WO2011134302A1 - 潮汐能海水淡化处理系统、发电系统及能源综合利用系统 - Google Patents

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Description

潮汐能海水淡化処理系统、 发电系统及能源综合利用系统
本申请要求了于 2010年 4月 28日递交的、 申请号为 201010162024.9的中国发明 专利申请的优先权, 该中国发明专利申请的全部内容被引用于此。 技术领域
本发明涉及利用潮汐能的系统, 尤其涉及利用潮汐能进行海水淡化、 发电的 系统, 还涉及综合利用潮汐能、 风力、 太阳能的系统。 背景技术
潮汐能是一种清洁、 不污染环境、 不影响生态平衡的可再生能源。 潮水每日 涨落, 周而复始, 取之不尽, 用之不竭。
潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。 它是一种相对稳定的可靠能 源, 很少受气候、 水文等自然因素的影响, 全年总发电量稳定, 不存在丰、 枯水 年和丰、 枯水期影响, 不需淹没大量农田构成水库, 不存在人口迁移、 淹没农田 等复杂问题。
目前, 最常见的、 已有成功应用的潮汐发电是利用海水的势能和动能, 通过 水轮发电机转化为电能。 但由于潮汐电站通常需建在港湾海口, 水深坝长, 施 工、 地基处理及防淤等问题较困难。 土建和机电投资大, 造价较高。 同时, 为实 现全日连续发电, 必须采用双水库的潮汐电站, 造成工程量和投资的成倍增长, 影响了潮汐发电站的发展, 影响了潮汐能的利用。 同时, 并非所有的海面均适合 筑坝围海发电, 因此, 潮汐资源的利用受到很大的限制。
潮汐能量利用的另一种方式是: 利用 "密闭空浮筒" 的浮力和 "充水浮筒" 的重力, 在涨潮和退潮过程中, 浮筒产生相当于潮差高度的垂直运动, 将浮筒的 垂直运动传递出来发电, 实现潮汐浮力发电。
综观采用该原理的各种发明和设计, 基本有三种方式:
( 1 ) 浮筒直接驱动气缸活塞把空气压入压力罐, 从而将潮汐能量转变为压 缩空气储存起来发电。 由于大行程、 大直径气缸受现有制造技术和制造成本的限 制, 该设计尚未见产业化应用 (潮汐差为 2〜15米不等, 通常为 4〜5米, 而气缸行 程大于 2米、 缸径大于 0. 4米的制造就非常困难, 且价格高昂, 不能适应产业化应 用) ; ( 2 ) 浮筒直接驱动液压缸活塞把海水压至高位水库, 从而将潮汐能量转变 为高位水的势能储存起来发电。 由于大行程、 大直径液压缸受现有制造技术和制 造成本的限制, 且须进行高位水库施工, 该设计也未见产业化应用。
( 3 ) 浮筒驱动齿条、 齿轮等机械机构运动, 将潮汐能量实时转变为传动主 轴的扭力, 驱动增速箱发电。 由于大行程机械结构受现有制造技术和制造成本的 限制, 且该方案未设计能量储存机制, 故该设计也未见产业化应用。 发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的问题, 突破潮汐能的应用限制。
为克服前述技术问题, 本发明的总构思是, 首先利用潮汐能动力装置作用原 动机进行海水淡化处理, 然后将海水淡化处理和利用潮汐能发电结合起来, 并且 再将风力、 太阳能结合起来构成一个三维能源综合利用系统, 进一步地, 本发明 还进一步改进了潮汐能动力装置, 以实现潮汐能的产业化应用。
根据前述构思, 本发明提供一种潮汐能海水淡化处理系统, 其特点是, 包括 潮汐能动力装置, 海水蒸发塔和蒸汽冷凝塔, 海水蒸发塔配置有真空泵, 真空泵 与潮汐能动力装置的动力输出轴相连接, 从而潮汐能动力装置可驱动真空泵工 作, 真空泵与海水蒸发塔通过管道相接, 真空泵的输出端与蒸汽冷凝塔通过管道 相接, 蒸汽冷凝塔与淡水接收处通过管道相接。
本发明的潮汐能海水淡化处理系统, 其中潮汐能动力装置驱动真空泵对海水 蒸发塔抽取空气, 从而在海水蒸发塔中形成负压, 海水蒸发塔在负压环境下会迅 速蒸发, 真空泵进一步抽取蒸发后的水蒸气然后输出到蒸汽冷凝塔中, 水蒸气在 蒸汽冷凝塔中被凝结成淡水, 蒸汽冷凝塔内的淡水由淡水接收处接收, 淡水成为 本发明所生产的主产品之一, 而海水蒸发塔内的海水的水分被大量蒸发后成为高 浓度的盐水, 利用海水蒸发塔排出的盐水可制取食用盐, 因此本发明还可同时获 取其副产品食用盐。
所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其进一步的特点是, 海水蒸发塔还配置有 加热装置, 该加热装置对进入海水蒸发塔的海水进行预先加热。
由于有加热装置对海水加热, 海水在负压环境下更迅速地蒸发。
所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其进一步的特点是, 该潮汐能动力装置包 括至少一个系统单元, 该系统单元包括储能组件, 还包括: 浮体, 具有空腔, 在 浮体的底部的受控的进排水阀门和设置在浮体的上部的受控的进排气阀门; 倍率 提升系统, 包括连接浮体的浮体托架、 上拉件、 上拉件离合器、 传动挠性件、 滑 轮、 传动主轴、 下拉件以及下拉件离合器, 传动挠性件绕过滑轮并将上拉件和下 拉件分别悬置于滑轮的两侧, 浮体托架的两侧分别安装了上拉件离合器、 下拉件 离合器, 浮体托架借助于上拉件离合器与上拉件可分离地连接, 并借助于下拉件 离合器与下拉件可分离地连接, 上拉件连接悬置的储能组件; 以及所述动力输出 轴, 与储能组件相关联, 由下降的储能组件驱动。
本发明的海水淡化处理系统可借助于控制系统, 例如电磁控制系统控制各个 离合器与其对应的拉件的啮合, 在涨潮阶段, 关闭浮体的各个阀门, 使其称为密 闭的空浮体, 控制上拉件离合器和上拉件啮合, 而释放下拉件离合器与下拉件, 该潮汐能动力装置的储能组件会随着潮水的升高, 与浮体一起上升, 上升至大致 潮差高度, 在平潮或满朝阶段, 打开浮体的各个阀门, 潮水迅速对浮体进行充 水, 在退潮阶段, 关闭浮体的各个阀门, 使浮体称为密闭的充水浮体, 并控制上 拉件离合器和上拉件分开, 下拉件离合器和下拉件啮合, 浮体在重力作用下下 降, 拉动下拉件, 下拉件与储能组件的运动方向相反, 因此储能组件会再次上 升, 最终储能组件会上升至 2倍于潮差高度, 储能组件储存了势能, 最后利用储能 组件的下降来驱动动力输出轴, 潮汐能得到了充分的利用。
所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其进一步的特点是, 所述滑轮为棘轮, 棘 轮的内圈固定在传动主轴上, 棘轮的外圈由传动挠性件绕过, 该传动挠性件能带 动棘轮的外圈, 所述棘轮的传动方向顺着储能组件的下降方向, 储能组件在下降 过程中能带动棘轮转动。
在储能组件上升时, 棘轮外圈随着传动挠性件转动, 棘轮内圈不动作, 在储 能组件下降时, 棘轮外圈随着传动挠性件转动, 并带动棘轮内圈转动, 棘轮内圈 再带动传动主轴, 传动主轴此时作为传动主轴可以驱动真空泵开始工作。
所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其进一步的特点是, 该系统单元具有海上 平台, 浮体、 倍率提升系统安装在海上平台上, 上拉件通过牵引挠性件连接储能 组件, 该牵引挠性件延伸至海上平台以外的位置, 并在该位置绕过滑轮后悬吊储 能组件。
将浮体、 倍率提升系统安装在海上平台上, 软连接储能组件和倍率提升系 统, 仅将牵引挠性件延伸到海上平台以外的位置, 这样可以将潮汐能的储能部分 和海水淡化处理部分分离开来设置, 因此, 本发明的系统所占用的场地能灵活选 取, 对于海水淡化处理部分, 无需在海下施工、 运行和操作, 可大大简化施工难 度, 并减少投资。
所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其进一步的特点是, 该系统单元具有海上 平台, 浮体、 倍率提升系统安装在海上平台上, 该牵引挠性件延伸至海上平台以 外的位置, 并在该位置绕过棘轮后悬吊储能组件, 并在该位置绕过棘轮后悬吊储 能组件, 棘轮的内圈固定在传动主轴上, 棘轮的外圈由牵引传动挠性件绕过, 该 传动挠性件能带动棘轮的外圈, 所述棘轮的传动方向顺着储能组件的下降方向, 储能组件在下降过程中能带动棘轮转动。
将浮体、 倍率提升系统安装在海上平台上, 软连接储能组件和倍率提升系 统, 仅将牵引挠性件延伸到海上平台以外的位置, 这样可以将潮汐能的储能部分 和海水淡化处理部分分离开来设置, 因此, 本发明的系统所占用的场地能灵活选 取, 对于海水淡化处理部分, 无需在海下施工、 运行和操作, 可大大简化施工难 度, 并减少投资。
所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其进一步的特点是, 多个系统单元的储能 组件的牵引挠性件绕过的棘轮设置在同一根传动主轴上。
所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其进一步的特点是, 该牵引挠性件延伸至 海上平台以外的陆地位置, 在该陆地位置上、 储能组件的下方形成有地坑。
根据前述构思, 本发明还提供一种潮汐能海水淡化处理系统, 其特点是, 包 括潮汐能动力装置, 海水蒸发塔和蒸汽冷凝塔, 海水蒸发塔包括上浮筒和固定 筒, 上浮筒可相对固定筒上下移动, 并且上浮筒和固定筒之间借助密封组件密 封, 上浮筒和潮汐能动力装置的动力输出件连接, 从而潮汐能动力装置可驱动上 浮筒相对固定筒移动, 固定筒的底部用于接收海水, 固定筒的上部与蒸汽冷凝塔 通过管道相接, 蒸汽冷凝塔与淡水接收处通过管道相接。
上浮筒由潮汐能动力装置驱动, 从而上浮筒与固定筒之间的空间发生变化, 若空间变大时, 形成负压, 促使固定筒内的海水在负压环境下会迅速蒸发, 水蒸 气然后输出到蒸汽冷凝塔中, 水蒸气在蒸汽冷凝塔中被凝结成淡水, 蒸汽冷凝塔 内的淡水由淡水接收处接收, 淡水成为本发明所生产的主产品之一, 而海水蒸发 塔内的海水的水分被大量蒸发后成为高浓度的盐水, 利用海水蒸发塔排出的盐水 可制取食用盐, 因此本发明还可同时获取其副产品食用盐。
所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其进一步的特点是, 该潮汐能动力装置包 括至少一个系统单元, 该系统单元包括储能组件, 还包括: 浮体, 具有空腔, 在 浮体的底部设置有受控的进排水阀门, 且在浮体的上部设置有受控的进排气阀 门; 倍率提升系统, 包括连接浮体的浮体托架、 上拉件、 上拉件离合器、 传动挠 性件、 滑轮、 传动主轴、 下拉件以及下拉件离合器, 传动挠性件绕过滑轮并将上 拉件和下拉件分别悬置于滑轮的两侧, 浮体托架的两侧分别安装了上拉件离合 器、 下拉件离合器, 浮体托架借助于上拉件离合器与上拉件可分离地连接, 并借 助于下拉件离合器与下拉件可分离地连接; 以及海上平台, 浮体、 倍率提升系统 安装在海上平台上, 海水蒸发塔和蒸汽冷凝塔设置在陆地上, 该牵引挠性件延伸 至海上平台以外的陆地位置, 并在该陆地位置由滑轮导向后悬吊所述上浮筒。
所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其进一步的特点是, 该牵引挠性件延伸至 海上平台以外的陆地位置, 并在该陆地位置绕过棘轮后悬吊储所述上浮筒, 棘轮 的内圈固定在传动主轴上, 棘轮的外圈由牵引传动挠性件绕过, 该传动挠性件能 带动棘轮的外圈, 所述棘轮的传动方向顺着所述上浮筒的下降方向, 所述上浮筒 在下降过程中能带动棘轮转动。
根据前述构思, 本发明还提供一种潮汐能海水淡化处理及发电系统, 其特征 在于, 包括前述的潮汐能海水淡化处理系统, 并且该潮汐能海水淡化处理系统还 包括蒸汽压力罐以及汽轮机; 引入蒸汽到蒸汽冷凝塔的管道先与蒸汽压力罐相 接, 以使蒸汽压力罐接收储存蒸汽; 汽轮机和蒸汽压力罐通过管道相接, 以接收 蒸汽压力罐输出的蒸汽, 汽轮机的动力输出轴连接发电机组, 汽轮机再与蒸汽冷 凝塔通过管道相接。
根据前述构思, 本发明还提供一种潮汐、 风力、 太阳三维能源综合利用系 统, 其特征在于, 包括前述的潮汐能海水淡化处理系统, 并且该潮汐能海水淡化 处理系统还包括蒸汽压力罐以及汽轮机; 引入蒸汽到蒸汽冷凝塔的管道先与蒸汽 压力罐相接, 以使蒸汽压力罐接收储存蒸汽; 汽轮机和蒸汽压力罐通过管道相 接, 以接收蒸汽压力罐输出的蒸汽, 汽轮机的动力输出轴连接发电机组, 汽轮机 再与蒸汽冷凝塔通过管道相接; 在所述海上平台上安装了太阳能加热器以及风力 发电机, 太阳能加热器与海水蒸发塔通过管道相接, 用于对进入海水蒸发塔的海 水加热, 风力发电机与潮汐能海水淡化处理系统中的电加热装置电连接。
所述的潮汐、 风力、 太阳三维能源综合利用系统, 其进一步的特点是, 在所 述潮汐能海水淡化处理系统中, 海水蒸发塔配置有电加热装置, 或 /和蒸汽压力罐 配置有电加热装置。
所述的潮汐、 风力、 太阳三维能源综合利用系统, 其进一步的特点是, 还包 括潮汐能发电系统, 潮汐能发电系统包括至少一个系统单元, 该系统单元包括储 能组件, 还包括: 浮体, 具有空腔, 在浮体的底部设置受控的进排水阀门, 在浮 体的上部设置受控的进排气阀门; 倍率提升系统, 包括连接浮体的浮体托架、 上 拉件、 上拉件离合器、 传动挠性件、 滑轮、 传动主轴、 下拉件以及下拉件离合 器, 传动挠性件绕过滑轮并将上拉件和下拉件分别悬置于滑轮的两侧, 浮体托架 的两侧分别安装了上拉件离合器、 下拉件离合器, 浮体托架借助于上拉件离合器 与上拉件可分离地连接, 并借助于下拉件离合器与下拉件可分离地连接, 上拉件 连接储能组件; 海上平台, 浮体、 倍率提升系统安装在海上平台上, 该牵引挠性 件延伸至海上平台以外的位置, 并在该位置绕过棘轮后连接储能组件, 棘轮的内 圈固定在传动主轴上, 棘轮的外圈由牵引传动挠性件绕过, 该传动挠性件能带动 棘轮的外圈, 所述棘轮的传动方向顺着储能组件的下降方向, 储能组件在下降过 程中能带动棘轮转动; 以及发电机组, 与传动主轴连接, 从而由传动主轴驱动发 电; 其中, 所述潮汐能发电系统的至少部分传动主轴和所述潮汐能海水淡化处理 系统的至少部分传动主轴共轴。
在海面上搭建的海面平台作支承潮汐能储存部件之用, 但潮汐能储存部件对 该平台表面的面积使用较少, 因此, 平台的表面可用作 "太阳能采集场" , 平台 的上空可用作 "风力采集场" , 平台下方则用作 "潮汐能量采集场" , 从而形成 了 "三维能源综合利用立体空间" 。 不仅降低了潮汐发电系统的投资和运行成 本, 并解决了风力发电、 太阳能发电占用土地资源和运营成本高的问题, 风力发 电、 太阳能发电与潮汐发电的联合运行, 可使风能和太阳能的能量输出方式发生 转变, gp : 不必采用风力电和太阳电独立输出的方式, 改变为: 风力发出的电能 无需通过逆变装置直接用于加热 "海水蒸发塔" 的海水、 太阳能则无需转换为电 力, 直接通过盘管加热器将海水加热后输入 "海水蒸发塔" , 通过提高海水的蒸 发速度和产生的蒸汽量, 提高潮汐发电系统的透平发电机组的发电量, 三维能量 的综合利用, 将大幅度降低系统投资和运营成本, 使真正清净的可再生自然能源 资源综合利用产业化成为可能, 三维能源综合运行从根本上解决了风力、 太阳能 发电必须采用庞大的电池组和逆变器的问题, 并且, 在发电的同时还产出了淡水 和海盐。
本发明的前述目的、 特征以及技术效果将在后面结合附图说明和具体实施方 式进行详细的描述。 附图概述
本发明的具体特征、 性能由以下的实施例及其附图进一步给出。
图 1显示了本发明的第一实施例一潮汐浮力重力倍率储能发电系统。
图 2显示了第一实施例的满潮空浮筒的状态。
图 3显示了第一实施例的满潮充水状态。
图 4显示了第一实施例的退潮排水状态。
图 5显示了本发明的第二实施例一潮汐浮力重力倍率储能海水淡化处理系 统。
图 6显示了本发明的第三实施例一浮动扩散式潮汐浮力海水淡化处理系统一 的低潮状态。
图 7显示了第三实施例的涨潮状态。
图 7a显示了本发明的第四实施例一潮汐浮力重力倍率储能发电系统, 其浮体 处于低潮空浮筒状态。
图 7b是第四实施例的浮体满潮充水状态。
图 7c是第四实施例的浮体退潮排水状态。
图 8是本发明的第五实施例一潮汐浮力重力倍率储能连续发电系统。
图 9a显示了第五实施例的储能组件在初始低潮阶段的状态。
图 9b显示了第五实施例的储能组件在第一次涨 -退潮阶段的状态。
图 9c显示了第五实施例的储能组件在第一次涨 -低潮阶段的状态。
图 9d显示了第五实施例的储能组件在第二次涨一退潮阶段的状态。
图 9e显示了第五实施例的储能组件在第二次涨一低潮阶段的状态。
图 9f显示了第五实施例的储能组件在第三次涨一退潮阶段的状态。 图 9g显示了第五实施例的储能组件在第三次涨一低潮阶段的状态。
图 9h显示了第五实施例的储能组件在第四次涨一退潮阶段的状态。
图 10是本发明的第六实施例一储能组件移出式发电系统一的低潮状态图。 图 11是本发明的第六实施例的满潮状态图。
图 12是本发明的第六实施例的退潮状态图。
图 13是本发明的第七实施例一储能组件移出式发电系统一的地坑式工作状态 图 14是本发明的第八实施例一集群式浮力重力倍率储能发电系统的示意图。 图 15是本发明的第九实施例一潮汐、 风力、 太阳三维能源综合利用能场示意
本发明的最佳实施方式
同时结合图 1到图 4, 本发明的潮汐浮力重力倍率储能发电方法包括多个步 骤, 该步骤将以潮汐周期为周期重复进行, 一个潮汐周期包括初始阶段、 涨潮阶 段、 平潮阶段以及退潮阶段, 该方法包括:
步骤 a, 在初始阶段, 如图 1所示, 使浮体 3成为密闭空浮体;
步骤 b, 在涨潮阶段, 同时参照图 1和图 2, 将浮体 3受浮力上升的势能转换为 储能组件 8的重力势能;
步骤 c, 如图 3所示, 在接近平潮阶段或者说满潮时, 对浮体 3进行充水, 此 时打开上阀门 21和下阀门 2, 潮水从下阀门 2进入, 浮体空腔中的气体从上阀门 21 中排出, 潮水将迅速充满浮体;
步骤 d, 继续参照图 3, 在退潮阶段时, 关闭上阀门 21、 下阀门 2, 使浮体 3成 为充有水的密闭体, 并将浮体 3受重力下降的势能转换为储能组件的重力势能; 步骤 e, 如图 4所示, 将储能组件的重力势能转换为电能; 以及
步骤 f, 当下一个潮汐到来时, 重复前述步骤。
对应本发明的方法, 图 1至图 4示出了潮汐浮力重力倍率储能发电系统, 图 1到 图 4显示的是一个系统单元 100, 整个系统可以由至少这样一个系统单元构造, 该 系统单元 100包括浮体 3和储能组件 8, 对应前述步骤 b, 还包括将浮体 3受浮力上升 的势能转换为储能组件 8的重力势能的初次能量转换装置; 对应前述步骤 c, 还包 括将充水的浮体 3受重力下降的势能转换为储能组件 8的重力势能的倍率能量转换 装置; 以及对应前述步骤 e, 还包括将储能组件 8的重力势能转换为电能的发电装 置。 前述浮体控制装置、 初次能量转换装置、 倍率能量转换装置、 发电装置在图 1 和图 4以较佳实施例示出, 但不限于此, 本领域技术人员根据本发明的精神还可以 对系统的各个装置进行变化或变型。
如图 1所示, 浮体 3具有空腔 1, 还具有上阀门 (进排气阀门) 21和下阀门 (进排水阀门) 2, 上阀门 21和下阀门 2可以但不限于是电磁阀, 可通过 PLC等逻辑 控制单元来控制各种执行单元开执行上阀门 21、 下阀门 2的开启、 闭合, 执行单元 例如是机械传动机构, 或者是液压传动单元, 或者是气动传动单元, 在图中为了 便于清楚观察的目的, 没有显示逻辑控制单元、 执行机构, 上阀门 21、 下阀门 2及 其对应的执行机构、 逻辑控制单元构成了本发明的潮汐浮力重力倍率储能发电系 统的浮体控制装置, 该浮体控制装置可以在前述方法的步骤 a中, 关闭上阀门 21、 下阀门 2, 在前述方法的步骤 c中, 打开上阀门 21和下阀门 2, 而在步骤 d中再次关 闭阀门 21、 2, 其更为具体的工作原理将在后面描述。 浮体控制装置逻辑控制单元 和执行机构在一些特别的情况下可以是集成在一起的。 前面说明不是要穷举浮体 控制装置的各种实现方式, 本领域技术人员可以根据本发明的精神在面临具体的 情况时选择或组合现有技术来构造各种各样的可以打开、 关闭浮体 3的浮体控制装 置。
继续参照图 1, 初次能量转换装置包括浮体托架 7、 上拉件离合器 11和上拉件 10。 浮体托架 7连接浮体 3, 二者通过枢轴 6相接, 从而二者可以以枢轴 6为中心相 对转动, 这种柔性连接可以应付潮水波动引起的各种浮体摆动。 浮体托架 7上安装 有上拉件离合器 11和下拉件离合器 17, 借助于上拉件离合器 11与上拉件 10可脱离 地连接, 并借助于下拉件离合器 17与下拉件 16可脱离地连接, 但是通过后面的工 作过程的描述将理解到, 浮体托架 7不同时与上拉件 10、 下拉件 16连接。 上拉件 10 的下端通过绳索 (牵引挠性件) 9悬吊储能组件 8, 上端连接绳索 (传动挠性件) 12的右端, 绳索 9的长度被示意性地显示, 通过后面的描述将理解到, 其实际长度 将远远大于图中显示的长度。 上拉件离合器 11与上拉件 10, 或者下拉件离合器 17 与下拉件 16的啮合有多种方式, 上拉件 10为拉杆, 下拉件 16也为拉杆, 例如在拉 杆 10、 拉杆 16上形成棘齿, 相应地在离合器 11、 17上也形成有配对的棘齿, 在后 述的一些实施例中, 上拉件 10称为上拉棘齿杆或上拉杆或棘齿拉杆或简称拉杆, 下拉件 16称为下拉棘齿杆或下拉杆或棘齿拉杆或简称拉杆, 相应地, 离合器 11、 17分别称为上拉棘齿杆离合器 11、 下拉棘齿杆离合器 17或均简称为离合器。 储能组件 8在图中以方块显示, 但其形状不限于此, 储能组件 8可以选择非常 低成本的方式提供, 例如选择箱装的泥土、 河沙、 海水等等, 储能组件 8可以称为 固态储能组件, 因为储能组件 8不再像现有技术那样通过必须要流动的水来储能, 将在后面的描述中理解到, 储能组件 8主要是通过获得提升高度从而存储重力势 能, 其重量与浮体的排水量相当, 其构成材料取决与整体结构对储能组件体积的 要求 (无强度要求) , 当总体结构要求储能组件体积较小时, 可用金属、 甚至重 金属材料 (钢铁、 铅块、 水银等) 。 当总体结构对储能组件体积无要求时, 可采 用混凝土、 甚至是箱装的卵石、 砂石、 泥土或水等, 以降低造价和投资。 绳索 12 或绳索 9可以是钢丝绳或者玻璃纤维或链条等任意的具有较高拉伸强度的材料构成 可以挠曲的挠性件。
继续参照图 1, 倍率能量转换装置包括浮体托架 7、 下拉件 16和下拉件离合器 17。 绳索 12由棘轮 13、 14导向后其左端连接下拉件 16的上端, 下拉件 16的下端可 脱离地连接下拉件离合器 17, 并且还可脱离地连接定位离合器 18, 但是并不同时 连接离合器 17、 18。 定位离合器 18固定在连接座 19上, 连接座 19安装在平台 5上, 平台 5高出水平面 22。 浮体托架 7连接浮体 3后, 可随浮体 3的升降而升降。 连接座 19具有穿孔, 下拉件 16可在该穿孔中无阻碍地上、 下移动。
继续参照图 1, 发电装置包括发电机 (图中没有显示) 、 棘轮 13、 14。 棘轮 13、 14包括外圈 13以及内圈 14, 外圈 13起着滑轮的作用, 由挠性件 9绕过, 棘轮 13、 14之间只能进行单向传动, 在图中棘轮的单向传动方向为顺时针方向, 顺着 储能组件 8的下降方向。 棘轮内圈 14固定安装在传动主轴 15上, 传动主轴 15随棘轮 内圈 14同步转动。
对前述离合器 11、 17、 18以及浮体控制的控制装置可以集成在一起 (后面以 集成在一起的方式进行描述, 对它们的控制的装置都称为控制装置) , 也可以分 开设置, 本领域技术人员可以根据需求选择电控、 气控、 液控等任意控制方式的 控制装置。
下面结合图 1-图 4对本发明的潮汐浮力重力倍率储能发电系统的一个工作周 期进行描述。
图 1显示的是系统处于潮汐周期的初时阶段, 此时, 浮体 3的下阀门 2和上阀 门 21关闭, 空腔 1为密闭腔体, 浮体 3在储能组件 8的重压下沉于水中, 浮体内充满 空气, 浮体呈 "密闭空浮筒"状态, 仅浮体上表面露出水面, 储能组件 8的重力通 过离合器 11和拉杆 10啮合压置在浮体托架上, 浮力与储能组件的重力平衡, 处于 平台的最低位置, 当处于涨潮阶段时, 浮体 3受到最大的浮力并因此会开始上升, 此时浮体托架 7随之上升, 浮体托架 7此时通过上拉件离合器 11和上拉件 10连接在 一起, 而浮体托架 7与下拉件 16脱离, 即下拉件离合器 17松开, 定位离合器 18也松 开, 拉杆 10与浮体托架 7连接在一起, 因此拉杆 10也随之上升, 储能组件 8在拉杆 10的带动下将开始升高, 由此开始储存重力势能, 下拉件 16随着上拉件 10的升高 而下降, 上拉件 10和下拉件 16由于绳索 9的连接而能联动, 并且运动方向始终相 反, 并且此时储能组件上升时带动棘轮外圈 13与主轴逆向转动, 此时主轴 15、 棘 轮内圈 14不运动。
如图 2所示, 浮体 3上升到接近最高位置, 此时浮体托架 7连同上拉件 10共同 作用, 完成了固态储能组件 8的初次储能工作, 对比图 2和图 1, 固态储能组件 8已 上升了一高度, 该高度大致等于潮水高度。
如图 3所示, 在平潮时候, 控制装置打开浮体 3的下阀门 2和上阀门 21, 此时 潮水快速地将空腔 1充满。
随后潮水将退去, 当浮体 3被充满后, 控制装置再次关闭下阀门 2和上阀门 21, 浮体 3因此称为密闭的充满潮水的重物, 该重物的重量要大于储能组件 8的重 量, 当潮水在退去的过程中, 浮体 3将在重力的作用下下降, 此时, 再次上拉件离 合器 17关闭, 将浮体托架 7和再次上拉杆 16连接在一起, 并且上拉件离合器 11和定 位离合器 18松开, 因此, 当浮体 3下降时, 浮体托架 7随之下降, 再次上拉杆 16也 开始下降, 同时上拉件 10连同储能组件 8上升。 当浮体降至接近低潮海面 (距水面 0. 2米) 时, 在下拉件离合器 17闭合、 抱住拉杆 16的同时, 安装在平台上的离合器 18也闭合, 抱住拉杆 16, 使浮体停留在接近低潮海面的位置, 此时储能组件 8的上 升高度 =潮差一浮体高度。 当浮体高度〈〈潮差时, 上升高度 潮差, 则储能组件 上升的总高度 2倍潮差, 实现了的 "倍率提升"从而实现了倍率储能。
如图 4所示, 当浮体的下阀门距水面 0. 2米左右时控制离合器 17、 18的闭合状 态, 使浮体停止下降, 控制装置同时将下阀门 2和上阀门 21同时打开, 浮体 3中的 海水自行排除, 海水排空后, 关闭下阀门 2和上阀门 21, 浮体 3又恢复到密闭状 态。 同时, 离合器 17、 11松开, 排空密闭的浮体 3将在重力的作用下下降没入海水 之中, 恢复到初始位置, 准备进入下一周期的潮汐运行。 此时定位离合器 18闭合, 抱住上拉杆 16, 储能组件 8保持在最高位置, 在等待下一次潮水来临的过程中 (即 停潮阶段) , 可以按程序逐步释放储能组件 8, 以实现连续发电, 逐步释放的方法 将在后面描述。 释放储能组件 8即松开离合器 18后, 储能组件 8将下降, 储能组件 8 同时会带动棘轮外圈 13转动, 棘轮外圈 13带动整个棘轮逆时针转动, 棘轮带动传 动主轴 15开始驱动发电机或发电机组发电, 从而将储能组件 8的重力势能转化为电 能, 这种方式直接将潮汐势能转变为主轴的旋转力矩, 可直接驱动减速器带动发 动机发电, 而不必通过水轮机、 透平机等动力机械将水能转换为电能, 从而大大 提高了能量转换效率, 简化了设备, 降低了系统投资。
根据前述描述, 储能组件 8在涨潮和退潮过程中受到密闭的空浮体浮力和充 水浮体重力的双向作用, 在初次能量转化装置和倍率能量转化装置的作用下被提 升到约 2倍于潮差的高度 H, 储能组件的重力与浮体排水量相同, 从而实现了潮汐 落差能量向储能组件的转移和贮存。 在此过程中, 不仅没有能量的损耗, 并且由 于提升高度 2倍于潮差, 储能组件含蕴的势能 2倍于浮体覆盖的潮汐能 (E=mg2H, m为浮体重量) 。
图 5显示了本发明的第二实施例, 第二实施例为潮汐浮力重力倍率储能海水 淡化处理系统 200, 海水淡化处理系统 200包括第一实施例所述的发电系统 100、 海 水蒸发塔 30和蒸汽冷凝塔 31, 海水蒸发塔 30配置有真空泵 32, 真空泵 32与传动主 轴 15相关联, 即传动主轴 15和真空泵 32通过动力传递机构相接, 从而传动主轴 15 可驱动真空泵 32工作, 在本实施例中, 发电系统 100可以仅作为动力系统提供动 力, 而不起发电功能 (取消发电机组) 。 海水蒸发塔 30在本实施例中为固定体积 的筒体, 海水蒸发塔 30还可选择性地配置热水器 33, 海水从进水管 34中被抽送到 热水器 33中, 热水器 33中被加热的海水再进入到海水蒸发塔 30中, 海水蒸发塔 30 的底部为海水, 真空泵 32与海水蒸发塔 30的上部通过管道 36a相接, 真空泵 32对海 水蒸发塔 30抽真空后, 从而在海水蒸发塔 30中形成负压, 所产生的负压使海水中 的水分迅速从海水中蒸发出来, 被真空泵 32抽走, 真空泵 32还通过管道 36b与冷凝 塔 31相接, 冷凝塔 31内盛放有冷却水, 冷却水中通有盘管 35, 从真空泵中送出的 高压蒸汽进入到盘管 35中被冷却水冷却后冷凝, 最后冷凝形成的淡水放入到容器 36中。 而从海水蒸发塔 30中放出的高浓度盐水进入到容器 35中, 容器 35中的高浓 度盐水可以用于制盐。
图 6和图 7显示了本发明的第三实施例, 第三实施例为潮汐浮力重力倍率储能 海水淡化处理系统 300, 该实施例的海水淡化处理系统 300是在第一实施例的发电 系统的基础上变化形成的, 在第一实施例的基础上, 将储能组件替换为浮动扩散 式海水蒸发塔 40, 并且原本连接储能组件的钢索 9被延长, 钢索 9经由滑轮组 23导 向后延伸到陆地上, 并且原本带动传动主轴 15的棘轮 13、 14也被移至陆地上, 被 移至陆地上的棘轮 13、 14, 海水蒸发塔 40等由陆地上的支架 20a支承, 在海面平台 5上的支架 20支承着支承轴 15a和定滑轮 14a。 第三实施例与将在后面所述的第六实 施例在利用潮汐能量方面有实质上相同的原理。
海水蒸发塔 40包括上浮筒 41a和固定筒 41b, 固定筒 41b上部提供有环形的密 封槽 42, 上浮筒 41a的下部插入到密封槽 42中, 且可在密封槽中上下移动, 上浮筒 41a插入到密封槽 42后将固定筒 41b罩住, 在密封槽 42中加入液体 (例如海水) 后, 就实现了海水蒸发塔 40的密封, 并且由上浮筒 41a和固定筒 41b限定的密封空 间是可以变化的, 上浮筒 41a和固定筒 41b之间的密封结构除了液封外还可是其他 密封结构, 借助于上浮筒 41a的向上运动, 以扩大蒸发塔 40的内部空间, 从而产生 真空负压。
固定筒 41b的下部借助于管道 43a引入海水, 在管道 43a中设置了电磁阀 44a, 在固定筒 41b内离底部适当高度支承有凝露水汇集盘 49, 汇集盘 49通过管道 43b将 淡水或水气混合物输出到冷凝塔, 管道 43b中设置有电磁阀 44b, 在固定筒 41b的底 部还连接有管道 43c, 管道 43c中设置有电磁阀 44c, 高浓度的盐水从固定筒 41b的 底部流到管道 43c中, 并最终流出固定筒 41b, 在固定筒 41b的内壁和凝露水汇集盘 49之间还设置有凝露水刮板 48, 凝露水刮板 48将顺着筒体内壁的水蒸气凝结液导 入到汇集盘 49中, 在汇集盘 49的底部设置有淡水导出管 43b。 海水蒸发塔 40最好还 配置有热水器, 例如太阳能热水器, 管道 43a中的海水是由热水器加热后的海水。
下面描述本实施例的工作过程。
如图 6b所示, 涨潮一退潮阶段, 潮汐对浮体双向作用, 通过钢索 9直接将海 水蒸发塔 40上部的上浮筒 41a提升 2H (H为潮高) 高度, 使密封的 "海水蒸发塔" 体积扩大而产生负压。 提升 2H高度后, 电磁拉杆离合器 18闭合, 抱住棘齿拉杆 16, 使上浮筒 41a保持在最高位置, 持续保持蒸馏塔内真空的真空度。 打开进水电 磁阀 44a, 海水在负压作用下流经太阳能热水器进入固定筒 41b, 经预热后的海水 在固定筒 41b持续保持的负压作用下迅速蒸发, 产生大量水蒸气。
低潮阶段, 电磁拉杆离合器 18打开, 释放棘齿拉杆 16, 上浮筒 41a在重力作 用下下降, 固定筒 41b内压力增大, 部分水蒸气将凝结为水顺筒壁流下, 水然后顺 着凝露水刮板 48进入凝露水汇集盘 49, 在上浮筒 41a下降的重力作用下, 将水气混 合物通过管道 43b送往冷凝塔 (在图 6中没有显示, 可参考图 5来理解) , 冷凝后即 可源源不断产生淡水。 蒸发塔 40中的海水则因水的蒸发而盐份浓度增大, 控制电 磁阀 44c, 可将浓盐水排出制成食盐, 新鲜的海水则由海水蒸发塔的负压作用吸入 塔内, 如此周而复始, 可连续不断的在潮汐作用下以海水为原料生产淡水和盐。 相对于第二实施例, 第三实施例利用浮动扩散式海水蒸发塔 40节省了真空 泵。
如图 6所示, 为了降低支架 20a的高度, 可将蒸发塔 40设置在地坑中。
图 7a至图 7c显示了本发明的第四实施例, 第四实施例是在第一实施例的基础 上增加了压力罐 51和真空罐 50。 真空灌 50和压力罐 51均通过管道连接到浮体 3的上 阀门 21。 连接压力罐 51的管道上设置有电磁阀 510, 连接真空罐 50的管道上设置有 电磁阀 500。 如图 7a所示, 在低潮空浮筒状态, 电磁阀 510和电磁阀 500均为关闭状 态, 浮体 3和压力罐 51、 真空罐 50不相通。 如图 7b所示, 当浮体处于满朝充水阶段 时, 下阀门 2和上阀门 21均打开, 潮水从下阀门 2冲入到浮体 3中, 同时将浮体 3中 的空气排出, 此时电磁阀 510打开, 排出的空气进入到压力罐 51中。 如图 7c所示, 当浮体处于退潮排水阶段时, 电磁阀 510关闭, 电磁阀 500打开, 浮体内的海水在 自重的作用下流出浮体 3, 浮体的流出会到浮体 3内形成负压, 从而对真空灌 50抽 真空。 第四实施例的好处就是在发电的同时还形成了副产品, 即真空罐 50和压力 罐 51。
显然第四实施例中, 真空罐 50、 压力罐 51连接到浮体上阀门 21的结构可应用 到前述各个、 以及后述各个实施例。
图 8显示了本发明的潮汐浮力重力倍率储能发电系统的另一实施例 (本发明 的第五实施例) , 图 8也仅显示了一个系统单元 400, 整个系统由至少一个这样的 系统单元 400构造。 图 8中, (a) 是主视图, (b ) 为剖面视图, (c ) 为俯视图。 该实施例与图 1所示实施例的主要不同之处在于为实现全日连续发电, 储能组件区 分为多组储能组件, 在图 8所示的系统单元 400中, 是以区分为 A组、 B组以及 C组为 例进行说明, 对于每一储能组件的储能方式与图 1所示的实施例一样, 由浮体托 架、 多个离合器、 上拉杆和下拉杆配合来完成倍率储能, 但是在释放储存能量时 有所不同, 如图 8所示, 各组储能组件共用了一个浮体托架 7。 每组 "储能组件" 提升到额定位置后, 在定位离合器 18的作用下保持在额定高度, 从而脱离潮汐周 期的限制, 按规定的程序分时释放储能组件下落, 驱动发电机组, 也即实现了潮 汐能的储存, 实现日夜连续发电。
同时结合图 9a到图 9h, 下面说明图 8所示实施例的工作过程。
1 ) 初始阶段 (如图 9a所示) 。
①海面位置: 海面处于低潮位置。 ②浮体 3位置及其上、 下阀门开启状态: 浮体 3在储能组件 8的重压下沉 于水中, 浮体 3内充满空气, 进排水阀门 2 (下阀门) 、 进排气阀门 21
(上阀门) 处于关闭状态, 浮体 3呈 "密闭空浮筒"状态, 仅浮体上表 面露出水面 (可同时参看图 2对此进行理解) 。
③ 电磁离合器与棘齿拉杆工作状态:
电磁离合器 11闭合, 抱住棘齿拉杆 10;
电磁拉杆离合器 17、 电磁拉杆离合器 19打开, 棘齿拉杆 16被释放。
④储能组件 8位置: 各组 "储能组件" A、 B、 C的重力通过电磁拉杆离合 器 11和棘齿拉杆 10啮合压置在浮体托架 7上, 浮力与储能组件的重力 平衡, 处于平台的最低位置,
⑤棘轮 13、 14工作状态: 棘轮 13、 14未运转
⑥主轴 15工作状态: 主轴 15未运转
) 涨潮阶段, 如图 9b所示
①海面位置: 海面逐渐上升, 从低潮位置逐渐上涨达到满潮位置;
②浮体位置与上、 下阀门开启状态: 浮体在浮力的作用下上升到满潮位 置, 浮体内充满空气, 进排水阀门 2、 进排气阀门 21处于关闭状态;
③ 电磁离合器与拉杆工作状态:
海面逐渐上升的过程中, 电磁离合器 11闭合, 抱住棘齿拉杆 10;
达到满潮位置后, 电磁离合器 11打开, 释放棘齿拉杆 10, 同时电磁拉杆 离合器 17闭合, 抱住棘齿拉杆 16;
电磁拉杆离合器 18打开, 棘齿拉杆 16可在其中滑动。
④储能组件位置: 海面逐渐上升的过程中, 安装在浮体托架 7上的电磁离 合器 11抱住棘齿拉杆 10, 牵引所有 "储能组件" 向上提升, 逐渐达到 满潮位置;
⑤棘轮的工作状态: 储能组件 8与拉杆 16通过链条 12连接, 围绕在主轴 棘轮外圈 13上, 储能组件 8上升时带动棘轮外圈 13与主轴 15逆向转 动, 由于棘轮 13、 14的单向传动作用, 棘轮外圈 13的转动不驱动主轴 15。
⑥主轴工作状态: 主轴 15未运转
) 平潮阶段, 继续参照图 9b
海面位置: 保持在满潮位置。 ② 浮体位置与水、 气阀门开启状态: 浮体 3保持在满潮位置, 启动电磁控 制系统打开进排水阀门 3和进排气阀门 21, 海水在平潮期间充满浮体, 当 浮体 3充满海水后, 启动电磁控制系统关闭进排水阀门 3和进排气阀门 21, 浮体 3转变为 "充水浮筒" , 在重力作用下下降。
③ 电磁离合器与拉杆工作状态
电磁离合器 11打开, 释放棘齿拉杆 10。
电磁拉杆离合器 17闭合, 抱住棘齿拉杆 16
电磁拉杆离合器 18打开, 棘齿拉杆 16可在其中滑动。
④ 储能组件位置: 所有 "储能组件" A、 B、 C处于满潮位置。
⑤ 棘轮的工作状态: 平潮阶段棘轮 13、 14不运动。
⑥ 主轴工作状态: 主轴 15未运转。
退潮阶段, 继续参照图 9b
① 海面位置: 从满潮位置下降到低潮位置。
② 浮体位置与水、 气阀门开启状态: 浮体 3从满潮位置下降, 当进排水阀 门距水面 0. 2米时控制电磁拉杆离合器 17、 18的开启状态, 使浮体 3停 止下降, 启动电磁控制系统打开进排水阀门 2和进排气阀门 21, 使海水 按自由落体方式排出浮体 3 ; 海水排空后, 关闭进排水阀门 2和进排气 阀门 21, 使浮体 3回复到 "密闭空浮筒"状态, 控制离合器 11、 17和 18, 使得浮体依靠自重和储能组件的重量逐渐没入海水中, 恢复到初 始阶段的位置。
③ 电磁离合器与拉杆工作状态:
电磁离合器 11打开, 释放棘齿拉杆 10。
开始退潮时, 电磁拉杆离合器 17闭合, 抱住棘齿拉杆 16, 使棘齿拉杆 16 牵引储能组件 8随浮体 3下降而上升。
当浮体降至接近低潮海面 (距水面 0. 2米) 时, 在下拉件离合器 17闭 合、 抱住拉杆 16的同时, 安装在平台上的离合器 18也闭合, 抱住拉杆 16, 使浮体停留在接近低潮海面的位置。
④ 储能组件位置:
储能组件 8受棘齿拉杆 16和链条 12的牵引, 从满潮位置继续上升, 上升 高度 =落潮差 H—浮体高度 h (当 h〈〈H时可忽略, 可视浮体上升高度为 H) , 则储能组件 8上升的最大总高度为 2倍落潮差, gP2H。 当储能组件 8达到最高位置后, 电磁拉杆离合器 18闭合, 抱住棘齿拉杆 16, 使其停 留在最高位置, 此时储能组件 8的势能为£=!^211, 即储存了 2倍潮汐能
⑤ 棘轮工作状态: 拉杆 16下降时, 通过链条 12拉动棘轮外圈 13与主轴 14 作逆向转动, 不驱动主轴 14。
⑥主轴工作状态: 主轴 15未运转。
5) 第一次停潮阶段 (即低潮后到下一次涨潮的阶段) , 如图 9c所示。
①海面位置: 海面再次处于低潮位置 0。
②浮体位置与水、 气门开启状态: 浮体 3在储能组件 8的重压下沉于水 中, 浮体 3内充满空气, 进排水阀门 2、 进排气阀门 21处于关闭状态, 浮体 3 呈 "密闭空浮筒"状态, 仅浮体上表面露出水面。
③ 电磁离合器与棘齿拉杆工作状态:
为实现全日连续发电, 不能让全部 "储能组件"在停潮阶段全部参与释 放能量, 将 "储能组件总成"分成 A、 B、 C三组 "储能组件" , 由 PLC控制 系统按程序打开各组电磁拉杆离合器 18, 释放棘齿拉杆 16, 则各组 "储能 组件"在重力作用下从最高点逐渐下降。 链条 12带动棘轮外圈 13与主轴 15 同向旋转, 从而驱动主轴 15, 将转矩连续传递给减速器和发电机组。 各组 释放规律为:
A组: 电磁拉杆离合器 11、 17、 18按程序打开, 释放棘齿拉杆 10、 16, 使 A组各储能组件分时下降释放能量;
B组: 电磁拉杆离合器 18闭合, 抱住棘齿拉杆 16
C组: 电磁拉杆离合器 18闭合, 抱住棘齿拉杆 16
④ 储能组件位置 (如图 9c所示) :
各组储能组件运动与释能程序如下:
A组储能组件: 在停潮阶段各 "储能组件"分时作下降运动, 释放能 量。 当停潮阶段结束时, A组各 "储能组件"全部从最高 位置 2H降至最低点, 完成能量释放, 驱动主轴转动发电; B组、 C组 "储能组件" : 在停潮阶段保持在最高位置, 在涨潮一平潮 一退潮阶段轮流工作, 保证主轴在潮汐所有阶段均有储 能组件释放能量, 驱动主轴工作, 实现日夜连续发电。
⑤ 棘轮工作状态: A组储能组件下降时, 通过链条 12带动棘轮外圈 13与主轴 15作同向运 动, 从而将棘轮外圈 13转矩通过棘轮机构 13、 14传递给内圈 14, 驱动 主轴 15旋转。
B组、 C组 "储能组件"仍保持在最高位置, 其对应的棘轮不转动: ⑥ 主轴工作状态: 主轴在 A组储能组件的驱动下作顺时针旋转, 驱动增速 器带动发电机运转发电。
) 第二次涨潮阶段, 如图 9d所示
① 海面位置: 海面逐渐上升, 从低潮位置逐渐上涨达到满潮位置。
② 浮体位置与水、 气阀门开启状态: 浮体在浮力的作用下上升到满潮位 置, 浮体内充满空气, 进排水阀门 2、 进排气阀门 21处于关闭状态。
③ 电磁离合器与拉杆工作状态
A组: 电磁离合器 11闭合, 抱住棘齿拉杆 10;
达到满潮位置后, 电磁离合器 11打开, 释放棘齿拉杆 10, 同时电磁拉杆离 合器 17闭合, 抱住棘齿拉杆 16;
B组: 电磁拉杆离合器 18打开, 释放棘齿拉杆 16, 使 B组储能组件下降; C组: 电磁拉杆离合器 18闭合, 抱住棘齿拉杆 16, 使 C组储能组件继续停留 在最高位置;
④储能组件位置:
A组: 安装在浮体托架 7上的电磁离合器 11抱住棘齿拉杆 10, 牵引 A组 "储能 组件" 向上提升, 逐渐达到满潮位置, 开始第二周期的储能运行;
B组: 涨潮时开始从最高位置下降, 驱动主轴 15连续工作;
C组: 保持在最高位置。
⑤ 棘轮的工作状态:
A组: 储能组件上升, 通过链条推动棘轮外圈 13作与主轴 15逆向的转动, 由 于棘轮作用, 不影响主轴 15的运转;
B组: 储能组件下降, 带动棘轮外圈 13与主轴 15同向转动, 将力矩传递给主 轴 15 ;
C组: 储能组件静止, 棘轮不转动。
⑥ 主轴工作状态: 主轴 15在 B组储能组件的驱动下作逆时针旋转, 驱动减 速器带动发电机运转发电。 ① 海面位置: 保持在满潮位置;
② 浮体位置与水、 气阀门开启状态: 浮体 3保持在满潮位置, 启动电磁 控制系统打开进排水阀门 2和进排气阀门 21, 海水在平潮期间充满浮体; 当 浮体充满海水后, 启动电磁控制系统关闭进排水阀门 2和进排气阀门 21, 浮 体转变为 "充水浮筒" , 在重力作用下下降;
③ 电磁离合器与拉杆工作状态
A组: 电磁离合器 11打开, 释放棘齿拉杆 10;
电磁拉杆离合器 17闭合, 抱住棘齿拉杆 16;
电磁拉杆离合器 18打开, 棘齿拉杆 16可在其中滑动; B组: 电磁拉杆离合器 11、 17、 18均打开, 棘齿拉杆 10、 16滑动, 储能 组件下降;
C组: 电磁拉杆离合器 18闭合, 抱住棘齿拉杆 16, 储能组件不下降
④ 储能组件位置:
A组储能组件处于满潮位置;
B组储能组件下降;
C组储能组件保持在最高位置。
⑤ 棘轮的工作状态:
A组棘轮不运动:
B组棘轮外圈与主轴作同向运动, 驱动主轴运动:
C组棘轮不运动:
⑥ 主轴工作状态: 主轴在 B组储能组件的驱动下作顺时针运转, 驱动发动 机发电。
) 第二次退潮阶段, 参照图 9d和图 9e
①海面位置: 从满潮位置下降到低潮位置;
②浮体位置与水、 气阀门开启状态: 浮体 3从满潮位置下降, 当进排水 阀门距水面 0. 2米时控制电磁拉杆离合器 17、 18的开启状态, 使浮体 3停止 下降。 启动电磁控制系统打开进排水阀门 2和进排气阀门 21, 使海水按自由 落体方式排出浮体 (见图如图 9d所示) ; 海水排空后, 关闭进排水阔门 2和 进排气阀门 21, 使浮体回复到 "密闭空浮筒"状态; 依靠自重和储能组件 的重量逐渐没入海水中, 恢复到初始阶段的位置。
③电磁离合器与拉杆工作状态: A组: 电磁离合器 11打开, 释放棘齿拉杆 10;
开始退潮时, 电磁拉杆离合器 17闭合, 抱住棘齿拉杆 16, 使棘齿拉杆 17 牵引储能组件随浮体下降而上升;
当浮体降至接近低潮海面 (距水面 0. 2米) 时, 在下拉件离合器 17闭 合、 抱住拉杆 16的同时, 安装在平台上的离合器 18也闭合, 抱住拉杆 16, 使浮体停留在接近低潮海面的位置
B组: 电磁拉杆离合器 11、 17、 18均打开, 棘齿拉杆 10、 16滑动, 储能 组件下降, 直至达到最低位置。
C组: 电磁拉杆离合器 18闭合, 抱住棘齿拉杆 16, 储能组件不下降。
④ 储能组件位置:
A组: 储能组件受棘齿拉杆 16和链条的牵引, 从满潮位置继续上升, 达 到最大高度 2H。 当储能组件达到最高位置后, 电磁拉杆离合器 18 闭合, 抱住棘齿拉杆 16, 使其停留在最高位置。
B组: 电磁拉杆离合器 11、 17、 18均打开, 棘齿拉杆 10、 16滑动, 储能 组件下降, 逐渐达到最低位置。
C组: 电磁拉杆离合器 18闭合, 抱住棘齿拉杆 16, 储能组件不下降。
⑤ 棘轮工作状态:
A组棘轮外圈与主轴作逆向转动, 不驱动主轴。
B组棘轮外圈与主轴作同向运动, 驱动主轴运动:
C组棘轮外圈不运动。
⑥ 主轴工作状态: 主轴在 B组储能组件的驱动下作顺时针运转, 驱动发动 机发电。
) 第三次停潮阶段 (如图 9e所示)
①海面位置: 海面处于低潮位置 0。
②浮体位置与水、 气门开启状态: 浮体在储能组件的重压下沉于水中, 浮体内充满空气, 进排水阀门 2、 进排气阀门 21处于关闭状态, 浮体呈 "密 闭空浮筒"状态, 仅浮体上表面露出水面。
③电磁离合器与棘齿拉杆工作状态:
A组: 电磁拉杆离合器 11、 17、 18按程序打开, 释放棘齿拉杆 10、 16, 使 A组各储能组件分时下降释放能量;
B组: 电磁拉杆离合器 11闭合, 抱住棘齿拉杆 10; C组: 电磁拉杆离合器 18闭合, 抱住棘齿拉杆 16。
④ 储能组件位置:
A组储能组件: 在停潮阶段各 "储能组件"分时作下降运动, 释放能 量; 当停潮阶段结束时, A组各 "储能组件"全部从最高 位置 2H降至最低点, 完成能量释放, 驱动主轴转动发电;
B组 "储能组件" :降至最低位置;
C组 "储能组件" : 保持在最高位置。
⑤棘轮工作状态:
A组: 储能组件下降, 通过链条带动棘轮外圈与主轴作同向运动, 从而 将外圈转矩通过棘轮机构传递给内圈, 驱动主轴旋转;
B组: 储能组件达到最低位置, 棘轮不转动;
C组: 储能组件保持在最高位置, 棘轮不转动。
⑥ 主轴工作状态: 主轴在 A组储能组件的驱动下作顺时针旋转, 驱动减速 器带动发电机运转发电。
) 第三次涨潮阶段 (见图 9f )
① 海面位置: 海面逐渐上升, 从低潮位置逐渐上涨达到满潮位置。
② 浮体位置与水、 气阀门开启状态: 浮体在浮力的作用下上升到满潮位 置, 浮体内充满空气, 进排水阀门 2、 进排气阀门 21处于关闭状态。
③电磁离合器与拉杆工作状态
A组、 B组: 电磁离合器 11闭合, 抱住棘齿拉杆 10;
达到满潮位置后, 电磁离合器 11打开, 释放棘齿拉杆 10, 同时电磁拉杆离 合器 17闭合, 抱住棘齿拉杆 16;
C组: 电磁拉杆离合器 11、 17、 18均打开, 棘齿拉杆 10、 16释放, 储能组件 从最高位置下降
④储能组件位置:
A组、 B组: 安装在浮体托架上的电磁离合器 11抱住棘齿拉杆 10, 牵引所 有 "储能组件" 向上提升, 逐渐达到满潮位置, 开始第三周期的 储能运行:
C组: 从最高位置下降
⑤棘轮的工作状态:
A组、 B组: 储能组件上升, 通过链条推动棘轮外圈作与主轴逆向的 转动, 由于棘轮作用, 不影响主轴的运转。
c组: 储能组件下降, 棘轮正向转动。
⑥ 主轴工作状态: 主轴在 c组储能组件的驱动下作顺时针旋转, 驱动减 速器带动发电机运转发电。
) 第三次平潮阶段, 如图 9f所示。
① 海面位置: 保持在满潮位置:
② 浮体位置与水、 气阀门开启状态: 浮体保持在满潮位置, 启动电磁控 制系统打开进排水阀门 2和进排气阀门 21, 海水在平潮期间充满浮体 3, 当 浮体 3充满海水后, 启动电磁控制系统关闭进排水阀门 2和进排气阀门 21, 浮体 3转变为 "充水浮筒" , 在重力作用下下降
③ 电磁离合器与拉杆工作状态
A组、 B组: 电磁离合器 11打开, 释放棘齿拉杆 10,
电磁拉杆离合器 17闭合, 抱住棘齿拉杆 16,
电磁拉杆离合器 18打开, 棘齿拉杆 16可在其中滑动。
C组: 电磁拉杆离合器 11、 17、 18均打开, 棘齿拉杆 10、 16释放, 储能组 件从最高位置下降。
④ 储能组件位置:
A组、 B组储能组件处于满潮位置,
C组储能组件从最高位置下降。
⑤ 棘轮的工作状态:
A组、 B组: 储能组件上升, 通过链条推动棘轮外圈作与主轴逆向的转动, 由于棘轮作用, 不影响主轴的运转。
C组: 储能组件下降, 棘轮正向转动。
⑥ 主轴工作状态: 主轴在 C组储能组件的驱动下作逆时针运转, 驱动发动 机发电。
) 第三次退潮阶段 (同时参照图 9f和图 9g)
① 海面位置: 从满潮位置下降到低潮位置 0:
② 浮体位置与水、 气阀门开启状态: 浮体从满潮位置下降, 当进排水 门距水面 0. 2米时控制电磁拉杆离合器 B、 C的开启状态, 使浮体停止下 降, 启动电磁控制系统打开进排水阀门 2和进排气阀门 21, 使海水按自由 落体方式排出浮体 (见图 9b ) , 海水排空后, 关闭进排水阀门 2和进排气 阀门 21, 使浮体回复到 "密闭空浮筒"状态, 依靠自重和储能组件的重 量逐渐没入海水中, 恢复到初始阶段的位置。
③电磁离合器与拉杆工作状态:
A组 B组: 电磁离合器 11打开, 释放棘齿拉杆 10, 开始退潮时, 电磁拉杆 离合器 17闭合, 抱住棘齿拉杆 16, 使棘齿拉杆 16牵引储能组件随浮体下 降而上升, 当浮体降至接近低潮海面 (距水面 0. 2米) 时, 在下拉件离 合器 17闭合、 抱住拉杆 16的同时, 安装在平台上的离合器 18也闭合, 抱 住拉杆 16, 使浮体停留在接近低潮海面的位置。
C组: 电磁拉杆离合器 11、 17、 18均打开, 棘齿拉杆 10、 16释放, 储能 组件下降。
④ 储能组件位置:
A组、 B组储能组件达到最高位置 2H。
C组储能组件下降。
⑤ 棘轮工作状态:
A组、 B组: 储能组件上升, 通过链条推动棘轮外圈作与主轴逆向的转 动, 由于棘轮作用, 不影响主轴的运转。
C组: 储能组件下降, 棘轮正向转动。
⑥ 主轴工作状态: 主轴在 C组储能组件的驱动下作逆时针运转, 驱动发动 机发电。
13 ) 第四次停潮阶段 (如图 9h)
从该阶段开始, 重复第一周期的运动, 各组储能组件在潮汐作用下, 按上述程序作周而复始的分时上升和下降运动, 将潮汐能转换为储能组件 的机械能, 驱动主轴连续转动, 实现不间断的日夜连续发电。
在不同周期中存在区别的仅仅是 B组储能组件与 C组储能组件的交互运 行。
图 10至图 12显示了本发明的第六实施例, 该实施例显示的是一个系统单元 500, 浮力重力倍率发电系统可以由至少一个系统单元 500构造。 与第一实施例相 比, 第六实施例的不同之处在于, 储能组件 8与棘齿拉杆 10是通过钢索 9进行软连 接, 并且根据集群应用的需要, 钢索 9被延长, 通过转向滑轮组 23, 储能组件 8移 至平台 5以外的位置, 在平台 5上可以保留设置传动主轴 15和棘轮内圈 14a, 也可以 在平台上将主轴 15和棘轮内圈 14a替换成定滑轮, 而将第一实施例中所述的传动主 轴 15、 棘轮外圈 13、 棘轮内圈 14移至平台 5以外的陆地 26上, 由支架 20a支承, 整 个装置的运行情况完全不变。 该实施例的意义在于: 在集群应用时, 多个储能组 件 8所产生的力矩, 能够很方便的汇集到同一根主轴 15上来, 实现了单元装置所采 集的力矩和能量的叠加, 从而解决了浮力重力潮汐能利用的产业化关键问题。 图 10至图 12所示的实施例的储能组件显然也可以是第五实施例所述的可以分组储能 以及分组释放储能单元的储能组件。
图 13显示了本发明的第七实施例, 该实施例显示的是一个系统单元 600, 浮 力重力倍率发电系统可以由至少一个系统单元 600构造。 该实施例与第六实施例相 比, 不同之处在于, 在储能组件 8的下方陆地 26上设置有地坑 261, 这样可以降低 支承棘轮 13、 14以及主轴 15的支架 20a的高度。
图 14显示了本发明的第八实施例, 其是第六实施例或第七实施例所述的多个 系统单元 500或 600的集群。 如图 14所示, 在近海海面 22上安装多个系统单元 500或 600, 多个系统单元 500或 600的牵引储能组件 8的钢索 9经过海岸线 25并经由转向滑 轮组 23转向后将储能组件 8悬置在同一根传动主轴 15上, 传动主轴 15设置在陆地 26 上, 传动主轴 15由主轴轴承座 152支承, 对于每根钢索 9, 对应有棘轮 13、 14, 储 能组件 8会按照前述原理来驱动主轴 15转动, 尤其是可以按照第五实施例所述的原 理来驱动主轴 15不间断地转动, 主轴 15带动传动机构 151 (例如为带传动机构, 但 不限于此) , 传动机构 151带动增速器 27, 增速器 27将动力输出给均速飞轮 28, 均 速飞轮 28带动发电模块 29发电。
在前述实施例中, 储能组件 8下降可驱动主轴 15作旋转运动, 但速度太低, 不宜直接驱动发电机, 需通过增速器 27提升速度, 增速器可选择行星一针摆增速 器, 其变速范围大 (两级减速时转动比为 1 : 121〜7569 ) , 效率高 (90 %以 上) , 可有效将转速提升到 350转 /分以上, 适合驱动发电机。 在前述实施例中, 在变速器 27输出端安装一个能量均速飞轮 28, 预先储存 1〜2个周期的潮汐能量, 以便在储能组件交替运行和外界负荷变化时保持发动机转速稳定。
图 15显示了本发明的第九实施例, 其形成了潮汐、 风力、 太阳三维能源综合 利用能场。
传统的太阳能发电与风力发电进入规模建设时有以下两大弊端, 导致电厂投 资规模大、 发电成本高, 影响了太阳能和风力发电的发展速度:
一. 风力采集场和太阳能采集场均必须占用很大的地面面积, 不仅提高了建 设和运营成本, 从资源利用的角度而言, 在利用风力资源和太阳资源的同时又产 生了土地资源的浪费;
二. 风力发电和太阳能发电均须采用庞大的电池组和逆变器装置, 以保证连 续供电和发电质量, 不仅提高了发电成本, 而且电池组的长期使用、 维护还会产 生化学物质, 带来新的二次环境污染。
如图 15所示, 潮汐、 风力、 太阳三维能源综合利用能场包括由多个 (图中显 示了三个) 系统单元 500、 600构成的潮汐浮力重力倍率储能发电系统, 潮汐浮力 重力海水淡化处理系统 200, 各个系统单元 500、 600、 200的固定在海面上的平台 上安装了太阳能加热器 91和风力发电机 90, 这些太阳能加热器 91构成了太阳能加 热器群, 这些风力发电机 90构成了风力发电机群。 多个系统单元 500、 600的储能 组件构成了储能组件群 92, 储能组件群 92按照前述各个实施例的方式那样存储潮 汐能, 存储了潮汐能的储能组件群 92驱动同一根传动主轴 93, 并且海水淡化处理 系统 200的储能组件也驱动传动主轴 93, 传动主轴 93由轴承座 93a支承, 一方面, 传动主轴 93的一端通过传动机构 94a驱动增速箱 95, 增速箱 95带动匀速飞轮 96, 匀 速飞轮 96带动发电机组 97进行发电。 另一方面, 传动主轴 93的另一端通过传动机 构 94b驱动真空泵 95b, 真空泵 95b对海水蒸发塔 82抽取空气, 使得海水蒸发塔 82内 形成负压, 被太阳能热水器 91加热的海水由管道输送到海水蒸发塔 82中, 热的海 水在负压作用下迅速蒸发, 形成低压蒸汽, 低压蒸汽被真空泵 95b吸走, 低压蒸汽 在真空泵 95b内增压后, 形成高压蒸汽被输出, 真空泵 95b的高压蒸汽输出端与蒸 汽压力罐 98通过管道相接, 高压蒸汽因此被输送到蒸汽压力罐 98中, 蒸汽压力罐 98配置有电加热器 81, 电加热器 81的电力来自风力由发电机 90发电产生, 电加热 器 81进一步对蒸汽压力罐 98内的高压蒸汽加热, 蒸汽压力罐 98的蒸汽输出端与汽 轮机 99通过管道相接, 蒸汽压力罐 98内的高压蒸汽驱动汽轮机 99转动, 汽轮机 99 的动力输出轴连接匀速飞轮 96b, 匀速飞轮 96b还带动发电机组 97b。 水蒸气驱动汽 轮机后失去能量、 降低温度, 水蒸气即凝结为淡水, 剩余的尾气可进入冷凝器, 进一步回收淡水, 如图所示, 汽轮机 99内高压蒸汽以淡水的形态被回收到淡水接 收处 83。 海水蒸发塔 82内的高浓度的盐水则进入到盐水接收处 84。
从图 15中可以看出, 风力发电机 90是在各个系统单元的海面平台上建造立 柱, 风力发电机安装在立柱上, 从而可有效减少风力发电系统占用土地资源的弊 病。
与图 5所示的实施例一样, 在图 15所示的实施例中, 可以在海水蒸发塔 82中 安装电加热器, 风力发电机 90发出的电力直接对电加热器供电, 加热蒸发塔中的 海水, 可有效提高海水的蒸发速度, 提高水蒸气的出率。 在蒸汽压力罐 98 (也可 称为储气罐) 中也可安装电加热器 81, 风力发电 90发出的电力直接对电热器供 电, 可提高储气罐中的蒸汽压力, 驱动汽轮机 99运动, 由于电加热器对供电质量 和供电连续性无要求, 故无需通过蓄电池组和逆变器配电, 可大大降低风力发电 的成本, 并提高电能的利用效率。
在图 15所示的实施例中, 各个系统单元的 "海面平台"上有大量面积可安装 "太阳能热水器" , 因此可有效减少太阳能采集板占用土地资源的弊病; 在图中 所示的实施例可采用廉价高效的 "盘管式太阳能热水器"进行太阳能利用, 海水 直接由 "太阳能热水器"加热, 在海水蒸发塔的负压作用下加热的海水被吸入海 水蒸发塔, 高温海水可有效提高蒸发速度, 提高水蒸气的出率。
虽然图 15显示的潮汐浮力重力海水淡化处理系统 200与图 5所示的海水淡化处 理系统相同或者说实质相同, 但图 15中的海水淡化处理系统 200也可以替换为图 6 和图 7所示的具有浮动扩散式海水蒸发塔 40的海水淡化处理系统。 图 15的海水淡化 处理系统 200不仅起到了海水淡化的作用, 还驱动汽轮发电机进行发电。
相对于已有技术, 图 15所示的实施例在海面上搭建 "海面平台"作支承潮汐 发电系统的设备之用, 但潮汐发电装置对该平台表面的面积使用较少, 因此, 平 台的表面因此可设置成 "太阳能采集场" (即安装太阳能发电装置、 或太阳能加 热装置等) , 平台的上空可设置成 "风力采集场" (即安装了风力发电装置 等) , 平台下方则用作 "潮汐能量采集场" , 从而形成了 "三维能源综合利用立 体空间" 。 不仅降低了潮汐发电系统的投资和运行成本, 并解决了风力发电、 太 阳能发电占用土地资源和运营成本高的问题。
由于风力发电、 太阳能发电与潮汐发电的联合运行, 可使风能和太阳能的能 量输出方式发生转变, gp : 不必采用风力电和太阳电独立输出的方式, 改变为: 风力发出的电能无需通过逆变装置而直接用于加热进入 "海水蒸发塔" 的海水、 太阳能则无需转换为电力, 直接通过电加热器 98 (如盘管加热器) 将海水加热后 输入 "海水蒸发塔" , 通过提高海水的蒸发速度和产生的蒸汽量, 提高潮汐发电 系统的发电机组的发电量, 三维能量的综合利用, 将大幅度降低系统投资和运营 成本, 使真正清净的可再生自然能源资源综合利用产业化成为可能。
三维能源综合运行从根本上解决了风力、 太阳能发电必须采用庞大的电池组 和逆变器的问题, 并且, 在发电的同时还产出了淡水和海盐。

Claims

权利要求
1 . 一种潮汐能海水淡化处理系统, 其特征在于, 包括潮汐能动力装置, 海 水蒸发塔和蒸汽冷凝塔, 海水蒸发塔配置有真空泵, 真空泵与潮汐能动力装置的 动力输出轴相连接, 从而潮汐能动力装置可驱动真空泵工作, 真空泵与海水蒸发 塔通过管道相接, 真空泵的输出端与蒸汽冷凝塔通过管道相接, 蒸汽冷凝塔与淡 水接收处通过管道相接。
2. 如权利要求 1所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其特征在于, 海水蒸发塔 还配置有加热装置, 该加热装置对进入海水蒸发塔的海水进行预先加热。
3. 如权利要求 1所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其特征在于, 该潮汐能动 力装置包括至少一个系统单元, 该系统单元包括储能组件, 还包括:
浮体, 具有空腔, 在浮体的底部的受控的进排水阀门和设置在浮体的上部的 受控的进排气阀门;
倍率提升系统, 包括连接浮体的浮体托架、 上拉件、 上拉件离合器、 传动挠 性件、 滑轮、 传动主轴、 下拉件以及下拉件离合器, 传动挠性件绕过滑轮并将上 拉件和下拉件分别悬置于滑轮的两侧, 浮体托架的两侧分别安装了上拉件离合 器、 下拉件离合器, 浮体托架借助于上拉件离合器与上拉件可分离地连接, 并借 助于下拉件离合器与下拉件可分离地连接, 上拉件连接悬置的储能组件; 以及 所述动力输出轴, 与储能组件相关联, 由下降的储能组件驱动。
4. 如权利要求 3所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其特征在于, 所述滑轮为 棘轮, 棘轮的内圈固定在传动主轴上, 棘轮的外圈由传动挠性件绕过, 该传动挠 性件能带动棘轮的外圈, 所述棘轮的传动方向顺着储能组件的下降方向, 储能组 件在下降过程中能带动棘轮转动, 该传动主轴为所述动力输出轴。
5. 如权利要求 3所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其特征在于, 该系统单元 具有海上平台, 浮体、 倍率提升系统安装在海上平台上, 上拉件通过牵引挠性件 连接储能组件, 该牵引挠性件延伸至海上平台以外的位置, 并在该位置绕过滑轮 后悬吊储能组件。
6. 如权利要求 3所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其特征在于, 该系统单元 具有海上平台, 浮体、 倍率提升系统安装在海上平台上, 该牵引挠性件延伸至海 上平台以外的位置, 并在该位置绕过棘轮后悬吊储能组件, 棘轮的内圈固定在传 动主轴上, 棘轮的外圈由牵引传动挠性件绕过, 该传动挠性件能带动棘轮的外 圈, 所述棘轮的传动方向顺着储能组件的下降方向, 储能组件在下降过程中能带 动棘轮转动。
7. 如权利要求 6所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其特征在于, 多个系统单 元的储能组件的牵引挠性件绕过的棘轮设置在同一根传动主轴上。
8. 如权利要求 5或 6所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其特征在于, 该牵引 挠性件延伸至海上平台以外的陆地位置, 在该陆地位置上、 储能组件的下方形成 有地坑。
9. 一种潮汐能海水淡化处理系统, 其特征在于, 包括潮汐能动力装置, 海 水蒸发塔和蒸汽冷凝塔, 海水蒸发塔包括上浮筒和固定筒, 上浮筒可相对固定筒 上下移动, 并且上浮筒和固定筒之间借助密封组件密封, 上浮筒和潮汐能动力装 置的动力输出件连接, 从而潮汐能动力装置可驱动上浮筒相对固定筒移动, 使密 封空间体积扩大形成负压, 使筒内海水在负压作用下蒸发, 固定筒的底部用于接 收海水, 固定筒的上部与蒸汽冷凝塔通过管道相接, 蒸汽冷凝塔与淡水接收处通 过管道相接。
10. 如权利要求 9所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其特征在于, 海水蒸发 塔还配置有加热装置, 该加热装置对进入海水蒸发塔的海水进行预先加热, 以提 高海水在负压作用下的蒸发速度。
11 . 如权利要求 9所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其特征在于, 该潮汐能 动力装置包括至少一个系统单元, 该系统单元包括储能组件, 还包括: 浮体, 具有空腔, 在浮体的底部设置有受控的进排水阀门, 且在浮体的上部 设置有受控的进排气阀门;
倍率提升系统, 包括连接浮体的浮体托架、 上拉件、 上拉件离合器、 传动挠 性件、 滑轮、 传动主轴、 下拉件以及下拉件离合器, 传动挠性件绕过滑轮并将上 拉件和下拉件分别悬置于滑轮的两侧, 浮体托架的两侧分别安装了上拉件离合 器、 下拉件离合器, 浮体托架借助于上拉件离合器与上拉件可分离地连接, 并借 助于下拉件离合器与下拉件可分离地连接; 以及
海上平台, 浮体、 倍率提升系统安装在海上平台上, 海水蒸发塔和蒸汽冷凝 塔设置在陆地上, 该牵引挠性件延伸至海上平台以外的陆地位置, 并在该陆地位 置由滑轮导向后悬吊所述上浮筒。
12. 如权利要求 11所述的潮汐能海水淡化处理系统, 其特征在于, 该牵引挠 性件延伸至海上平台以外的陆地位置, 并在该陆地位置绕过棘轮后悬吊储所述上 浮筒, 棘轮的内圈固定在传动主轴上, 棘轮的外圈由牵引传动挠性件绕过, 该传 动挠性件能带动棘轮的外圈, 所述棘轮的传动方向顺着所述上浮筒的下降方向, 所述上浮筒在下降过程中能带动棘轮转动。
13 . 一种潮汐能海水淡化处理及发电系统, 其特征在于, 包括如权利要求 1 至 12中任一项所述的潮汐能海水淡化处理系统, 并且该潮汐能海水淡化处理系统 还包括蒸汽压力罐以及汽轮机; 引入蒸汽到蒸汽冷凝塔的管道先与蒸汽压力罐相 接, 以使蒸汽压力罐接收储存蒸汽; 汽轮机和蒸汽压力罐通过管道相接, 以接收 蒸汽压力罐输出的蒸汽, 汽轮机的动力输出轴连接发电机组, 汽轮机再与蒸汽冷 凝塔通过管道相接。
14. 一种潮汐、 风力、 太阳三维能源综合利用系统, 其特征在于, 包括如权 利要求 6或 12所述的潮汐能海水淡化处理系统, 并且该潮汐能海水淡化处理系统还 包括蒸汽压力罐以及汽轮机; 引入蒸汽到蒸汽冷凝塔的管道先与蒸汽压力罐相 接, 以使蒸汽压力罐接收储存蒸汽; 汽轮机和蒸汽压力罐通过管道相接, 以接收 蒸汽压力罐输出的蒸汽, 汽轮机的动力输出轴连接发电机组, 汽轮机再与蒸汽冷 凝塔通过管道相接; 在所述海上平台上安装了太阳能加热器以及风力发电机, 太 阳能加热器与海水蒸发塔通过管道相接, 用于对进入海水蒸发塔的海水加热, 风 力发电机与潮汐能海水淡化处理系统中的电加热装置电连接。
15. 如权利要求 14所述的潮汐、 风力、 太阳三维能源综合利用系统, 其特征 在于, 在所述潮汐能海水淡化处理系统中, 海水蒸发塔配置有电加热装置, 或 /和 蒸汽压力罐配置有电加热装置。
16. 如权利要求 14所述的潮汐、 风力、 太阳三维能源综合利用系统, 其特征 在于, 还包括潮汐能发电系统, 潮汐能发电系统包括至少一个系统单元, 该系统 单元包括储能组件, 还包括:
浮体, 具有空腔, 在浮体的底部设置受控的进排水阀门, 在浮体的上部设置 受控的进排气阀门;
倍率提升系统, 包括连接浮体的浮体托架、 上拉件、 上拉件离合器、 传动挠 性件、 滑轮、 传动主轴、 下拉件以及下拉件离合器, 传动挠性件绕过滑轮并将上 拉件和下拉件分别悬置于滑轮的两侧, 浮体托架的两侧分别安装了上拉件离合 器、 下拉件离合器, 浮体托架借助于上拉件离合器与上拉件可分离地连接, 并借 助于下拉件离合器与下拉件可分离地连接, 上拉件连接储能组件;
海上平台, 浮体、 倍率提升系统安装在海上平台上, 该牵引挠性件延伸至海 上平台以外的位置, 并在该位置绕过棘轮后连接储能组件, 棘轮的内圈固定在传 动主轴上, 棘轮的外圈由牵引传动挠性件绕过, 该传动挠性件能带动棘轮的外 圈, 所述棘轮的传动方向顺着储能组件的下降方向, 储能组件在下降过程中能带 动棘轮转动; 以及
发电机组, 与传动主轴连接, 从而由传动主轴驱动发电;
其中, 所述潮汐能发电系统的至少部分传动主轴和所述潮汐能海水淡化处理 系统的至少部分传动主轴共轴。
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