CN110821736A - 一种利用静水空气资源的发电系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用静水空气资源的发电系统，包括：浮力吸水发电平台和集水池；浮力吸水发电平台包括第一储水罐、第一储气罐、第一空气发电机和高压排水集水罐；第一储水罐可浮沉地设置于水中且连接有第一空气压缩机，且第一储水罐内设置有第一内加热装置；第一储气罐通过气体输入管与第一储水罐相连，第一储水罐还通过气体输出管与第一空气发电机相连，第一储水罐与高压排水集水罐通过排水管连接，且排水管伸入至第一储水罐的底部，高压排水集水罐通过扬水管与集水池相连，高压排水集水罐设置于地面上。本发明有效利用了浮力、重力以及高压气体进行发电，并同时完成了水泵的功能，达到蓄水发电的目的，提高资源利用率。

Description

一种利用静水空气资源的发电系统及其方法

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，更具体的说是涉及一种利用静水空气资源的发电系统及其方法。

背景技术

目前，绝大部分电能都来源于化石能源--煤炭、石油、天然气等，少数来源于风能、水能或生物质能。在能源日益紧张的今天，绿色清洁的可再生的能源科转化为电能的技术日益受到重视。

现在，在新能源中，风力和太阳能发电技术已相当成熟，风力及太阳光太过于分散和不稳定，使得风力发电和太阳能发电设备占地面积庞大、一次性投资极高。

而水资源发电却仍只停留于拦河造坝建造大型水电站的阶段，不能满足社会对洁净能源进行发电的需求，完全未达到有效利用水资源的目的。

而空气中含有大量的来源于太阳的热量，这些热量在空气中具有广泛性与稳定性，因此空气中的热量是一种巨大的可再生清洁能源。在收集空气中热量的过程中，由于空气具有良好的流动性，这使得收集空气能不需要像收集太阳能或风能那样设置较大的收集面积或跟踪设备，设备上投资较少，但是目前针对利用空气能发电的技术研究却很少。

因此，研究出一种利用静水空气资源的发电系统及其方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用静水空气资源的发电系统及其方法，用于同时利用浮力重力以及高压空气进行发电，且将静水转化为动水进行发电。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用静水空气资源的发电系统，包括：浮力吸水发电平台和集水池；

所述浮力吸水发电平台与所述集水池相连；

所述浮力吸水发电平台包括第一储水罐、第一储气罐、第一空气发电机和高压排水集水罐；

所述第一储水罐可浮沉地设置于水中且连接有第一空气压缩机，且所述第一储水罐内设置有第一内加热装置和制动装置；所述第一储气罐通过气体输入管与所述第一储水罐相连，所述第一储气罐还通过气体输出管与所述第一空气发电机相连，所述第一储水罐与所述高压排水集水罐通过排水管连接，且所述排水管伸入至所述第一储水罐的底部，所述高压排水集水罐通过扬水管与所述集水池相连，所述高压排水集水罐设置于地面上。

优选的，所述浮力吸水发电平台还包括基座、浮沉轨道和浮筒稳定滑轮杆；

所述基座固定于水中，所述浮沉轨道竖直安装于所述基座上，所述第一储水罐通过所述浮筒稳定滑轮杆可滑动地安装于所述浮沉轨道上。

优选的，所述第一储水罐的底部设置有吸水口，所述吸水口上安装有拉环，所述拉环上设置有拉绳，所述拉绳的另一端连接在所述第一储水罐的顶部，所述拉绳的中间设置有回力轮，所述回力轮的转动带动回转发电机的转动。

优选的，还包括一级增压发电平台和蓄水湖；所述一级增压发电平台设置于高于地面的位置，所述集水池高于所述一级增压发电平台的位置，所述蓄水湖设置于高于所述集水池的位置；

所述一级增压发电平台包括第二储水罐、第二储气罐和第二空气发电机；

所述集水池中的水通过所述进水管进入所述第二储水罐中，且所述第二储气罐内设置有第二内加热装置，所述第二储气罐分别连接第二空气压缩机和所述第二储水罐，所述第二储水罐通过出水管与所述蓄水湖相连。

优选的，还包括二级增压发电平台，所述二级增压发电平台包括第三储水罐、第三储气罐和水轮发电装置；

所述第三储水罐的顶部设置有进水口和排气装置，所述排气装置包括排气孔、浮杆、浮力球和活塞，所述排气孔内安装有浮杆，所述浮杆的顶端设有浮力球，所述浮杆上设有与所述排气孔相适配的活塞，所述第三储水罐上还设置有高压喷口；

所述第三储气罐分别与第三空气压缩机和所述第三储水罐相连，所述第三储气罐内设置有第三内加热装置；

所述水轮发电装置包括水轮和水力发电机，增压后的水或气体通过所述高压喷口喷出驱动所述水轮转动，所述水轮带动所述水力发电机中的转子转动，从而发电，且发电后的水流入所述蓄水湖中；

所述水轮为水汽双栖轮，所述水汽双栖轮包括转轴、外轮、弹簧和伸缩套杆，所述外轮设置于所述转轴上，所述弹簧均匀分布在所述外轮的外表面，所述伸缩套杆设置在弹簧上。

优选的，所述排气装置包括排气孔和电控阀门，所述排气孔设置于所述第三储水罐顶部，通过所述电控阀门控制所述排气孔的开关。

优选的，还包括一级贯流发电平台、二级贯流发电平台、涡轮发电平台和立式发电平台。

优选的，所有管道内均安装有电控止回阀。

一种利用静水空气资源的发电方法，包括以下内容：

步骤一：第一空气压缩机向第一储气罐内灌入高压空气，灌满后打开第一内加热装置对高压气体进行加热，打开气体输入管和排水管，将压缩空气输入第一储水罐，气体输出管处于关闭状态，所述第一储水罐内的水被压入排水管输送至高压排水集水罐内，与此同时打开制动装置，禁止在排水过程中所述第一储水罐的上浮；排水过程中所述高压排水集水罐内的水输送至集水池中；当所述第一储水罐内的水位低于所述排水管的管口时，关闭所述排水管和所述制动装置，使所述第一储水罐自动上浮，在上浮的过程中，拉绳带动回力轮转动，从而带动回转发电机进行发电；

步骤二：当所述第一储水罐上浮至水面，停止上浮后打开气体输出管，高压气体通过所述气体输出管输出至所述第一空气发电机进行发电；直至所述第一储水罐和所述第一储气罐内的高压气体均排放完毕后，关闭所述第一内加热装置，打开吸水口，水从吸水口吸入所述第一储水罐，所述第一储水罐下沉，在所述第一储水罐下沉的过程中，拉绳带动回力轮转动，从而带动回转发电机进行发电；

步骤三：当所述第一储水罐停止下沉后，关闭气体输入管和气体输出管，再次启动第一空气压缩机重复步骤一和步骤二的操作。

优选的，还包括以下内容：

所述集水池内的水通过进水管进入第二储水罐内，开启第二空气压缩机，

第二储气罐内的压缩气体装满后，开启第二内加热装置，加热后的气体进入

第二储水罐，将所述第二储水罐内的水压入排水管从而输入至蓄水湖，当第二储水罐内的水位低于所述排水管入口后，通过第二储水罐内的气体驱动第二空气发电机进行发电；

第三储水罐内的水装满后，活塞在浮力的作用下堵住出气孔，开启第三空气压缩机，第三储气罐内的压缩气体装满后，开启第三内加热装置，并打开高压喷口，加热后的气体进入第三储水罐，高压喷口将水喷出从而驱动水轮发电装置进行发电。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种利用静水空气资源的发电系统及其方法，该系统中的浮力吸水发电平台，通过对储水罐中的气压的调节，来实现储水罐的上浮和下沉，并将水压入高于地面的集水池，有效利用了浮力、重力以及高压气体进行发电，并同时完成了水泵的功能，提高了该系统的工作效率，节约了资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的利用静水空气资源的发电系统的整体结构示意图；

图2附图为本发明提供的不带浮沉导轨的浮力吸水发电平台的结构示意图；

图3附图为本发明提供的带浮沉导轨的浮力吸水发电平台的结构示意图；

图4附图为本发明提供的一级增压发电平台的结构示意图；

图5附图为本发明提供的二级增压发电平台结构示意图；

图6附图为本发明提供的水轮的结构示意图；

其中，1-浮力吸水发电平台、101-第一储水罐、102-第一储气罐、103-第一空气发电机、104-高压排水集水罐、105-第一空气压缩机、106-第一内加热装置、107-气体输入管、108-气体输出管、109-排水管、110-基座、111-浮沉轨道、112-浮筒稳定滑轮杆、113-吸水口、114-拉环、115-拉绳、116-回力轮、117-回转发电机、118-扬水管、2-集水池、3-一级增压发电平台、301-第二储水罐、302-第二储气罐、303-第二内加热装置、304-第二空气压缩机、305-出水管、306-进水管、4-蓄水湖、5-二级增压发电平台、501-第三储水罐、502-第三储气罐、503-进水口、504-排气装置、505-排气孔、506-浮杆、507-浮力球、508-活塞、509-高压喷口、510-第三空气压缩机、511-第三内加热装置、512-水轮、513-转轴、514-外轮、515-弹簧、516-伸缩套杆、6-一级贯流发电平台、7-二级贯流发电平台、8-涡轮发电平台、9-立式发电平台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例公开了一种利用静水空气资源的发电系统，包括：浮力吸水发电平台1和集水池2；

浮力吸水发电平台1与集水池2相连；

如图2所示，浮力吸水发电平台1包括第一储水罐101、第一储气罐102、第一空气发电机103和高压排水集水罐104；

第一储水罐101可浮沉地设置于水中且连接有第一空气压缩机105，且第一储水罐101内设置有第一内加热装置106和制动装置；第一储气罐102通过气体输入管107与第一储水罐101相连，第一储水罐101还通过气体输出管108与第一空气发电机103相连，第一储水罐101与高压排水集水罐104通过排水管109连接，且排水管109伸入至第一储水罐101的底部，高压排水集水罐104通过扬水管118与集水池2相连，高压排水集水罐104设置于地面上。

为了实现上述技术方案，如图3所示，浮力吸水发电平台1还包括基座110、浮沉轨道111和浮筒稳定滑轮杆112；

基座110固定于水中，浮沉轨道111竖直安装于基座110上，第一储水罐101通过浮筒稳定滑轮杆112可滑动地安装于浮沉轨道111上。

为了实现上述技术方案，第一储水罐101的底部设置有吸水口113，吸水口113上安装有拉环114，拉环114上设置有拉绳115，拉绳115的另一端连接在第一储水罐101的顶部，拉绳115的中间设置有回力轮116，回力轮116的转动带动回转发电机117的转动。

需要说明的是，浮力吸水发电平台内的第一储水罐等结构可以根据实际需求设置多个，每个第一储水罐等结构的具体设置方法与本实施例所公开的的相同，本实施例仅公开的是仅使用一个第一储水罐等结构的浮力吸水发电平台。

为了实现上述技术方案，还包括一级增压发电平台3和蓄水湖4；一级增压发电平台3设置于高于地面的位置，集水池2高于一级增压发电平台3的位置，蓄水湖4设置于高于集水池2的位置；

如图4所示，一级增压发电平台3包括第二储水罐301、第二储气罐302和第二空气发电机；

集水池2中的水通过进水管306进入第二储水罐301中，且第二储气罐302内设置有第二储气罐302，第二储气罐302分别连接第二空气压缩机304和第二储水罐301，第二储水罐301通过出水管305与蓄水湖4相连。

需要进一步说明的是：一级增压发电平台3是在蓄水湖4的位置较高的条件下增设的，若蓄水湖4的位置较低，采用普通的水泵即可完成，也可无需设置该装置。

为了实现上述技术方案，还包括二级增压发电平台5，如图5所示，二级增压发电平台5包括第三储水罐501、第三储水罐502和水轮发电装置；

第三储水罐501的顶部设置有进水口503和排气装置504，排气装置504包括排气孔505、浮杆506、浮力球507和活塞508，排气孔505内安装有浮杆506，浮杆506的顶端设有浮力球507，浮杆506上设有与排气孔505相适配的活塞508，第三储水罐501上还设置有高压喷口509；

第三储水罐502分别与第三空气压缩机510和第三储水罐501相连，第三储水罐502内设置有第三内加热装置511；

水轮发电装置包括水轮512和水力发电机，增压后的水或气体通过高压喷口509喷出驱动水轮512转动，水轮512带动水力发电机中的转子转动，从而发电，且发电后的水流入蓄水湖4中；

如图6所示，水轮512为水汽双栖轮，水汽双栖轮包括转轴513、外轮514、弹簧515和伸缩套杆516，外轮514设置于转轴513上，弹簧515均匀分布在外轮514的外表面，伸缩套杆516设置在弹簧515上。

为了实现上述技术方案，排气装置504包括排气孔505和电控阀门，排气孔505设置于第三储水罐501顶部，通过电控阀门控制排气孔505的开关。

为了实现上述技术方案，还包括一级贯流发电平台6、二级贯流发电平台7、涡轮发电平台8和立式发电平台9。

为了实现上述技术方案，所有管道内均安装有电控止回阀。

一种利用静水空气资源的发电方法，包括以下内容：

步骤一：第一空气压缩机105向第一储气罐102内灌入高压空气，灌满后打开第一内加热装置106对高压气体进行加热，打开气体输入管107和排水管109，将压缩空气输入第一储水罐101，气体输出管108处于关闭状态，第一储水罐101内的水被压入排水管109输送至高压排水集水罐104内，与此同时打开制动装置，禁止在排水过程中所述第一储水罐101的上浮；排水过程中高压排水集水罐104内的水输送至集水池2中；当第一储水罐101内的水位低于排水管109的管口时，关闭排水管109和制动装置，使所述第一储水罐自动上浮，在上浮的过程中，拉绳115带动回力轮116转动，从而带动回转发电机117进行发电；

步骤二：当第一储水罐101上浮至水面，停止上浮后打开气体输出管108，高压气体通过所述气体输出管108输出至第一空气发电机103进行发电；直至第一储水罐101和第一储气罐102内的高压气体均排放完毕后，关闭第一内加热装置106，打开吸水口113，水从吸水口113吸入第一储水罐101，第一储水罐101下沉，第一储水罐101内的高压气体通过气体输出管108输出至第一空气发电机103进行发电，在第一储水罐101下沉的过程中，拉绳115带动回力轮116转动，从而带动回转发电机117进行发电；

步骤三：当第一储水罐101停止下沉后，关闭气体输入管107和气体输出管108，再次启动第一空气压缩机105重复步骤一和步骤二的操作。

需要进一步说明的是：

第一储气罐102和第一储水罐101可以设置多个，第一储水罐101与浮筒稳定滑轮杆112固定，滑轮杆在浮沉轨道111上上下滑动。

为了实现上述技术方案，还包括以下内容：

集水池2内的水通过进水管306进入第二储水罐301内，开启第二空气压缩机304，第二储气罐302内的压缩气体装满后，开启第二储气罐302，加热后的气体进入第二储水罐301，将第二储水罐301内的水压入排水管109从而输入至蓄水湖4，当第二储水罐301内的水位低于排水管109入口后，通过第二储水罐301内的气体驱动第二空气发电机进行发电；

第三储水罐501内的水装满后，活塞508在浮力的作用下堵住出气孔，开启第三空气压缩机510，第三储水罐502内的压缩气体装满后，开启第三内加热装置511，并打开高压喷口509，加热后的气体进入第三储水罐501，高压喷口509将水喷出从而驱动水轮发电装置进行发电。

需要进一步说明的是：

由于加热后的气体体积增大，第三储水罐501内的水喷完后加热后的气体仍然还存在，因此，剩余的气体仍然从高压喷口509喷出，来驱动水轮发电装置。

另外，经过水轮发电装置后的水流入蓄水湖4中，蓄水湖4中的水用于在用电高峰期时冲击后方的一级贯流发电平台6、二级贯流发电平台7、涡轮发电平台8和立式发电平台9等发电装置进行发电，解决高峰期用电问题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种利用静水空气资源的发电系统，其特征在于，包括：浮力吸水发电平台和集水池；

所述浮力吸水发电平台与所述集水池相连；

所述浮力吸水发电平台包括第一储水罐、第一储气罐、第一空气发电机和高压排水集水罐；

所述第一储水罐可浮沉地设置于水中且连接有第一空气压缩机，且所述第一储水罐内设置有第一内加热装置和制动装置；所述第一储气罐通过气体输入管与所述第一储水罐相连，所述第一储水罐还通过气体输出管与所述第一空气发电机相连，所述第一储水罐与所述高压排水集水罐通过排水管连接，且所述排水管伸入至所述第一储水罐的底部，所述高压排水集水罐通过扬水管与所述集水池相连，所述高压排水集水罐设置于地面上。

2.根据权利要求1所述的一种利用静水空气资源的发电系统，其特征在于，所述浮力吸水发电平台还包括基座、浮沉轨道和浮筒稳定滑轮杆；

所述基座固定于水中，所述浮沉轨道竖直安装于所述基座上，所述第一储水罐通过所述浮筒稳定滑轮杆可滑动地安装于所述浮沉轨道上。

3.根据权利要求1所述的一种利用静水空气资源的发电系统，其特征在于，所述第一储水罐的底部设置有吸水口，所述吸水口上安装有拉环，所述拉环上设置有拉绳，所述拉绳的另一端连接在所述第一储水罐的顶部，所述拉绳的中间设置有回力轮，所述回力轮的转动带动回转发电机的转动。

4.根据权利要求1所述的一种利用静水空气资源的发电系统，其特征在于，还包括一级增压发电平台和蓄水湖；所述一级增压发电平台设置于高于地面的位置，所述集水池高于所述一级增压发电平台的位置，所述蓄水湖设置于高于所述集水池的位置；

所述一级增压发电平台包括第二储水罐、第二储气罐和第二空气发电机；

所述集水池中的水通过所述进水管进入所述第二储水罐中，且所述第二储气罐内设置有第二内加热装置，所述第二储气罐分别连接第二空气压缩机和所述第二储水罐，所述第二储水罐通过出水管与所述蓄水湖相连。

5.根据权利要求1所述的一种利用静水空气资源的发电系统，其特征在于，还包括二级增压发电平台，所述二级增压发电平台包括第三储水罐、第三储气罐和水轮发电装置；

所述第三储水罐的顶部设置有进水口和排气装置，所述排气装置包括排气孔、浮杆、浮力球和活塞，所述排气孔内安装有浮杆，所述浮杆的顶端设有浮力球，所述浮杆上设有与所述排气孔相适配的活塞，所述第三储水罐上还设置有高压喷口；

所述第三储气罐分别与第三空气压缩机和所述第三储水罐相连，所述第三储气罐内设置有第三内加热装置；

所述水轮发电装置包括水轮和水力发电机，增压后的水或气体通过所述高压喷口喷出驱动所述水轮转动，所述水轮带动所述水力发电机中的转子转动，从而发电，且发电后的水流入所述蓄水湖中；

所述水轮为水汽双栖轮，所述水汽双栖轮包括转轴、外轮、弹簧和伸缩套杆，所述外轮设置于所述转轴上，所述弹簧均匀分布在所述外轮的外表面，所述伸缩套杆设置在弹簧上。

6.根据权利要求5所述的一种利用静水空气资源的发电系统，其特征在于，所述排气装置包括排气孔和电控阀门，所述排气孔设置于所述第三储水罐顶部，通过所述电控阀门控制所述排气孔的开关。

7.根据权利要求1所述的一种利用静水空气资源的发电系统，其特征在于，还包括一级贯流发电平台、二级贯流发电平台、涡轮发电平台和立式发电平台。

8.根据权利要求1所述的一种利用静水空气资源的发电系统，其特征在于，所有管道内均安装有电控止回阀。

9.一种利用静水空气资源的发电方法，其特征在于，包括以下内容：

步骤一：第一空气压缩机向第一储气罐内灌入高压空气，灌满后打开第一内加热装置对高压气体进行加热，打开气体输入管和排水管，将压缩空气输入第一储水罐，气体输出管处于关闭状态，所述第一储水罐内的水被压入排水管输送至高压排水集水罐内，与此同时打开制动装置，禁止在排水过程中所述第一储水罐的上浮；排水过程中所述高压排水集水罐内的水输送至集水池中；当所述第一储水罐内的水位低于所述排水管的管口时，关闭所述排水管和所述制动装置，使所述第一储水罐自动上浮，在上浮的过程中，拉绳带动回力轮转动，从而带动回转发电机进行发电；

步骤二：当所述第一储水罐上浮至水面，停止上浮后打开气体输出管，高压气体通过所述气体输出管输出至所述第一空气发电机进行发电；直至所述第一储水罐和所述第一储气罐内的高压气体均排放完毕后，关闭所述第一内加热装置，打开吸水口，水从吸水口吸入所述第一储水罐，所述第一储水罐下沉，在所述第一储水罐下沉的过程中，拉绳带动回力轮转动，从而带动回转发电机进行发电；

步骤三：当所述第一储水罐停止下沉后，关闭气体输入管和气体输出管，再次启动第一空气压缩机重复步骤一和步骤二的操作。

10.根据权利要求9所述的一种利用静水空气资源的发电方法，其特征在于，还包括以下内容：

所述集水池内的水通过进水管进入第二储水罐内，开启第二空气压缩机，第二储气罐内的压缩气体装满后，开启第二内加热装置，加热后的气体进入第二储水罐，将所述第二储水罐内的水压入排水管从而输入至蓄水湖，当第二储水罐内的水位低于所述排水管入口后，通过第二储水罐内的气体驱动第二空气发电机进行发电；

第三储水罐内的水装满后，活塞在浮力的作用下堵住出气孔，开启第三空气压缩机，第三储气罐内的压缩气体装满后，开启第三内加热装置，并打开高压喷口，加热后的气体进入第三储水罐，高压喷口将水喷出从而驱动水轮发电装置进行发电。

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