CN112160863A - 一种储水式潮汐能发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储水式潮汐能发电系统，包括水库、坝体、进水发电装置和排水发电装置；所述水库包括相邻的上水库和下水库，其中上水库的高度高于下水库的高度，水库朝向水面的一侧设有坝体；下水库还连通有外部的排水管道，排水管道上安装有排水阀门；本发明的在发电装置的进水区设有前后方向倾斜的导流板，为了发电装置进一步形成良好的动力能、重力能和压力能，提高做功能量，对水位落差的要求低，有效增大了发电量，运行成本低。

Description

一种储水式潮汐能发电系统
技术领域
本发明涉及新能源领域，具体是一种储水式潮汐能发电系统。
背景技术
海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转化为势能；在落潮的过程中，海水奔腾而去，水位逐渐降低，势能又转化为动能。世界上潮差的较大值约为13—15m，但一般说来，平均潮差在3m以上就有实际应用价值。潮汐能是因地而异的，不同的地区常常有不同的潮汐系统，他们都是从深海潮波获取能量，但具有各自独特的特征。尽管潮汐很复杂，但对于任何地方的潮汐都可以进行准确预报。潮汐能的利用方式主要是发电。潮汐发电是利用海湾、河口等有利地形，建筑水堤，形成水库，以便于大量蓄积海水，并在坝中或坝旁建造水利发电厂房，通过水轮发电机组进行发电。只有出现大潮，能量集中时，并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方，从潮汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是到处都有，但世界各国都已选定了相当数量的适宜开发潮汐电站的站址。
潮水的流动与河水的流动不同，它是不断变换方向的，因此不能直接利用潮水的流动发电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储水式潮汐能发电系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种储水式潮汐能发电系统，包括水库、坝体、进水发电装置和排水发电装置；所述水库包括相邻的上水库和下水库，其中上水库的高度高于下水库的高度，水库朝向水面的一侧设有坝体；下水库还连通有外部的排水管道，排水管道上安装有排水阀门；
所述坝体为多级坝体，其中具体的，所述坝体包括低位坝体、若干中间坝体和高位坝体，其中低位坝体、若干中间坝体和高位坝体均位于水坝地基上，其中低位坝体、若干中间坝体和高位坝体的高度依次增加，且高位坝体紧贴上水库；
所述低位坝体、若干中间坝体和高位坝体上均设有进水腔道，低位坝体、若干中间坝体和高位坝体上的进水腔道自下而上间隔设置，进水腔道上均设有进水闸门；进水腔道上均设有进水发电装置，进水发电装置包括导流管、发电机与第一转轮，导流管用于导流潮水，将潮汐引入进水发电装置中以实现潮汐能发电，导流管具有管状结构，两端形成开口；具体的，所述导流管两端具有扩张结构，导流管的中部为直管结构，即其内径于两端开口具有递增关系，以便潮水更轻易地进入，从而保证潮汐能发电的动力来源的充足；
所述导流管通过安装支架固定于进水腔道内，导流管内部设有发电机与位于发电机两端的第一转轮，第一转轮用于驱动发电机的转子旋转；具体的，所述发电机与第一转轮位于为导流管的直管结构内，保证潮水的流动稳定均匀；第一转轮在快速流动的潮水驱动下快速旋转，并驱动发电机的转子旋转，转子旋转切割磁场而产生感应电流，实现潮汐能发电；
所述上水库和下水库之间设有间隔坝体，间隔坝体上安装有排水发电装置，排水发电装置由泄水口、水坝闸板、水轮发电机和密封板构成，泄水口开设在间隔坝体的坝基上；泄水口为中空结构，泄水口的前后两侧对应设有向上延伸的前立架和后立架，前立架和后立架分别呈U形状，前立架和后立架的U形槽底的高度根据水轮发电机的直径大小来合理确定，前立架和后立架的高度根据上水库和下水库的高度要求合理确定；
水坝闸板分为前闸板和后闸板，前闸板以升降方式对应在泄水口的前立架处，与前立架形成截流配合；后闸板以升降方式对应在泄水口的后立架处，与后立架形成截流配合；当水流从上水库向下水库进行泄水时，前闸板和后闸板开启；
水轮发电机为两台，水轮发电机纵向布置在泄水口顶部的前立架和后立架上，所谓的纵向布置是指水轮发电机的端部朝向上水库和下水库的水流流动方向，即水轮发电机的前端通过轴承装配在前立架的U形槽底，水轮发电机的后端通过轴承装配在后立架的U形槽底；
所述水轮发电机主要由第二转轮、第二转子、定子和端盖构成，第二转轮为筒形状；第二转子设置在第二转轮内，随同第二转轮一起旋转，定子延伸进第二转轮内并与第二转子装配在一起，定子的两端通过轴承等部件装配在泄水口的前立架和后立架上。
进一步的，所述坝体整体呈扇形，坝体的两端呈扩张的状态，用于将接近水库的水流提速和提高水流的高度。
进一步的，所述中间坝体的高度沿着低位坝体朝向高位坝体的方向依次增加。
进一步的，所述低位坝体、若干中间坝体和高位坝体之间均设有辅水库，其中辅水库的底部均位于同一水平面。
进一步的，所述第一转轮由多个叶片绕转轮轴组合而成，导流管内部设有转轮支架用于承载安装第一转轮；
进一步的，所述第二转轮圆周上设有多个带水道的水斗，即每个水斗具有一条独立的水道。
进一步的，所述泄水口处设有前后方向倾斜的导流板，即导流板处在水轮发电机的上方，要求导流板的倾斜开口部朝向水流，即导流板与进入发电装置进水区的水流方向形成锐角的倾斜夹角(角度大小根据实际水流情况合理调节)，进入进水区的水流撞击在导流板上后，改变流向相下流动、冲击水轮发电机的第二转轮。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
无论是潮水进入上水库储蓄势能、还是上水库库排水释放动能，均能使发电装置进行旋转发电，潮汐能利用率高；
在发电装置的进水区设有前后方向倾斜的导流板，为了发电装置进一步形成良好的动力能、重力能和压力能，提高做功能量，对水位落差的要求低，有效增大了发电量，运行成本低。
附图说明
图1为一种储水式潮汐能发电系统的俯视图。
图2为一种储水式潮汐能发电系统的结构示意图。
图3为一种储水式潮汐能发电系统中进水发电装置的结构示意图。
图4为一种储水式潮汐能发电系统中排水发电装置的结构示意图。
图5为一种储水式潮汐能发电系统中水轮发电机的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-5，一种储水式潮汐能发电系统，包括水库100、坝体200、进水发电装置400和排水发电装置500；
所述水库100包括相邻的上水库110和下水库120，其中上水库110的高度高于下水库的高度，水库100朝向水面的一侧设有坝体200，坝体200整体呈扇形，坝体200的两端呈扩张的状态，用于将接近水库100的水流提速和提高水流的高度；下水库120还连通有外部的排水管道121，排水管道121上安装有排水阀门122；
所述坝体200为多级坝体，其中具体的，所述坝体200包括低位坝体210、若干中间坝体220和高位坝体230，其中低位坝体210、若干中间坝体220和高位坝体230均位于水坝地基240上，其中低位坝体210、若干中间坝体220和高位坝体230的高度依次增加，且高位坝体230紧贴上水库110，其中若干中间坝体220的高度沿着低位坝体210朝向高位坝体230的方向依次增加；
同时低位坝体210、若干中间坝体220和高位坝体230之间均设有辅水库130，其中辅水库130的底部均位于同一水平面；
其中多级的坝体200有两个效果：一是通过辅水库130成用于装载液体缓解水流对坝体200产生的冲击压力，二是通过多级水坝形成多级进水；
所述低位坝体210、若干中间坝体220和高位坝体230上均设有进水腔道300，低位坝体210、若干中间坝体220和高位坝体230上的进水腔道300自下而上间隔设置，进水腔道300上均设有进水闸门；进水腔道300上均设有进水发电装置400，进水发电装置400包括导流管410、发电机430与第一转轮420，导流管410用于导流潮水，将潮汐引入进水发电装置400中以实现潮汐能发电，导流管410具有管状结构，两端形成开口；具体的，所述导流管410两端具有扩张结构，导流管410的中部为直管结构，即其内径于两端开口具有递增关系，以便潮水更轻易地进入，从而保证潮汐能发电的动力来源的充足；
所述导流管410通过安装支架440固定于进水腔道300内，导流管410内部设有发电机430与位于发电机430两端的第一转轮420，第一转轮420用于驱动发电机430的转子旋转；具体的，所述发电机430与第一转轮420位于为导流管410的直管结构内，保证潮水的流动稳定均匀；
第一转轮420在快速流动的潮水驱动下快速旋转，并驱动发电机430的转子旋转，转子旋转切割磁场而产生感应电流，实现潮汐能发电。
进一步地，所述第一转轮420由多个叶片421绕转轮轴422组合而成，导流管410内部设有转轮支架423用于承载安装第一转轮420；
所述上水库110和下水库120之间设有间隔坝体250，间隔坝体250上安装有排水发电装置500，
排水发电装置500由泄水口510、水坝闸板530、水轮发电机520和密封板构成，泄水口510开设在间隔坝体250的坝基上；泄水口510为中空结构，泄水口510的前后两侧对应设有向上延伸的前立架511和后立架512，前立架511和后立架512分别呈U形状，前立架511和后立架512的U形槽底的高度根据水轮发电机520的直径大小来合理确定，前立架511和后立架512的高度根据上水库110和下水库120的高度要求合理确定。
水坝闸板530分为前闸板531和后闸板532，前闸板531以升降方式对应在泄水口510的前立架511处，与前立架511形成截流配合；后闸板532以升降方式对应在泄水口510的后立架512处，与后立架512形成截流配合；当水流从上水库110向下水库120进行泄水时，前闸板531和后闸板532开启；
水轮发电机520为两台，水轮发电机520纵向布置在泄水口510顶部的前立架511和后立架512上，所谓的纵向布置是指水轮发电机520的端部朝向上水库110和下水库120的水流流动方向，即水轮发电机520的前端通过轴承装配在前立架511的U形槽底，水轮发电机520的后端通过轴承装配在后立架512的U形槽底；
所述水轮发电机520主要由第二转轮521、第二转子522、定子523和端盖构成，第二转轮521为筒形状，第二转轮521圆周上设有多个带水道的水斗，即每个水斗具有一条独立的水道；
第二转子522设置在第二转轮521内，随同第二转轮521一起旋转，定子523延伸进第二转轮521内并与第二转子522装配在一起，定子523的两端通过轴承等部件装配在泄水口510的前立架511和后立架512上。端盖将第二转子522和定子523做功段封装在第二转轮521内。
所述第二转子522在随同第二转轮521旋转时，使第二转子522在定子523上做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生电流。
为了发电装置进一步形成良好的动力能、重力能和压力能，提高做功能量，在发电装置的进水区设有前后方向倾斜的导流板540，即导流板540处在水轮发电机520的上方，要求导流板540的倾斜开口部朝向水流，即导流板540与进入发电装置进水区的水流方向形成锐角的倾斜夹角(角度大小根据实际水流情况合理调节)，进入进水区的水流撞击在导流板540上后，改变流向相下流动、冲击水轮发电机520的第二转轮521；
上水库110在涨潮时进水，下水库120在落潮时放水，这样上水库110的水位总比下水库120的水位高，排水发电装置500放在两水库之间的隔坝内，两水库始终保持着水位差，故可以全天发电。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种储水式潮汐能发电系统，包括水库、坝体、进水发电装置和排水发电装置；其特征在于，所述水库包括相邻的上水库和下水库，其中上水库的高度高于下水库的高度，水库朝向水面的一侧设有坝体；下水库还连通有外部的排水管道，排水管道上安装有排水阀门；
所述坝体为多级坝体，其中具体的，所述坝体包括低位坝体、若干中间坝体和高位坝体，其中低位坝体、若干中间坝体和高位坝体均位于水坝地基上，其中低位坝体、若干中间坝体和高位坝体的高度依次增加，且高位坝体紧贴上水库；
所述低位坝体、若干中间坝体和高位坝体上均设有进水腔道，低位坝体、若干中间坝体和高位坝体上的进水腔道自下而上间隔设置，进水腔道上均设有进水闸门；进水腔道上均设有进水发电装置，进水发电装置包括导流管、发电机与第一转轮，导流管用于导流潮水，将潮汐引入进水发电装置中以实现潮汐能发电，导流管具有管状结构，两端形成开口；具体的，所述导流管两端具有扩张结构，导流管的中部为直管结构，即其内径于两端开口具有递增关系，以便潮水更轻易地进入，从而保证潮汐能发电的动力来源的充足；
所述导流管通过安装支架固定于进水腔道内，导流管内部设有发电机与位于发电机两端的第一转轮，第一转轮用于驱动发电机的转子旋转；具体的，所述发电机与第一转轮位于为导流管的直管结构内，保证潮水的流动稳定均匀；第一转轮在快速流动的潮水驱动下快速旋转，并驱动发电机的转子旋转，转子旋转切割磁场而产生感应电流，实现潮汐能发电；
所述上水库和下水库之间设有间隔坝体，间隔坝体上安装有排水发电装置，排水发电装置由泄水口、水坝闸板、水轮发电机和密封板构成，泄水口开设在间隔坝体的坝基上；泄水口为中空结构，泄水口的前后两侧对应设有向上延伸的前立架和后立架，前立架和后立架分别呈U形状，前立架和后立架的U形槽底的高度根据水轮发电机的直径大小来合理确定，前立架和后立架的高度根据上水库和下水库的高度要求合理确定；
水坝闸板分为前闸板和后闸板，前闸板以升降方式对应在泄水口的前立架处，与前立架形成截流配合；后闸板以升降方式对应在泄水口的后立架处，与后立架形成截流配合；当水流从上水库向下水库进行泄水时，前闸板和后闸板开启；
水轮发电机为两台，水轮发电机纵向布置在泄水口顶部的前立架和后立架上，所谓的纵向布置是指水轮发电机的端部朝向上水库和下水库的水流流动方向，即水轮发电机的前端通过轴承装配在前立架的U形槽底，水轮发电机的后端通过轴承装配在后立架的U形槽底；
所述水轮发电机主要由第二转轮、第二转子、定子和端盖构成，第二转轮为筒形状；第二转子设置在第二转轮内，随同第二转轮一起旋转，定子延伸进第二转轮内并与第二转子装配在一起，定子的两端通过轴承等部件装配在泄水口的前立架和后立架上。
2.根据权利要求1所述的一种储水式潮汐能发电系统，其特征在于，所述坝体整体呈扇形，坝体的两端呈扩张的状态，用于将接近水库的水流提速和提高水流的高度。
3.根据权利要求1所述的一种储水式潮汐能发电系统，其特征在于，所述中间坝体的高度沿着低位坝体朝向高位坝体的方向依次增加。
4.根据权利要求1所述的一种储水式潮汐能发电系统，其特征在于，所述低位坝体、若干中间坝体和高位坝体之间均设有辅水库，其中辅水库的底部均位于同一水平面。
5.根据权利要求1所述的一种储水式潮汐能发电系统，其特征在于，所述第一转轮由多个叶片绕转轮轴组合而成，导流管内部设有转轮支架用于承载安装第一转轮。
6.根据权利要求1所述的一种储水式潮汐能发电系统，其特征在于，所述第二转轮圆周上设有多个带水道的水斗，即每个水斗具有一条独立的水道。
7.根据权利要求1所述的一种储水式潮汐能发电系统，其特征在于，所述泄水口处设有前后方向倾斜的导流板，即导流板处在水轮发电机的上方，要求导流板的倾斜开口部朝向水流，即导流板与进入发电装置进水区的水流方向形成锐角的倾斜夹角(角度大小根据实际水流情况合理调节)，进入进水区的水流撞击在导流板上后，改变流向相下流动、冲击水轮发电机的第二转轮。
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