CN1776218A - 海水电场 - Google Patents

Abstract

“海水电场”建造在海岸线近海区域，由甲库区(蓄水库区)、进水调控区、拼接型卧式水轮机组、出水调控区、乙库区(泄水库区)、各电动闸门组、变(增)速传动机构及发电车间和水流调控操作房等组成。根据海水潮汐的不同时段，始而反复地操作(开启或关合)各电动闸门组，使海水(库外水)冲击水轮机后泄入乙库区(同时让海水向甲库区蓄水)，或让甲库区(库内水)冲击水轮机后泄入大海(同时让乙库区向大海泄水，形成海水空间)，就这样使水轮机时刻不断地得到水流冲击而转动，再经变(增)速传动机构的传递，带动发电机生产电能。

Description

海水电场

一、所属技术领域

本发明涉及海洋资源的利用，人工制造海水空间，把海水潮汐的潜在能量转变成电能量的技术领域。

二、背景技术

当前，应用水力、火力、风力、化学能、太阳能、核能和潮汐等多途径来生产电能。却带来资源的枯竭、土地的占用、生态的破坏、环境的污染、水土的流失、气候的变暖等各种难以解决的问题，以及洪水、核辐射等潜伏危害。

“海水电场”利用大自然恩赐的取之不尽、用之不竭的海洋资源和月球对地球送来的吸引力所产生海水潮汐的潜在能源，使之变为电能量。她的产生，将对社会贡献有非凡的意义，因她是一个未被人类真正利用永不消失的宝贵能源，是最具发展潜力的一种干净可再生能源。

“海水电场”是多功能性项目，既有生产电能功能，又有码头运输功能、库区海产养殖功能和观海休闲旅游功能。如果财力允许，可以把数个“海水电场”沿着海岸线联建。库区大堤坝既是抗击海潮自然灾害的“海上长城”，又是沿海交通干线和海风发电的电场。

“海水电场”以不影响军事和航线的前提下，依国家决策、科学规范，漫长广宽的海岸线以及海湾处处可建，规模可大可小。建设用材(如石块、泥土、水泥、钢材等)简单，生产设备(如发电机、水轮机组等)易购易制。建造中有点难度的是建在海岸线近海区域中的库区大坝，一是水上作业，二是要求大坝经得起12级以上强台风和海浪的冲击考验。但其技术难度与其他工程(如填海造地、三峡大坝、上海东海大桥)相比，根本算不了什么，现代建设技术完全有能力使她“梦想成真”。

由于海水含有泥沙，若干年后，泥沙沉积会把库区变浅，可以用吸泥船把泥沙吸走。如果不采取措施，也只是消失海产养殖功能，不会消失发电功能。

“海水电场”是千年大计。虽然工程较大，投入资金较多，但它是长线投资，一次性投资，长时间收益，多渠道收益。不论情况如何，有一点是可以肯定的，获取利益根本保证：它的能源来源是永恒的，免费的，安全的。

三、发明内容

海水受月球吸引力的牵制，产生周期性潮汐(潮涨、潮落、潮平)变化。随着月球对地球运转角度的变化，潮汐时间和涨落水位差距也跟着变化。小水潮水位差距约5米以上，大水潮水位差距约12米左右。“海水电场”就是设法如何获取这5米以上水位差距的潜在能量，在滔滔的大海上全天候生产电能。

它的方法是：

1、建立生产场地

在海岸线近海区域建造生产场地。电场由二个面积相当规模的大库区以及发电车间、水流调控操作房等组成。

一个库区(甲库区)用于蓄水，堤坝上装有若干个电动闸门(A闸门组)。另一个库区(乙库区)用于泄水的海水空间，堤坝上也装有若干个电动闸门(B闸门组)。乙库区面积大于甲库区面积的二倍。

发电车间和水流调控(开启、关合各电动闸门组)操作房建在甲、乙库区中间堤坝上，提坝下面是水轮机和传动机构。

2、获取海洋潜在功能

打开甲、乙库区的A闸门组和B闸门组，形成二库区的水与库外水(大海)相连通。不论海水潮涨、潮落和潮平，二库区的水位随大海保持同一个水位线。

当潮平时，海水是最低水位(暂称之为海平线0位)，关上B闸门组，使乙库区的水位处在最低水位线，形成了海水空间。同样，当海水涨到最高水位时，关上A闸门组，甲库区的水位处在最高水位线。此时，我们就成功获取了海水潮汐的潜在功能了，也就是能冲击水轮机运转的甲库区比乙库区高出5米以上的水位差。

如果甲、乙库区面积越大，得到功能也越多。要根据发电量大小，需多少功能量来决定库区面积大小。

好了，有了甲、乙库区的水位差，有了甲库区足够的蓄水量和乙库区足够面积的泄水空间，就可以发电了。用甲库区的水流源源不断地冲击水轮机后流入乙库区。水轮机叶片得冲击力后使水轮机运转，从而带动发电机发电。

但是，不论甲、乙库面积有多大，经过一定时间后，甲库区水位下降了，乙库区水位升高了，水位差没有，不能发电了。只好重新打开A、B闸门组，等待潮平、潮涨……。

当然有人会疑问：这间歇发电，不就是潮汐发电站吗？它的水动力能足够发电的要求吗？我们说：“海水电场”并不是潮汐发电站，二者有根本的区别。

第一点：潮汐发电站选址难，而“海水电场”在广宽的海岸线以及海湾处处可建，有可持续发展的广阔前景。

第二点：潮汐发电站只能间歇发电，而“海水电场”使用“人工海水空间”和“库外水”能够做到全天候常年发电。

第三点：我们自行设计“拼接型卧式水轮机组”，创造性地实现了发电所需的强大动力。

以上三点，也就是“海水电场”的先进性、独创性之处。

3、实现全天候发电

为了能够不间断发电，我们把库外水(大海的水)也参与其中。在甲、乙库区之间，再建立一个水流控制坝区(见图1、2)。靠甲库区一边的是进水调控区，靠乙库区一边的是出水调控区。这样形成五个组成部分(甲库区、进水调控区、水轮机组、出水调控区、乙库区)。通过控制各闸门组，进水调控区可以让甲库区水进入水轮机组或者让库外水进入水轮机组。同样，出水调控区可以让水轮机出水向乙库区或者库外(大海)泄水。有了库外水的参入，使“海水电场”得到更多的能量，创造了全天候常年发电的重要条件。

进水调控区堤坝上装有三排电动闸门组，其中二排电动闸门组(C闸门组和G闸门组)调控甲库区水流进水轮机，另一排电动闸门组(D闸门组)调控库外水流进水轮组。出水调控区堤坝上也装有二排电动闸门组，其中一排电动闸门组(E闸门组)调控水轮机出水泄入库外(大海)，另一排电动闸门组(F闸门组)调控水轮机出水泄入乙库区。

4、关于电动闸门

电动闸门洞口高度约需3米左右。

A、C、D、G闸门组安装在海平线2.5米位置，B、E、F闸门的安装在海平线0位位置。要以满足工作水流量来确定各闸门组的闸门个数。

5、关于水轮机

由于海水涨落只有几米的水位差距，用常规的水轮机所得到的力量是很少的，不能满足发电要求。为此，我们采用“拼接型卧式水轮机组”(见图3)。方法是把水轮机的叶片宽度增加H倍，让功率也增加H倍，而又把数个水轮机同轴心拼接，组合成卧式水轮机组。水轮机组将得到慢而强有力的转速，经过变(增)速传动机构，产生满足发电机所需的转速和力量，使发电机发电。

水轮机中心轴位置在海平线2.5米地方。

6、关于安全生产

如果陆地发生洪灾，开启所有闸门，使库区变成了大海(库区与大海同水位)，让洪水经徒门泄入库区，确保抗洪排涝。

如果台风来临，暂停生产，工作人员撤回陆地，确保人身安全。

如果提坝遭到战争或意外破坏，库区的水只会泄入大海，不会对陆地上生命财产产生威胁。所以说“海水电场”的能源是安全的。

四、附图说明

下面结合实施例及其附图对“海水电场”再作描述。

图1是实施例的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是“拼接型卧式水轮机组”和“变(增)速转动机构”示意图。

图4至图9是“海水电场”生产电能时，一个潮汐周期中的各个不同时段示意图。

图中：□表示闸门开启；■表示闸门关合；→表示水流走向；(1)大坝；(2)甲库区；(3)乙库区；(4)进水调控区；(5)出水调控区；(6)A电动闸门组；(7)B电动闸门组；(8)C电动闸门组；(9)D电动闸门组；(10)E电动闸门组；(11)F电动闸门组；(12)G电动闸门组；(13)发电车间。水流调控操作房；(14)变(增)速传动机构；(15)拼接型卧式水轮机组；(16)徒门；(17)河流；(18)大海；(19)海岸；(20)法兰；(21)轴承；(22)水轮机叶片；(23)水轮机主轴；(24)支座；(25)发电机。

五、具体实施方式

首先开启全部闸门组，待到潮平时，大海水位在海平线0位，甲、乙二库区以及进、出水调控区的水位同样在海平线0位。此时，关合B、E、F和G闸门组使乙库区处在海平线0位的水位。海水开始上涨，A库区的水位跟着海水一同上涨，海水涨到海平线3米时，就可以发电了。为描述清楚，以此为起点时，把一个潮汐变化周期分几个时段来描述生产电能的实施过程。

第一时段(见图4)：当海水涨到海平线3米时(此时，甲库水位＝海平线3米，乙库区水位＝海平线0位)，开启F闸门组，海水从A、C、D闸门组进入，冲击水轮机后经F闸门组泄入乙库区，同时，开启G闸门组，让水冲击水轮机后直接泄入乙库区。之后，G闸门组一直开启着，需停止发电时关合。

第二时段(见图5)：海水继续上涨，当涨到最高水位时(此时，甲库区水位＝海平线5米以上，乙库区水位≈海平线1米)，关合A、C闸门组，使甲库区水位处在最高水位线(海平线5米以上)。海水继续从D闸门组进入，冲击水轮机后，经F闸门组泄入乙库区。

第三时段(见图6)：海水涨到后又开始落潮，落至海平线3米时(此时，甲库区水位＝海平线5米以上，乙库区水位≈海平线1.5米)，开启C闸门组，关合D闸门组，让甲库区的水从C闸门组出来，冲击水轮机后，仍从F闸门组泄至乙库区。

第四时段(见图7)：当海水落至等于或低于乙库区水位时(此时，甲库区水位≈海平线4.5米，乙库区水位≈2米)，开启B、E闸门组，使乙库区的水位随同海水一同降落。冲击水轮机的水流从E、F、B闸门组泄入大海。

第五时段(见图8)：海水继续下落，当落至最低水位时(此时，甲库区水位≈海平线4米，乙库区水位＝海平线0位)，关合B、F闸门组，使乙库区水位又处于海平线0位。冲击水轮机的水流继续从E闸门组泄入大海。

第六时段(见图9)：海水潮平后又开始潮涨，当涨至海平线2米时(此时，甲库区水位≈海平线3.5米，乙库区水位≈海平线0.1米)，开启F闸门组，关合E闸门组，让甲库区的水从C闸门组出来，冲击水轮机后，改从F闸门组向乙库区泄水。

当海水涨至等于或高于甲库区水位时，开启A、D闸门组。这一周期结束，又从第一时段开始。

就这样：根据海水涨落的情况，始而反复地操作各闸门组来调控水流走向，保持水位差距，让水流冲击水轮机组，进行不间断地生产电能。

(注：本文所有数据，为描述而暂定，并不是正确数字，只能仅作参考)。

Claims (6)

1、一种利用海洋资源，把海水潮汐的潜在能量转变为不间断的电能量的能源项目，其特征在于：在海岸线(19)的近海区域(18)建造库区大坝(1)，形成“海水电场”的生产场地。

2、根据权利要求1所述的海水电场，其特征在于：电场由甲库区(2)、乙库区(3)、进水调控区(4)、出水调控区(5)组成，而且各库区和进、出水流调控区的堤坝上装有：A电动闸门组(6)、B电动闸门组(7)、C电动闸门组(8)、D电动闸门组(9)、E电动闸门组(10)、F电动闸门组(11)、G电动闸门组(12)。

3、根据权利要求1所述的海水电场，其特征在于：在进水调控区(4)与出水调控区(5)之间的堤坝下部装着拼接型卧式水轮机组(15)。该水轮机不同于常规水轮机，是由数只特宽叶片的水轮机同轴心拼接组合而成。它由法兰(20)、轴承(21)、水轮机叶片(22)、水轮机主轴(23)及支座(24)等组成。

4、根据权利要求1所述的海水电场，其特征在于：拼接型卧式水轮机组(15)得到水流冲击后产生运转，经变(增)速传动机构(14)的传递，使发电机(25)运转生产电能。

5、根据权利要求1所述的海水电场，其特征在于：在进水调控区(4)与出水调控区(5)之间的堤坝上，建有发电车间·水流调控操作房(13)。里面装有发电机(25)和发电所需的其它设备以及用于开启和关合各电动闸门组的控制操作台。根据潮汐各个不同时段，操作控制台按钮，指令水流走向，使水流不间断冲击水轮机，使发电机发电。

6、根据权利要求1所述的海水电场，当陆地发生洪水或台风来临，开启所有电动闸门组和徒门闸门(16)，让河流(17)的大水泄入大海，确保安全。

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