度小20cm以上，叶轮的宽度比水渠的宽度不小于10cm。
参见图3，机组墩台7与发电机组形成悬臂梁式结构，其设于岸边水域内即可；参见图4，机组墩台7分设于两条聚水坝3外侧，两机组墩台7之间安装水轮机10，水轮机10位于水渠1中部，形成龙门梁式结构；参见图5，机组墩台7设于水渠1中部，墩台两侧分别对称安装水轮机10，形成天平梁式结构；参见图6，也可沿横跨河面方向布置多个机组墩台7，相邻的两个机组墩台7之间安装水轮机10，形成连续梁式结构。无论上述哪种结构，机组墩台7和发电机组沿江河长度方向均匀布置均可形成发电网络。上述系统适用于河面窄，无船行航道的中小河流。
实施例2
如图2所示，该江河常态下的水利发电系统，包括水渠1和发电机组，水渠1由筑于江河中的一条聚水坝3与河岸2边筑起的聚水坝构成，聚水坝3前端设于江河哨口上端并向远离岸边的方向斜向延伸形成斜向入口11，聚水坝的斜向入口11处设有挡沙坎6，挡沙坎6起始于斜向入口11前部并延伸至河岸2。岸边或水域内设有机组墩台7，机组墩台7上设有升降装置8，所述发电机组由与升降装置8组装为一体的发电机和变速箱9、与变速箱9输入轴连接的水轮机10组成，所述水轮机10的叶轮的叶片伸入到水渠1内的水流中，其他同实施例1。上述系统适用于河面宽，有船行航道的大中型河流。

Claims (8)

1.一种江河常态下的水利发电系统，包括水渠和发电机组，其特征在于：所述水渠由筑于江河中的两条聚水坝构成或由筑于江河中的一条聚水坝与河岸构成，构成水渠的两条聚水坝前端设于江河哨口上端且形成八字形入口，或与河岸共同构成水渠的聚水坝前端设于江河哨口上端并向远离岸边的方向斜向延伸形成斜向入口，所述聚水坝的八字形入口或斜向入口处设有挡沙坎，岸边水域内或岸边上设有机组墩台，机组墩台上设有升降装置，所述发电机组由与升降装置组装为一体的发电机和变速箱、与变速箱输入轴连接的水轮机组成，所述水轮机的叶轮的叶片伸入到水渠内的水流中，叶片的长度比水渠深度小20cm以上，叶轮的宽度比水渠的宽度不小于10cm。
2.根据权利要求1所述的江河常态下的水利发电系统，其特征在于：设有两条聚水坝时，两条聚水坝的八字形入口的两侧坝体上分别开设有清淤口和控制清淤口的插板。
3.根据权利要求1所述的江河常态下的水利发电系统，其特征在于：设有两条聚水坝时，挡沙坎为两段，分别起始于八字形入口根部并向斜前方延伸交汇。
4.根据权利要求1所述的江河常态下的水利发电系统，其特征在于：河中设有一条聚水坝时，挡沙坎起始于斜向入口前部并延伸至河岸。
5.根据权利要求1所述的江河常态下的水利发电系统，其特征在于：所述机组墩台分设于两条聚水坝外侧，两机组墩台之间安装水轮机，水轮机位于水渠中部。
6.根据权利要求1所述的江河常态下的水利发电系统，其特征在于：所述机组墩台设于水渠中部，墩台两侧分别对称安装水轮机。
7.根据权利要求1所述的江河常态下的水利发电系统，其特征在于：沿横跨河面方向布置多个机组墩台，相邻的两个机组墩台之间安装水轮机。
8.根据权利要求1所述的江河常态下的水利发电系统，其特征在于：所述机组墩台和发电机组沿江河长度方向均匀布置形成发电网络。
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