CN106438202A - 风电抽水系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种风电抽水系统及其方法，主要结构包括一供汲取水源的抽水装置、一电性链接该抽水装置并于风力强度或时间长度达设定标准时，取代该抽水装置的抽水动作的风力抽水装置、一设置位置高于该抽水装置且与该抽水装置及该风力抽水装置链接的储水装置，该储水装置包含一储水桶、一两端分别链接该抽水装置及该储水桶并供加压产生水柱输出的进水管、及一连结该储水桶及该水源的出水管，并于该储水桶上设置一借该进水管的水柱驱动发电的第一水力发电装置，再于该出水管的水流路径上设置一借该储水装置的位能差发电的第二水力发电装置。借上述结构，以抽水装置结合三段式绿能发电系统，使水的动能及位能转换为电能，并将水源循环利用，持续发电。

Description

风电抽水系统及其方法
技术领域
本发明为提供一种风电抽水系统及其方法，尤指一种利用风力发电的电力将水抽往高处并产生水柱，使水具有可转为电能的动能及位能，并可回收水源重复利用，以进行微水发电的风电抽水系统及其方法。
背景技术
按，利用绿能来发电已是未来的趋势，常见的风力发电借由风力带动叶片转动，进而让发电装置产生电能，另外，亦可借由水的位移来带动叶片转动，同样让发电装置产生电能，然而，不管是风力发电装置或是水力发电装置，都是个体的发电装置，而未整合一起使用者。
一般借由水力进行发电时，主要借由水流的动能及高底落差的位能，使轮机产生转动进而达到发电的效果，然而，既有的水力发电装置透过将水流导入轮机发电后，仅会将水流直接排出轮机外，而无法有效地将排出的水流回收再利用，因此，既有水力发电装置于使用时，必须储存或引入大量的水流后，方能不断地输送至轮机内以便产生发电的效果，所以既有水力发电装置大多需装设于水源处，如此一来，不仅无法有效地将水流进行再利用，且需受限于水源处使用，再者，既有水力发电在水量较少时，则无法其借由水力进行有效率的发电，诚有加以改进之处。
而一般风力发电设备具有直立的高塔，高塔顶端的安装有叶轮，及一由叶轮驱动而产生电力的发电设备，且风不像水为常态性存在，更有风力强度的需求，因此，仅凭风力发电设备往往无法进行长时间的发电。
是以，要如何解决上述习用的问题与缺失，即为本发明的发明人与从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向所在者。
发明内容
故，本发明的发明人有鉴于上述缺失，乃搜集相关资料，经由多方评估及考虑，并以从事于此行业累积的多年经验，经由不断试作及修改，始设计出此种结合风力发电及水力发电，并以少量水源进行长效发电的风电抽水系统及其方法的发明专利者。
本发明的主要目的在于：以抽水装置结合风力、水力、水力的三段式绿能循环发电系统，以水柱赋予水动能、以高度赋予水位能，并将水源循环利用，而达到以少量水源进行持续发电的目的。
本发明的另一主要目的在于：将本发明应用于平原、高山等不同环境的汇水造林植树绿能系统。
为达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种风电抽水系统，包括：
一抽水装置，供汲取水源；
一电性链接该抽水装置的风力抽水装置，于风力强度或时间长度达设定标准时，取代该抽水装置的抽水动作；
一设置位置高于该抽水装置且与该抽水装置及该风力抽水装置链接的储水装置，该储水装置包含一储水桶、一两端分别链接该抽水装置及该储水桶并供加压产生水柱输出的进水管、及一连结该储水桶及该水源的出水管；
一设于该储水桶上的第一水力发电装置，借该进水管的水柱驱动发电；
一设于该出水管的水流路径上的第二水力发电装置，借该储水装置的位能差发电。
进一步，更包含一电性链接该风力抽水装置、该第一水力发电装置及该第二水力发电装置的储电装置。
进一步，该储水装置更包含一设于该进水管上的净水单元。
进一步，该进水管具有一加压单元，供输出水柱以驱动该第一水力发电装置。
进一步，该风力抽水装置包含一电性链接该抽水装置的延迟启动模块，供设定该风力强度及该时间长度，并切换执行抽水动作的装置。
一种风电抽水方法，其步骤为：
(a)以内置电源驱动一抽水装置汲取水源；
(b)待风力强度达标或超过设定时间时，利用一风力抽水装置取代该抽水装置的抽水动作；
(c)再将水源运输至设于高处的储水装置；
(d)利用储水装置的进水管产生水柱以驱动一第一水力发电装置；
(e)以储水装置的储水桶承接由该第一水力发电装置流下的水源；
(f)将储水桶内的水源由出水管排出，并借位能差使该出水管水流路径上的第二水力发电装置得以驱动发电；
(g)出水管将该第二水力发电装置流出的水源，回流至该抽水装置的汲取水源。
进一步，更包含步骤(f1)，利用一设于该出水管上的净水单元，净化流入该储水装置的水源。
进一步，更包含步骤(d1)，该进水管利用一加压单元产生水柱，以驱动该第一水力发电装置。
进一步，更包含步骤(h)，将该风力抽水装置、该第一水力发电装置及该第二水力发电装置已产出的电能储存于一储电装置，以于无风状态供应该抽水装置正常运作。
进一步，更包含步骤(b1)，借由一延迟启动模块切换执行抽水动作的装置。
本发明在操作时，先以抽水装置本身的电力驱动抽水，待风力强度或时间长度达设定标准时，改以风力抽水装置进行发电及抽水，并把水源汲取至位于高处的储水装置，且在水流经进水口时，会被加压形成水柱射出，而驱动第一水力发电装置发电，然后由储水桶承接流下来的水，接着让水从出水管流回位于低处的汲取水源，供第二水力发电装置从中转换位能而进行发电动作，之后便由风力抽水装置抽水以进行下一个循环。
借由上述技术，可针对习用绿能发电系统所存在的独立作业而有诸多条件限制、及无法长效维持运作的问题点加以突破，达到上述优点的实用进步性。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的结构方块图；
图2为本发明较佳实施例的实施示意图；
图3为本发明较佳实施例的方块流程图；
图4为本发明较佳实施例的动作示意图(一)；
图5为本发明较佳实施例的动作示意图(二)；
图6为本发明另一实施例的实施示意图(一)；
图7为本发明另一实施例的实施示意图(二)。
【符号说明】
风力抽水装置 1、1a
延迟启动模块 11
抽水装置 2
储水装置 3
储水桶 31
进水管 32
加压单元 321
出水管 33
净水单元 34
第一水力发电装置 4、4a
第二水力发电装置 5、5a
储电装置 6。
具体实施方式
为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及构造，兹绘图就本发明较佳实施例详加说明其特征与功能如下，俾利完全了解。
请参阅图1、图2及图3所示，为本发明较佳实施例的结构方块图、实施示意图及方块流程图，由图中可清楚看出本发明包括：
一抽水装置2，供汲取水源；
一电性链接该抽水装置2的风力抽水装置1，于风力强度或时间长度达设定标准时，取代该抽水装置2的抽水动作，且该风力抽水装置1包含一电性链接该抽水装置2的延迟启动模块11，供设定该风力强度及该时间长度，并切换执行抽水动作的装置；
一设置位置高于该抽水装置2且与该抽水装置2及该风力抽水装置1链接的储水装置3，该储水装置3包含一储水桶31、一两端分别链接该抽水装置2及该储水桶31并供加压产生水柱输出的进水管32、一连结该储水桶31及该水源的出水管33、及一设于该进水管32上的净水单元34，其中该进水管32具有一加压单元321，供输出水柱以驱动该第一水力发电装置4；
一设于该储水桶31上的第一水力发电装置4，借该进水管32的水柱驱动发电；
一设于该出水管33的水流路径上的第二水力发电装置5，系借该储水装置3的位能差发电；及
一电性链接该风力抽水装置1、该第一水力发电装置4及该第二水力发电装置5的储电装置6。
而本发明的主要步骤为：
(a)以内置电源驱动一抽水装置1汲取水源；
(b)待风力强度达标或超过设定时间时，利用一风力抽水装置取代该抽水装置的抽水动作；
(b1)借由一延迟启动模块切换执行抽水动作的装置；
(c)再将水源运输至设于高处的储水装置3；
(d)利用储水装置3的进水管32产生水柱以驱动一第一水力发电装置4；
(d1)该进水管32利用一加压单元321产生水柱，以驱动该第一水力发电装置4；
(e)以储水装置3的储水桶31承接由该第一水力发电装置4流下的水源；
(f)将储水桶31内的水源由出水管33排出，并借位能差使该出水管33水流路径上的第二水力发电装置5得以驱动发电；
(f1)利用一设于该进水管32上的净水单元34，净化流入该储水装置3的水源；
(g)出水管33将该第二水力发电装置5流出的水源，回流至该抽水装置2的汲取水源；
(h)将该风力抽水装置1、该第一水力发电装置4及该第二水力发电装置5已产出的电能储存于一储电装置6，以于无风状态供应该抽水装置2正常运作。
借由上述的说明，已可了解本技术的结构，而依据这个结构的对应配合，更可达到以抽水装置2结合三段式绿能发电系统，使水的动能及位能转换为电能，并将水源循环利用，而持续发电的优势，而详细的解说将于下述说明。
请同时配合参阅图1至图5所示，为本发明较佳实施例的结构方块图、实施示意图、方块流程图、动作示意图(一)及动作示意图(二)，由图中可清楚看出，借由上述构件组构时，本发明的动作主要以风力抽水装置1、第一水力发电装置4及第二水力发电装置5为中心进行三段式长效循环发电。在进行第一段发电之前，先以抽水装置2内置电源直接汲取水源，然后利用延迟启动模块11的设定，判断当前环境风力强度是否足以驱动风力抽水装置1，或判断借由抽水装置2抽入循环发电系统的水份，是否已产生足够抽水装置2运作的电力，若风力强度充足则进入第一段，利用风力抽水装置1产生的电力直接进行抽水动作，风力抽水装置1系利用虹吸管原理进行连续抽水，以将低处的水源汲取至高处的储水装置3(本实施例将储水装置3设于建筑物顶楼)，并于水流进储水桶31前，在储水装置3的进水管32处，利用加压单元321将进水管32输出的水流加压变为水柱，借此赋予水充足的动能，并令水柱直接推动第一水力发电装置4进行第二段的发电，接着，驱动第一水力发电装置4后水因重力下落，而汇集于储水桶31中，且让储水桶31中的水沿着出水管33流出，流向最初抽水装置2的汲水水源，在此过程中因重力下落的水沿着出水管33的水流路径，再次冲击第二水力发电装置5，让水在高处的位能转换为电能以完成第三段的发电，而由第二水力发电装置5流下的水同样沿着出水管33回流至汲水水源处。
并依上述动作持续循环发电，不浪费任何一滴水，仅需利用少量的水源即可进行长效的绿能发电，且可将风力抽水装置1、第一水力发电装置4及第二水力发电装置5所产出的电能，储存于储电装置6内以供抽水装置2使用，以解决风力抽水装置1在无风时不能发电的缺憾，或将储存的电能转移至其他设备使用，更可于储水装置3的进水口处设置一净水单元34，让储水装置3内的水除了可供发电之用外，亦可作为民生用途。
另请同时配合参阅图6及图7所示，为本发明另一实施例的实施示意图(一)及实施示意图(二)，由图中可清楚看出，本实施例为将本发明应用于平原、高山等不同环境的汇水造林植树绿能系统，同样利用风力抽水装置1a、第一水力发电装置4a及第二水力发电装置5a三段式的长效循环发电，将水源从低处的蓄水池抽往高处，然后以水柱赋予水动能、以高度赋予水位能，并将水源循环利用，而达到以少量水源进行持续发电的目的。
惟，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图式内容所为的简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本发明的专利范围内，合予陈明。

Claims (10)

1.一种风电抽水系统，其特征在于，包括：
一抽水装置，供汲取水源；
一电性链接该抽水装置的风力抽水装置，于风力强度或时间长度达设定标准时，取代该抽水装置的抽水动作；
一设置位置高于该抽水装置且与该抽水装置及该风力抽水装置链接的储水装置，该储水装置包含一储水桶、一两端分别链接该抽水装置及该储水桶并供加压产生水柱输出的进水管、及一连结该储水桶及该水源的出水管；
一设于该储水桶上的第一水力发电装置，借该进水管的水柱驱动发电；
一设于该出水管的水流路径上的第二水力发电装置，借该储水装置的位能差发电。
2.如权利要求1所述的风电抽水系统，其特征在于：更包含一电性链接该风力抽水装置、该第一水力发电装置及该第二水力发电装置的储电装置。
3.如权利要求1所述的风电抽水系统，其特征在于：该储水装置更包含一设于该进水管上的净水单元。
4.如权利要求1所述的风电抽水系统，其特征在于：该进水管具有一加压单元，供输出水柱以驱动该第一水力发电装置。
5.如权利要求1所述的风电抽水系统，其特征在于：该风力抽水装置包含一电性链接该抽水装置的延迟启动模块，供设定该风力强度及该时间长度，并切换执行抽水动作的装置。
6.一种风电抽水方法，其步骤为：
(a)以内置电源驱动一抽水装置汲取水源；
(b)待风力强度达标或超过设定时间时，利用一风力抽水装置取代该抽水装置的抽水动作；
(c)再将水源运输至设于高处的储水装置；
(d)利用储水装置的进水管产生水柱以驱动一第一水力发电装置；
(e)以储水装置的储水桶承接由该第一水力发电装置流下的水源；
(f)将储水桶内的水源由出水管排出，并借位能差使该出水管水流路径上的第二水力发电装置得以驱动发电；
(g)出水管将该第二水力发电装置流出的水源，回流至该抽水装置的汲取水源。
7.如权利要求6所述的风电抽水方法，其特征在于：更包含步骤(f1)，利用一设于该出水管上的净水单元，净化流入该储水装置的水源。
8.如权利要求6所述的风电抽水方法，其特征在于：更包含步骤(d1)，该进水管利用一加压单元产生水柱，以驱动该第一水力发电装置。
9.如权利要求6所述的风电抽水方法，其特征在于：更包含步骤(h)，将该风力抽水装置、该第一水力发电装置及该第二水力发电装置已产出的电能储存于一储电装置，以于无风状态供应该抽水装置正常运作。
10.如权利要求6所述的风电抽水方法，其特征在于：更包含步骤(b1)，借由一延迟启动模块切换执行抽水动作的装置。
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