CN207526630U - 雨水发电并网系统及供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种雨水发电并网系统及供电系统。雨水发电并网系统包括第一蓄水装置、引水管、液位控制器、阀门、发电装置、蓄电配电装置以及抽水储存装置。第一蓄水装置与排水渠连通以储存雨水。阀门分别与第一蓄水装置和引水管连接，用于控制流入引水管的雨水流量。液位控制器设置在第一蓄水装置上并与阀门连接，用于对阀门的开关状态进行控制。引水管远离阀门的一端与发电装置连接，用于将雨水引流至发电装置进行发电。蓄电配电装置与发电装置电性连接，用于调整发电装置输出交流电的蓄电配电状态。抽水储存装置与发电装置连接，用于将雨水进行抽水储存。由此，提高了电能质量和发电效率，同时提高了雨水利用率，起到调峰填谷的作用。

Description

雨水发电并网系统及供电系统

技术领域

本实用新型涉及发电技术领域，具体而言，涉及一种雨水发电并网系统及供电系统。

背景技术

目前，为应对南方多雨城市的内涝问题和热岛效应，国家提出建设“海绵城市”，其重点在于综合利用雨水发电，集处理、蓄水为一体，建设城市水生态循环系统。

现有技术已经制作出基于“海绵城市”的微型雨水发电及处理装置，该装置利用水从高处降下的势能，通过水轮机进行能量转换，然后对雨水电解、净化等处理变废为宝。虽然此类装置可以模拟地开发雨水的部分功能，对现今“海绵城市”防洪蓄水的建设起到一定示范作用。但是，本申请发明人在实际研究中发现，此类装置没有合理地考虑雨水量的不稳定性对发电机的影响。另外，雨水被电解净的过程中需要消耗大量电能，不符合“节能减排”的倡议，同时，也会加大电网的负荷，发出的电单纯地被储存进蓄电池，忽略了新能源发电作为分布式电源对电网“调峰填谷”的作用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种雨水发电并网系统及供电系统，以解决或者改善上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

结合第一方面，本实用新型实施例提供一种雨水发电并网系统，所述雨水发电并网系统应用于设置在建筑物楼顶的排水渠，所述雨水发电并网系统包括第一蓄水装置、引水管、液位控制器、阀门、发电装置、蓄电配电装置以及抽水储存装置；

所述第一蓄水装置用于与所述排水渠连通以储存经由所述排水渠排出的雨水；

所述阀门分别与所述第一蓄水装置和所述引水管连接，用于控制所述第一蓄水装置流入所述引水管中的雨水流量；

所述液位控制器设置在所述第一蓄水装置上，并与所述阀门连接，用于根据所述第一蓄水装置中的液位对所述阀门的开关状态进行控制；

所述引水管远离所述阀门的一端与所述发电装置连接，用于将经由所述阀门流出的雨水引流至所述发电装置进行发电；

所述蓄电配电装置与所述发电装置电性连接，用于调整所述发电装置输出交流电的蓄电配电状态；

所述抽水储存装置与所述发电装置连接，用于将经由所述发电装置的雨水进行抽水储存。

可选地，所述液位控制器上设置有高液位线和低液位线，当所述液位控制器检测到所述第一蓄水装置中的雨水到达所述高液位线时打开所述阀门，当所述液位控制器检测到所述第一蓄水装置中的雨水降落到所述低液位线时关闭所述阀门。

可选地，所述蓄电配电装置包括双投隔离开关、整流器以及蓄电池；

所述双投隔离开关的输入端与所述发电装置电性连接，输出端与所述整流器或者配电网连接，所述整流器与所述蓄电池电性连接，所述双投隔离开关用于选择将所述发电装置输出的交流电输出至所述整流器或者所述配电网。

可选地，所述双投隔离开关包括控制器、与所述控制器电性连接的第一开关和第二开关，所述第一开关与所述配电网连接，所述第二开关与整流器连接，所述整流器与所述蓄电池电性连接，所述控制器用于在第一预设时间段控制所述第一开关与所述配电网连通，以及用于在第二预设时间段控制所述第二开关与所述整流器连通，以使得所述发电装置输出的交流电经由所述整流器转换为直流电后对所述蓄电池进行充电。

可选地，所述蓄电配电装置还包括并网保护模块，所述并网保护模块分别与所述第一开关和所述配电网连接，用于对所述发电装置输出的交流电进行并网保护调整后输出至所述配电网。

可选地，所述并网保护模块包括防雷器、锁相环、继电保护器、升压电路、调频电路中的至少一种。

可选地，所述控制器采用SSOP-20单片机。

可选地，所述抽水储存装置包括第二蓄水装置和抽水泵；

所述第二蓄水装置与所述发电装置连接，用于储存经由所述发电装置流出的雨水；

所述抽水泵与所述第二蓄水装置连接，用于将所述第二蓄水装置储存的雨水抽出至目标区域。

可选地，所述第一蓄水装置上还设置有用于过滤经由所述排水渠排出的雨水中的杂质的过滤网。

结合第二方面，本实用新型实施例还提供一种供电系统，所述供电系统包括配电网以及与所述配电网电性连接的多个上述的雨水发电并网系统，所述雨水发电并网系统分布在所述配电网所在区域的不同位置处。

相对于现有技术而言，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型实施例提供一种雨水发电并网系统及供电系统。雨水发电并网系统包括第一蓄水装置、引水管、液位控制器、阀门、发电装置、蓄电配电装置以及抽水储存装置。第一蓄水装置与排水渠连通以储存雨水。阀门分别与第一蓄水装置和引水管连接，用于控制流入引水管的雨水流量。液位控制器设置在第一蓄水装置上并与阀门连接，用于对阀门的开关状态进行控制。引水管远离阀门的一端与发电装置连接，用于将雨水引流至发电装置进行发电。蓄电配电装置与发电装置电性连接，用于调整发电装置输出交流电的蓄电配电状态。抽水储存装置与发电装置连接，用于将雨水进行抽水储存。采用上述设计，通过液位控制器控制阀门的开关状态，以控制雨水的下落速度，充分考虑了雨水流量的不稳定性而带来的发电装置发出电压的不稳定，提高了电能质量和发电效率，同时通过抽水蓄能装置将水进行抽水储存，可供给为绿化、道路洒水以及雨水资源净化等，提高了雨水的利用率。另外，通过蓄电配电装置调整发电装置输出交流电的蓄电配电状态，起到调峰的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的雨水发电并网系统的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的雨水发电并网系统的结构示意图之二；

图3为本实用新型实施例提供的雨水发电并网系统的结构示意图之三；

图4为本实用新型实施例提供的雨水发电并网系统的结构示意图之四；

图5为本实用新型实施例提供的雨水发电并网系统的结构示意图之五。

图标：100-雨水发电并网系统；110-排水渠；120-第一蓄水装置；122-过滤网；130-引水管；140-液位控制器；142-高液位线；144-低液位线；150-阀门；160-发电装置；170-蓄电配电装置；171-双投隔离开关；172-整流器；173-蓄电池；174-并网保护模块；180-抽水储存装置；182-第二蓄水装置；184-抽水泵；200-配电网。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，为本实用新型实施例提供的雨水发电并网系统100的结构示意图之一。本实施例中，该雨水发电并网系统100可应用于设置在建筑物楼顶的排水渠110，该排水渠110可以建立在楼顶平台四周，具有汇聚雨水的功能。

如图1所示，所述雨水发电并网系统100可包括第一蓄水装置120、引水管130、液位控制器140、阀门150、发电装置160、蓄电配电装置170以及抽水储存装置180。

所述第一蓄水装置120用于与所述排水渠110连通以储存经由所述排水渠110排出的雨水。本实施例中，所述第一蓄水装置120其容积设计应该根据当地雨季流量决定，以尽量减少空间占比的情况下能承受雨季雨水负载。

所述阀门150分别与所述第一蓄水装置120和所述引水管130连接，用于控制所述第一蓄水装置120流入所述引水管130中的雨水流量。所述引水管130其细长的特点利于提供给雨水以大的势能冲击所述发电装置160。

所述液位控制器140设置在所述第一蓄水装置120上，并与所述阀门150连接，用于根据所述第一蓄水装置120中的液位对所述阀门150的开关状态进行控制。所述引水管130远离所述阀门150的一端与所述发电装置160连接，用于将经由所述阀门150流出的雨水引流至所述发电装置160进行发电。所述蓄电配电装置170与所述发电装置160电性连接，用于调整所述发电装置160输出交流电的蓄电配电状态。所述抽水储存装置180与所述发电装置160连接，用于将经由所述发电装置160的雨水进行抽水储存。

采用上述设计，通过液位控制器140控制阀门150的开关状态，以控制雨水的下落速度，充分考虑了雨水流量的不稳定性而带来的发电装置160发出电压的不稳定，提高了电能质量和发电效率，同时通过抽水蓄能装置将水进行抽水储存，可供给为绿化、道路洒水以及雨水资源净化等，提高了雨水的利用率。另外，通过蓄电配电装置170调整发电装置160输出交流电的蓄电配电状态，起到调峰填谷的作用。

可选地，所述发电装置160可以采用水轮发电机，其功率参数需与低压配电网的电压保持一致。由于所述蓄水池受阀门150控制，在水下落时是满管压力流，所以水流量参数与引水管130的直径相关联，根据水轮发电机的功率参数进而选择引水管130合适的直径，引水管130最大限度地利用了楼房高度，水流特点为水头高、流量小，因此作为一种实施方式，所述发电装置160可以采取混流式水轮发电机，进一步提高效率。

可选地，请参阅图2，在一种实施方式中，所述液位控制器140上设置有高液位线142和低液位线144，所述高液位线142位于所述液位控制器140的近入水口位置处，所述低液位线144位于所述液位控制器140的底端。当所述液位控制器140检测到所述第一蓄水装置120中的雨水到达所述高液位线142时打开所述阀门150，当所述液位控制器140检测到所述第一蓄水装置120中的雨水降落到所述低液位线144时关闭所述阀门150。由此，通过液位控制器140对阀门150的控制，可以用于阻止雨水的进一步下落，当雨水积累到高液位线142时，打开阀门150，当雨水降落到低液位线144时，关闭阀门150，继续等待雨水集聚。充分考虑了雨水流量的不稳定性而带来的水轮发电机发出电压的不稳定，由此提高了电能质量和发电效率，同时防止雨势较大时，积水损坏楼顶。

可选地，上述液位控制器140可以采用型号为DF-96A的液位控制器。

可选地，请参阅图3，在一种实施方式中，所述蓄电配电装置170可以包括双投隔离开关171、整流器172以及蓄电池173。所述双投隔离开关171的输入端与所述发电装置160电性连接，输出端与所述整流器172或者配电网200连接，所述整流器172与所述蓄电池173电性连接，所述双投隔离开关171用于选择将所述发电装置160输出的交流电输出至所述整流器172或者所述配电网200。

本实施例中，上述配电网200为低压配电网。

更为具体地，所述双投隔离开关171可包括控制器、与所述控制器电性连接的第一开关和第二开关，所述第一开关与所述配电网200连接，所述第二开关与整流器172连接，所述整流器172与所述蓄电池173电性连接，所述控制器用于在第一预设时间段控制所述第一开关与所述配电网200连通，以及用于在第二预设时间段控制所述第二开关与所述整流器172连通，以使得所述发电装置160输出的交流电经由所述整流器172转换为直流电后对所述蓄电池173进行充电。

作为一种实施方式，所述控制器可以根据配电网200此时的用电情况选择所述充电装置输出交流电的不同去向，所述第一预设时间段为用电高峰期，所述第二时间段为用电低谷期。例如，可以选择使用单片机SSOP-20控制该双投隔离开关171，由于城市用电负荷曲线每天基本一致，所以可由时间来判定用电的高峰或低谷期。为免除人工操作的不精确性，利用单片机SSOP-20写定计时和控制程序，输入端为水轮发电机的输出电压。水轮发电机不发电时，开关处于解列状态。若为第一预设时间段，也即用电高峰期，将双投隔离开关171投向一侧进行并网操作；若为用电低谷期，则控制双投隔离开关171投向另一侧，对蓄电池173进行充电。由此，可以起到调峰填谷的作用。

可选地，所述控制器可以采用SSOP-20单片机。

进一步地，在并网环节，为保障低压配电网安全，依旧参阅图3，所述蓄电配电装置170还可以包括并网保护模块174，所述并网保护模块174分别与所述第一开关和所述配电网200连接，用于对所述发电装置160输出的交流电进行并网保护调整后输出至所述配电网200。可选地，该并网保护模块174中可包含防雷器、锁相环、继电保护器、升压电路、调频电路中的至少一种，可对所述充电装置的输出电压进行一系列调整，防止事故发生。在蓄电池173接入环节，需将出线端接入该整流器172，交流电变换为直流电，被储存进入蓄电池173。

可选地，上述整流器172可以采用MH-16T整流器。

可选地，请参阅图4，在一种实施方式中，所述抽水储存装置180包括第二蓄水装置182和抽水泵184，所述第二蓄水装置182与所述发电装置160连接，用于储存经由所述发电装置160流出的雨水，所述抽水泵184与所述第二蓄水装置182连接，用于将所述第二蓄水装置182储存的雨水抽出至目标区域。在干旱的天气条件下，可以选择在用电低谷期进行抽水，将雨水抽取到地上，可供给为绿化、道路洒水以及雨水资源净化等，一方面起“填谷”作用，一方面对雨水形成再次利用，提高其利用率。

由于雨水中不可避免地含有固体漂浮物，直接进入发电装置160会造成装置损坏等问题，可选地，请参阅图5，所述第一蓄水装置120上还设置有用于过滤经由所述排水渠110排出的雨水中的杂质的过滤网122，雨水经过滤网122过滤后，去除了大颗粒的泥沙、固体悬浮物等，进入所述第一蓄水装置120，从而避免雨水中的固体漂浮物直接进入发电装置160会造成装置损坏等问题。

进一步地，本发明实施例还提供一种供电系统，所述供电系统包括配电网200以及与所述配电网200电性连接的多个上述的雨水发电并网系统100，所述雨水发电并网系统100分布在所述配电网200所在区域的不同位置处。由此，虽然一栋建筑物的发电量与集水量有限，但如若扩展至整个城市，可将本实施例提供的雨水发电并网系统100看作分布式电源，其对于配电网200的“填谷调峰”作用较为显著，积蓄的雨水资源也能一定程度上缓解城市的水资源不均衡问题，进而为南方多雨城市起试验作用，为海绵城市的建设提供一条思路。

综上所述，本实用新型实施例提供一种雨水发电并网系统及供电系统。雨水发电并网系统包括第一蓄水装置、引水管、液位控制器、阀门、发电装置、蓄电配电装置以及抽水储存装置。第一蓄水装置与排水渠连通以储存雨水。阀门分别与第一蓄水装置和引水管连接，用于控制流入引水管的雨水流量。液位控制器设置在第一蓄水装置上并与阀门连接，用于对阀门的开关状态进行控制。引水管远离阀门的一端与发电装置连接，用于将雨水引流至发电装置进行发电。蓄电配电装置与发电装置电性连接，用于调整发电装置输出交流电的蓄电配电状态。抽水储存装置与发电装置连接，用于将雨水进行抽水储存。采用上述设计，通过液位控制器控制阀门的开关状态，以控制雨水的下落速度，充分考虑了雨水流量的不稳定性而带来的发电装置发出电压的不稳定，提高了电能质量和发电效率，同时通过抽水蓄能装置将水进行抽水储存，可供给为绿化、道路洒水以及雨水资源净化等，提高了雨水的利用率。另外，通过蓄电配电装置调整发电装置输出交流电的蓄电配电状态，起到调峰填谷的作用。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种雨水发电并网系统，其特征在于，所述雨水发电并网系统应用于设置在建筑物楼顶的排水渠，所述雨水发电并网系统包括第一蓄水装置、引水管、液位控制器、阀门、发电装置、蓄电配电装置以及抽水储存装置；

所述第一蓄水装置用于与所述排水渠连通以储存经由所述排水渠排出的雨水；

所述阀门分别与所述第一蓄水装置和所述引水管连接，用于控制所述第一蓄水装置流入所述引水管中的雨水流量；

所述液位控制器设置在所述第一蓄水装置上，并与所述阀门连接，用于根据所述第一蓄水装置中的液位对所述阀门的开关状态进行控制；

所述引水管远离所述阀门的一端与所述发电装置连接，用于将经由所述阀门流出的雨水引流至所述发电装置进行发电；

所述蓄电配电装置与所述发电装置电性连接，用于调整所述发电装置输出交流电的蓄电配电状态；

所述抽水储存装置与所述发电装置连接，用于将经由所述发电装置的雨水进行抽水储存。

2.根据权利要求1所述的雨水发电并网系统，其特征在于，所述液位控制器上设置有高液位线和低液位线，当所述液位控制器检测到所述第一蓄水装置中的雨水到达所述高液位线时打开所述阀门，当所述液位控制器检测到所述第一蓄水装置中的雨水降落到所述低液位线时关闭所述阀门。

3.根据权利要求1所述的雨水发电并网系统，其特征在于，所述蓄电配电装置包括双投隔离开关、整流器以及蓄电池；

所述双投隔离开关的输入端与所述发电装置电性连接，输出端与所述整流器或者配电网连接，所述整流器与所述蓄电池电性连接，所述双投隔离开关用于选择将所述发电装置输出的交流电输出至所述整流器或者所述配电网。

4.根据权利要求3所述的雨水发电并网系统，其特征在于，所述双投隔离开关包括控制器、与所述控制器电性连接的第一开关和第二开关，所述第一开关与所述配电网连接，所述第二开关与整流器连接，所述整流器与所述蓄电池电性连接，所述控制器用于在第一预设时间段控制所述第一开关与所述配电网连通，以及用于在第二预设时间段控制所述第二开关与所述整流器连通，以使得所述发电装置输出的交流电经由所述整流器转换为直流电后对所述蓄电池进行充电。

5.根据权利要求4所述的雨水发电并网系统，其特征在于，所述蓄电配电装置还包括并网保护模块，所述并网保护模块分别与所述第一开关和所述配电网连接，用于对所述发电装置输出的交流电进行并网保护调整后输出至所述配电网。

6.根据权利要求5所述的雨水发电并网系统，其特征在于，所述并网保护模块包括防雷器、锁相环、继电保护器、升压电路、调频电路中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的雨水发电并网系统，其特征在于，所述控制器采用SSOP-20单片机。

8.根据权利要求1所述的雨水发电并网系统，其特征在于，所述抽水储存装置包括第二蓄水装置和抽水泵；

所述第二蓄水装置与所述发电装置连接，用于储存经由所述发电装置流出的雨水；

所述抽水泵与所述第二蓄水装置连接，用于将所述第二蓄水装置储存的雨水抽出至目标区域。

9.根据权利要求1所述的雨水发电并网系统，其特征在于，所述第一蓄水装置上还设置有用于过滤经由所述排水渠排出的雨水中的杂质的过滤网。

10.一种供电系统，其特征在于，所述供电系统包括配电网以及与所述配电网电性连接的多个权利要求1-9中任意一项所述的雨水发电并网系统，所述雨水发电并网系统分布在所述配电网所在区域的不同位置处。