專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)能抽水蓄能發(fā)電調(diào)峰技術(shù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能利用技術(shù)領(lǐng)域，同時(shí)涉及提水和調(diào)峰發(fā)電技術(shù)，具體講是提供一種太陽(yáng)能抽水蓄能發(fā)電調(diào)峰技術(shù)裝置。
背景技術(shù)：
世界性的能源日益缺短以及局部性的能源危機(jī)，已經(jīng)在一定程度上影響和制約了人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。與此同時(shí)，由于人類(lèi)對(duì)傳統(tǒng)礦物質(zhì)能源的過(guò)分依賴(lài)以及對(duì)燃料能源的大量使用，由此所造成的溫室效應(yīng)以及對(duì)大氣環(huán)境的嚴(yán)重污染，又使得人類(lèi)的生存環(huán)境面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為了改變這種局面，人類(lèi)不得不在探尋新的環(huán)保潔凈能源。大力發(fā)展水能、太陽(yáng)能和核能等能源的開(kāi)發(fā)利用，已經(jīng)成為世界各國(guó)解決礦物能源危機(jī)，減輕大氣環(huán)境污染的重要途徑。我國(guó)作為能源第二消耗大國(guó)，在進(jìn)行能源探尋和開(kāi)發(fā)利用方面也作了大量的工作，數(shù)萬(wàn)座水電站的相繼建設(shè)和運(yùn)行以及核電站的并網(wǎng)發(fā)電，太陽(yáng)能產(chǎn)品、裝置的市場(chǎng)化運(yùn)作以及規(guī)?；陌l(fā)展，為緩解我國(guó)礦物能源供需矛盾起到了一定的積極作用，但是這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。將水能、太陽(yáng)能等環(huán)保潔凈能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的礦物燃料能源是人類(lèi)夢(mèng)寐以求的渴望和追求。然而，由于太陽(yáng)能受氣候、季節(jié)、晝夜等因素的變化影響，并不能為人們提供穩(wěn)定持續(xù)的能源供給，這在很大程度上限制和影響了眾多需求能源行業(yè)對(duì)太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于太陽(yáng)能的儲(chǔ)蓄開(kāi)發(fā)技術(shù)極為有限，這些有限的技術(shù)不是儲(chǔ)蓄量太小，就是儲(chǔ)蓄成本較高，從而使得對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的進(jìn)程舉步為艱。為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究和開(kāi)發(fā)對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行大規(guī)模低成本儲(chǔ)蓄技術(shù)顯得尤為重要。水能雖然在開(kāi)發(fā)和利用技術(shù)方面不存在任何問(wèn)題，但水能資源的日益匱乏已經(jīng)成為一個(gè)嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)，尤其是在我國(guó)北方不少地區(qū)，對(duì)水能的開(kāi)發(fā)利用已基本殆盡，為了進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)峰，在無(wú)奈中，只能選擇修建抽水蓄能水電站。我國(guó)各地化巨資修建的抽水蓄能水電站，雖然在電網(wǎng)調(diào)峰方面起到了一定的作用，但抽水時(shí)所消耗的大量電能，以及水能電能轉(zhuǎn)換后所造成的電能損失，也嚴(yán)重加劇了我國(guó)電力能源的供需矛盾。
綜上所述，要想在水能、太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用技術(shù)方面有一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，解決太陽(yáng)能大規(guī)模開(kāi)發(fā)低成本儲(chǔ)蓄問(wèn)題和抽水蓄能電站不消耗電網(wǎng)電能的問(wèn)題是我們面臨的首要任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)太陽(yáng)能源不能持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)和抽水蓄能水電站本身對(duì)電網(wǎng)電能消耗太大的問(wèn)題，提出一種太陽(yáng)能抽水蓄能發(fā)電調(diào)峰技術(shù)裝置，這樣，既可以使太陽(yáng)能以轉(zhuǎn)換成水能的方式進(jìn)行大規(guī)模地開(kāi)發(fā)和儲(chǔ)蓄，又可以使傳統(tǒng)的抽水蓄能水電站在不消耗電網(wǎng)電能的情況下完成對(duì)電網(wǎng)的調(diào)峰，以便最大限度地提高電網(wǎng)的供電負(fù)荷，緩解我國(guó)目前電力供應(yīng)一直偏緊的局面。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在山區(qū)依托高山，在山頂建造一座上蓄水水庫(kù)，其水庫(kù)庫(kù)容按雙日調(diào)節(jié)或周調(diào)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在山谷建造一座下蓄水水庫(kù)，其庫(kù)容為上蓄水水庫(kù)庫(kù)容的3/4～3/5。在該地區(qū)的向陽(yáng)山坡修建太陽(yáng)能真空采光集熱室，在真空采光集熱室里裝置一條或數(shù)條吸熱管，在吸熱管的兩終端和高溫?zé)崴巯噙B接，在高溫?zé)崴劾锓胖脭?shù)對(duì)工質(zhì)加熱器，每對(duì)工質(zhì)加熱器均和一臺(tái)熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)相連接，熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)設(shè)置數(shù)臺(tái)，熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)進(jìn)水管和下蓄水水庫(kù)相連通，熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)出水管和上蓄水水庫(kù)相連通。水輪機(jī)采用常規(guī)混流式水輪機(jī)(低水頭時(shí)采用常規(guī)軸流式水輪機(jī))，水輪機(jī)進(jìn)水管和上蓄水水庫(kù)相連通，水輪機(jī)尾水管和下蓄水水庫(kù)相連通，水輪機(jī)主軸通過(guò)連軸器和發(fā)電機(jī)主軸連接在一起，組成水力發(fā)電機(jī)組，水力發(fā)電機(jī)組可設(shè)置數(shù)組。
本發(fā)明的工作原理是這樣的當(dāng)太陽(yáng)能真空采光集熱室將大量太陽(yáng)能采集后，吸熱管將太陽(yáng)能高效吸收，并傳遞給其內(nèi)水流，水流升溫，由于吸熱管較長(zhǎng)，水流在沿程流動(dòng)中隨時(shí)空在不斷升溫，升溫后的熱水部分汽化，吸熱管內(nèi)壓力升高，進(jìn)而推動(dòng)水流繼續(xù)在吸熱管中向高溫?zé)崴鄯较蛄鲃?dòng)，流入高溫?zé)崴劾锏乃哂休^高溫度，在高溫?zé)崴劾锏臄?shù)對(duì)工質(zhì)加熱器吸熱后，其內(nèi)工質(zhì)被加熱并汽化，汽化的工質(zhì)進(jìn)入熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)，熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)通過(guò)熱能水能轉(zhuǎn)換，將下蓄水水庫(kù)的水提升到上蓄水水庫(kù)儲(chǔ)蓄。高溫?zé)崴劾锏臏囟容^低的水從吸熱管的另一端口進(jìn)入吸熱管繼續(xù)加熱。當(dāng)電網(wǎng)需要調(diào)峰時(shí)，水力發(fā)電機(jī)組開(kāi)始運(yùn)行，儲(chǔ)蓄在上蓄水水庫(kù)的水通過(guò)混流式水輪機(jī)進(jìn)入下蓄水水庫(kù)儲(chǔ)蓄，使水能轉(zhuǎn)換成電能，并將電能送入電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)峰。當(dāng)每天太陽(yáng)從地平線升起后，太陽(yáng)能真空采光集熱室總是在按照晝夜循環(huán)規(guī)律斷斷續(xù)續(xù)地獲取大量熱能，把獲取的大量熱能不斷地傳遞給熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)，通過(guò)熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)，再將儲(chǔ)蓄在下蓄水水庫(kù)的水提升到上蓄水水庫(kù)儲(chǔ)蓄，為電網(wǎng)調(diào)峰儲(chǔ)蓄水能。當(dāng)電網(wǎng)需要調(diào)峰時(shí)，水力發(fā)電機(jī)組再將儲(chǔ)蓄在上蓄水水庫(kù)的水能轉(zhuǎn)換成電能。如此按照晝夜不斷循環(huán)→不斷獲取太陽(yáng)能→太陽(yáng)能不斷轉(zhuǎn)換成水能儲(chǔ)蓄→儲(chǔ)蓄的水能又按電網(wǎng)調(diào)峰要求斷斷續(xù)續(xù)地將水能轉(zhuǎn)換成電能。這樣循環(huán)往復(fù)，即可實(shí)現(xiàn)利用太陽(yáng)能進(jìn)行抽水蓄能發(fā)電調(diào)峰的目的。
該發(fā)明具有一定的新穎性，具體體現(xiàn)在在申請(qǐng)日以前沒(méi)有同樣的發(fā)明或者實(shí)用新型，在國(guó)內(nèi)外出版物上公開(kāi)發(fā)表過(guò)，在國(guó)內(nèi)外公開(kāi)使用過(guò)或者以其它方式為公眾所知，也沒(méi)有同樣的發(fā)明或?qū)嵱眯滦陀伤讼驅(qū)＠痔岢鲞^(guò)申請(qǐng)并且記載在申請(qǐng)日以后公布的專(zhuān)利申請(qǐng)文件中。
該發(fā)明也具有一定的創(chuàng)造性，具體體現(xiàn)在在申請(qǐng)日以前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于太陽(yáng)能的儲(chǔ)蓄開(kāi)發(fā)技術(shù)還局限在小規(guī)模開(kāi)發(fā)，高成本儲(chǔ)蓄的水平上，所建設(shè)的抽水蓄能水電站，雖然在電網(wǎng)調(diào)峰方面起到了一定的作用，但抽水時(shí)需要消耗電網(wǎng)中的大量電能。本發(fā)明針對(duì)太陽(yáng)能源不能持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)和抽水蓄能水電站本身對(duì)電力消耗太大的問(wèn)題，提出一種太陽(yáng)能抽水蓄能發(fā)電調(diào)峰技術(shù)裝置，這樣既可以使太陽(yáng)能以轉(zhuǎn)換成水能的方式進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)發(fā)和低成本儲(chǔ)蓄，又可以使傳統(tǒng)的抽水蓄能水電站在不消耗電網(wǎng)電能的情況下完成對(duì)電網(wǎng)的調(diào)峰。和目前國(guó)內(nèi)外同類(lèi)技術(shù)相比，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。
該發(fā)明也具有一定的實(shí)用性，具體體現(xiàn)在該發(fā)明能夠制造或者使用，并且能夠產(chǎn)生以下積極有益的效果(1)本發(fā)明將太陽(yáng)能以水能的形式進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)發(fā)儲(chǔ)蓄，并進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)峰發(fā)電，不僅解決了太陽(yáng)能不能連續(xù)為用戶提供穩(wěn)定能源問(wèn)題，而且也為不能儲(chǔ)蓄電能的電網(wǎng)進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)峰儲(chǔ)蓄了電能，這對(duì)于進(jìn)行太陽(yáng)能大規(guī)模的開(kāi)發(fā)利用提供了一條切實(shí)可行的有效途徑。
(2)本發(fā)明利用太陽(yáng)能進(jìn)行抽水蓄能并進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)峰發(fā)電，這和傳統(tǒng)抽水蓄能水電站相比，可以完全避免抽水蓄能時(shí)對(duì)電網(wǎng)電能的大量消耗和損耗，這對(duì)于提高電網(wǎng)的供電負(fù)荷，改善供電質(zhì)量具有顯著的效果。對(duì)于大幅度地降低抽水蓄能水電站運(yùn)行成本，提高電站經(jīng)濟(jì)效益具有重大意義，經(jīng)測(cè)算可以比傳統(tǒng)抽水蓄能水電站運(yùn)行成本降低80％以上，經(jīng)濟(jì)效益提高70％以上。
(3)本發(fā)明將太陽(yáng)能以水能的形成進(jìn)行儲(chǔ)蓄并進(jìn)行調(diào)峰發(fā)電，和太陽(yáng)能光伏電站相比，熱能利用率得到了大幅提高，經(jīng)理論計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證，熱電轉(zhuǎn)換效率至少提高4-5倍以上。
(4)本發(fā)明利用山地進(jìn)行工程建設(shè)，不僅可以避免占用大量良田，也減少了工程開(kāi)挖回填工程量，而且也可以較好的利用山區(qū)充足的太陽(yáng)能資源和有限的水資源。
(5)本發(fā)明將太陽(yáng)能以水能的形式進(jìn)行儲(chǔ)蓄并進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)峰發(fā)電，利用峰荷上網(wǎng)發(fā)電比非峰荷上網(wǎng)發(fā)電電價(jià)較高的這一特點(diǎn)，可以使太陽(yáng)能的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值進(jìn)一步提高，從而也大幅度提高了本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)效益。
(6)本發(fā)明可以對(duì)已修建的抽水蓄能水電站和常規(guī)水電站進(jìn)行技術(shù)改造，在對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行大規(guī)模高效開(kāi)發(fā)利用的同時(shí)，一方面進(jìn)一步提高水資源的利用率，另一方面也可以大幅提高常規(guī)抽水蓄能水電站和常規(guī)水電站的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例俯視圖。
圖2是圖1中A-A剖視圖。
圖3是圖1中熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)和高溫?zé)崴蹆刹考糯蠼Y(jié)構(gòu)剖視圖。
圖中，1.上蓄水水庫(kù) 2.下蓄水水庫(kù) 3.太陽(yáng)能真空采光集熱室3-1.太陽(yáng)能真空采光集熱室殼體 3-2.太陽(yáng)能真空采光集熱室頂蓋3-3.石英沙層 3-4.真空室 4.吸熱管 4-1.吸熱管進(jìn)水端口 4-2.吸熱管出水端口 5.高溫?zé)崴? 5-1.高溫?zé)崴蹥んw 5-2.工質(zhì)A加熱器 5-3.工質(zhì)B加熱器 5-4.塑料軟管 6.高溫?zé)崴圻M(jìn)水管 7.高溫?zé)崴刍亓鞴? 8.真空吸氣管 9.閘閥 10.閘閥 11.閘閥 12.工質(zhì)輸送管 13.工質(zhì)輸送管 14.熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī) 14-1.熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)殼體 14-2.對(duì)稱(chēng)A活塞 14-3.對(duì)稱(chēng)B活塞 14-4.對(duì)稱(chēng)活塞連桿 14-5.隔板 14-6.工質(zhì)冷卻器 14-7.工質(zhì)工作A室 14-8.工質(zhì)工作B室 14-9.進(jìn)出水孔 14-10.進(jìn)出水槽 14-11.容積變化A室14-12.容積變化B室 14-13.單向進(jìn)水閥 14-14.單向進(jìn)氣閥14-15.單向出水閥 15.閘閥 16.熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)出水管 17.熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)進(jìn)水管 18.水輪機(jī) 19.水輪發(fā)電機(jī) 20.水輪機(jī)進(jìn)水管21.閘閥 22.水輪機(jī)尾水管 23.電站進(jìn)水管道 24.提水站出水管道。
具體實(shí)施例方式
在圖1、圖2中，上蓄水水庫(kù)(1)建在高山山頂，下蓄水水庫(kù)(2)建在山谷，和修建常規(guī)抽水蓄能水電站所采用的技術(shù)方法一樣。太陽(yáng)能真空采光集熱室(3)是由太陽(yáng)能真空采光集熱室殼體(3-1)、太陽(yáng)能真空采光集熱室頂蓋(3-2)、石英砂(3-3)和真空室(3-4)所組成，其作用就是捕獲采集太陽(yáng)能。太陽(yáng)能真空采光集室殼體(3-1)是由玻璃鋼制作而成。太陽(yáng)能真空采光集熱室頂蓋(3-2)是由透光玻璃制作而成，和太陽(yáng)能真空采集熱室殼體(3-1)粘接在一起，二者形成一個(gè)封閉的大容器，真空室(3-4)就是該大封閉容器的真空狀態(tài)，其真空狀態(tài)的產(chǎn)生和保持的工作過(guò)程后面詳述，真空室(3-4)的作用就是將通過(guò)太陽(yáng)能真空采光集熱室頂蓋(3-2)進(jìn)入其內(nèi)的太陽(yáng)能，用真空的方式和外部環(huán)境隔絕，以防止和外部環(huán)境進(jìn)行熱交換，防止熱能流失。石英砂層(3-3)是放置在真空室(3-4)里的一層石英砂，其作用就是對(duì)吸熱管(4)吸收后的太陽(yáng)能余熱進(jìn)行暫時(shí)儲(chǔ)蓄。吸熱管(4)是由銅管制作而成，在真空室(3-4)里放置數(shù)條吸熱管(4)，數(shù)條吸熱管(4)均勻分布、平面盤(pán)繞在真空室(3-4)里，每條吸熱管(4)有一吸熱管進(jìn)水端口(4-1)和一吸熱管出水端口(4-2)，數(shù)條吸熱管進(jìn)水端口(4-1)并聯(lián)后和高溫?zé)崴刍亓鞴?7)相連通，數(shù)條吸熱管出水端口(4-2)并聯(lián)后和高溫?zé)崴圻M(jìn)水管(6)相連通。在吸熱管表面鍍有高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，如電鍍黑鉻層等，同時(shí)吸熱管(4)內(nèi)充有一定量的水，當(dāng)太陽(yáng)光輻射能量透過(guò)透光玻璃照射到吸熱管(4)表面時(shí)，吸熱管(4)表面由于鍍有高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，太陽(yáng)光輻射能量被高效吸收，從而使吸熱管(4)里的水不斷加熱，由于吸熱管(4)是一根在真空層(3-4)里平面盤(pán)繞較長(zhǎng)的連通管，隨著水流在管內(nèi)沿程流動(dòng)，水流也在不斷地接受太陽(yáng)光輻射能量而使其溫度進(jìn)一步升高，這樣，吸熱管(4)里的水溫可以達(dá)到較高的溫度，隨著水溫的升高，部分水汽化，而使吸熱管(4)內(nèi)壓力升高，在該壓力推動(dòng)下，高溫水流通過(guò)高溫?zé)崴圻M(jìn)水管(6)進(jìn)入高溫?zé)崴?5)。高溫?zé)崴?5)是由高溫?zé)崴蹥んw(5-1)、工質(zhì)A加熱器(5-2)、工質(zhì)B加熱器(5-3)和塑料軟管(5-4)所組成，其作用就是接收儲(chǔ)蓄吸熱管(4)輸送的熱能，為熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)(14)提供熱能動(dòng)力。高溫?zé)崴蹥んw(5-1是由玻璃鋼制作而成，為矩形長(zhǎng)方體形狀。工質(zhì)A加熱器(5-2)和工質(zhì)B加熱器(5-3)均由鋼板焊接而成，為封閉容器，其內(nèi)裝有一定量的工質(zhì)，在高溫?zé)崴?5)里放置數(shù)對(duì)工質(zhì)加熱器，每對(duì)工質(zhì)加熱器由一個(gè)工質(zhì)A加熱器(5-2)和一個(gè)工質(zhì)B加熱器(5-3)所組成，每對(duì)工質(zhì)加熱器為一臺(tái)熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)輸送熱能動(dòng)力，工質(zhì)加熱器在高溫?zé)崴?5)里可以在高溫水中進(jìn)行上下沉浮運(yùn)動(dòng)。塑料軟管(5-4)是由塑料管制作而成，其作用就是當(dāng)工質(zhì)加熱器在高溫水中上下沉浮運(yùn)動(dòng)時(shí)隨其自由運(yùn)動(dòng)。高溫?zé)崴圻M(jìn)水管(6)是由鋼管制作而成，它的一端連接高溫?zé)崴?5)，另一端和由若干根吸熱管出水端口(4-2)并聯(lián)后相連接。高溫?zé)崴刍亓鞴?7)是由鋼管制作而成，它的一端連接高溫?zé)崴?5)，它的另一端和由若干根吸熱管進(jìn)水端口(4-1)并聯(lián)后相連接，目的是將高溫?zé)崴?5)中溫度較低的水輸送回吸熱管(4)中循環(huán)加溫。真空吸熱管(8)是由鋼管制作而成，它的一端和熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)(14)連接在一起，另一端和真空室(3-4)相連通，該真空吸氣管(8)的作用就是通過(guò)熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)(14)將真空室(3-4)里的空氣抽吸出來(lái)。閘閥(9)、閘閥(10)均為標(biāo)準(zhǔn)部件，分別安裝在工質(zhì)輸送管(12)和工質(zhì)輸送管(13)上，其作用就是通過(guò)控制輸送管內(nèi)的工質(zhì)達(dá)到控制熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)(14)的目的。閘閥(11)是標(biāo)準(zhǔn)件，安裝在真空吸氣管(8)上，其作用就是打開(kāi)該閥抽吸真空室(3-4)里的空氣，關(guān)閉該閥保持真空室(3-4)里的真空度。工質(zhì)輸送管(12)和工質(zhì)輸送管(13)均是由鋼管制作而成，其作用就是將工質(zhì)加熱器里的工質(zhì)輸送到熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)(14)的工質(zhì)工作室，同時(shí)將做功后的工質(zhì)從工質(zhì)工作室送回工質(zhì)加熱器。熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)(14)是由熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)殼體(14-1)等部件所組成(詳細(xì)部件結(jié)構(gòu)及工作原理在圖3中介紹說(shuō)明)，其作用就是將高溫?zé)崴?5)里的熱能轉(zhuǎn)化成水的勢(shì)能。閘閥(15)是標(biāo)準(zhǔn)件，安裝在熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)出水管(16)上，其作用就是當(dāng)某一熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)(14)停止工作檢修時(shí)，關(guān)閉閘閥(15)，防止上蓄水水庫(kù)的水倒流。熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)出水管(16)是由鋼板焊接而成，其作用就是將熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)(14)里的高壓水流輸送到提水站出水管道(24)。熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)進(jìn)水管(17)是由鋼板焊接而成，其作用就是將下蓄水水庫(kù)(2)的水輸送到熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)(14)。水輪機(jī)(18)是標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行選型，水頭高時(shí)可采用混流式水輪機(jī)，水頭低時(shí)可采用軸流式水輪機(jī)，水輪機(jī)通過(guò)鋼筋混凝土安裝固定。水輪發(fā)電機(jī)(19)為標(biāo)準(zhǔn)部件，其主軸和水輪機(jī)(18)主軸通過(guò)聯(lián)軸器連接固定在一起，當(dāng)水輪機(jī)(19)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶水輪發(fā)電機(jī)(19)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。水輪機(jī)進(jìn)水管(20)是由鋼板焊接而成，它的作用就是將水電站進(jìn)水管道(23)中的水流分流到各水輪機(jī)(19)。閘閥(21)為標(biāo)準(zhǔn)件，安裝在水輪機(jī)進(jìn)水管(20)上，其作用就是當(dāng)某一水輪機(jī)(19)停止運(yùn)行檢修時(shí)關(guān)閉閘閥(21)，防止水流流出。水輪機(jī)尾水管(22)是由鋼筋混凝土澆注而成，其作用就是在將發(fā)過(guò)電的水流從水輪機(jī)輸送到下蓄水水庫(kù)(2)，同時(shí)回收水流中的動(dòng)能。電站進(jìn)水管道(23)是由鋼板焊接而成或由預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土澆注而成或由隧洞襯砌而成，其作用就是將上蓄水水庫(kù)(1)里的水流輸送到水輪機(jī)進(jìn)水管(20)。提水站出水管道(24)是由鋼板焊接而成，或由預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管制作而成，其作用就是將熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)(14)里的高壓水流輸送到上蓄水水庫(kù)(1)。
在圖3中，熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)(14)由熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)殼體(14-1)、對(duì)稱(chēng)A活塞(14-2)、對(duì)稱(chēng)B活塞(14-3)、對(duì)稱(chēng)活塞連桿(14-4)、隔板(14-5)、工質(zhì)冷卻器(14-6)、工質(zhì)工作A室(14-7)、工質(zhì)工作B室(14-8)、進(jìn)出水孔(14-9)、進(jìn)出水槽(14-10)、容積變化A室(14-11)、容積變化B室(14-12)、單向進(jìn)水閥(14-13)、單向進(jìn)氣閥(14-14)、單向出水閥(14-15)和閘閥(14-16)所組成。熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)殼體(14-1)是由鑄鋼鑄造而成，它的作用就是和其它部件一起構(gòu)造工質(zhì)工作室、容積變化室和活塞運(yùn)動(dòng)缸體等。對(duì)稱(chēng)A活塞(14-2)和對(duì)稱(chēng)B活塞(14-3)均是由鋼板切割加工而成，通過(guò)對(duì)稱(chēng)活塞連桿(14-4)連接固定在一起，對(duì)稱(chēng)活塞連桿(14-4)由圓鋼加工制作而成，兩端和對(duì)稱(chēng)活塞焊接在一起，對(duì)稱(chēng)活塞的作用就是一方面為容積變化室提供工作動(dòng)力，另一方面構(gòu)造工質(zhì)工作室，并和工質(zhì)工作室里的熱能進(jìn)行能量交換。隔板(14-5)是由鋼板加工而成，它和熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)殼體(14-1)焊接在一起，其作用是和對(duì)稱(chēng)活塞一起，形成工質(zhì)工作室。工質(zhì)冷卻器(14-6)分別設(shè)置在對(duì)稱(chēng)A活塞(14-2)和對(duì)稱(chēng)B活塞(14-3)內(nèi)側(cè)，是一個(gè)密封式容器，在對(duì)稱(chēng)A活塞(14-2)和對(duì)稱(chēng)B活塞(14-3)側(cè)面分別打有一進(jìn)出水孔(14-9)，水可以通過(guò)此孔進(jìn)出工質(zhì)冷卻器(14-6)，工質(zhì)冷卻器(14-6)的作用就是通過(guò)進(jìn)出工質(zhì)冷卻器(14-6)的水，將工質(zhì)工作室里的工質(zhì)工作余熱帶走，以達(dá)到對(duì)工質(zhì)進(jìn)行冷卻的目的，對(duì)冷卻時(shí)間和冷卻過(guò)程的控制，是通過(guò)對(duì)稱(chēng)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)出水槽(14-10)有序配合自動(dòng)完成的。具體工作過(guò)程在熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)的工作原理說(shuō)明中詳述。工質(zhì)工作A室(14-7)和工質(zhì)工作B室(14-8)均由隔板(14-5)、熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)殼體(14-1)和對(duì)稱(chēng)活塞組合而成，其作用均是通過(guò)工質(zhì)的進(jìn)入和排出，推動(dòng)對(duì)稱(chēng)活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)出水孔(14-9)是在對(duì)稱(chēng)活塞一側(cè)面打的小孔洞，其作用就是將冷卻水輸送到工質(zhì)冷卻器(14-6)，并將工質(zhì)冷卻器(14-6)里的高溫水排出。進(jìn)出水槽(14-10)設(shè)置在熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)殼體(14-1)的一側(cè)面的兩端點(diǎn)處，是殼體在鑄造時(shí)預(yù)留的矩形小水槽，它的作用就是通過(guò)和進(jìn)出水孔(14-9)有序接通和斷開(kāi)，對(duì)工質(zhì)冷卻器(14-6)的冷卻水進(jìn)行輸送和回流。容積變化A室(14-11)和容積變化B室(14-12)均是由對(duì)稱(chēng)活塞和熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)殼體(14-1)組合而成，其作用就是通過(guò)容積的變化，建立負(fù)壓和正壓，以達(dá)到吸水和排水的目的。單向進(jìn)水閥(14-13)是標(biāo)準(zhǔn)部件，其作用是水只能通過(guò)此閥進(jìn)入容積變化室，不能流出。單向進(jìn)氣閥(14-14)為標(biāo)準(zhǔn)部件，其作用是氣只能通過(guò)此閥進(jìn)入容積變化A室(14-11)，不能流出。單向出水閥(14-15)為標(biāo)準(zhǔn)部件，其作用是水只能通過(guò)此閥從容積變化室流出，不能流進(jìn)。閘閥(14-16)是標(biāo)準(zhǔn)件，安裝在進(jìn)水支管上，其作用是通過(guò)打開(kāi)該閥可以抽水，關(guān)閉該閥，打開(kāi)閘閥(11)可以抽吸真空室(3-4)里的空氣。
熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)(14)的工作原理是這樣的當(dāng)工質(zhì)A加熱器(5-2)內(nèi)有一定重量的工質(zhì)時(shí)，由于重力作用在高溫?zé)崴?5)中下沉，隨后被高溫水加熱后，其內(nèi)工質(zhì)不斷氣化，汽化的工質(zhì)不斷通過(guò)工質(zhì)輸送管(13)進(jìn)入工質(zhì)工作A室(14-7)，由于工質(zhì)工作A室(14-7)壓力增加從而使對(duì)稱(chēng)活塞不斷向?qū)ΨQ(chēng)A活塞(14-2)方向移動(dòng)，這時(shí)有兩種情況出現(xiàn)，一是工質(zhì)工作B室(14-8)里的工質(zhì)將開(kāi)始通過(guò)工質(zhì)輸送管(12)不斷向工質(zhì)B加熱器(14-3)里回流，二是容積變化A室(14-11)隨著對(duì)稱(chēng)活塞的不斷移動(dòng)，容積在不斷減小，其內(nèi)壓力不斷增加，在該壓力的作用下，容積變化A室(14-11)里的水流或氣流獲得壓能后，通過(guò)單向出水閥(14-15)、熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)出水管(16)，進(jìn)入上蓄水水庫(kù)(1)，與此同時(shí)，容積變化B室(14-12)隨著對(duì)稱(chēng)活塞的不斷移動(dòng)容積在不斷增大，其內(nèi)壓力在不斷減小，當(dāng)壓力減小到負(fù)壓后，下蓄水水庫(kù)(2)里的水就會(huì)通過(guò)熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)進(jìn)水閥(17)、單向進(jìn)水閥(14-3)進(jìn)入容積變化B室(14-12)。隨著上述工作過(guò)程不斷持續(xù)，當(dāng)對(duì)稱(chēng)活塞向?qū)ΨQ(chēng)A活塞(14-2)方向移動(dòng)到達(dá)端點(diǎn)位置后，這時(shí)也同時(shí)出現(xiàn)了兩種情況，一是工質(zhì)A加熱器(5-2)里的絕大部分工質(zhì)已進(jìn)入了工質(zhì)工作A室(14-7)，由于工質(zhì)A加熱器(5-2)的重量大幅減小，在高溫水中上浮到水面，其內(nèi)工質(zhì)停止加熱，工質(zhì)A加熱器(5-2)向工質(zhì)工作A室(14-7)停止輸送汽化工質(zhì)，由此而使對(duì)稱(chēng)活塞向?qū)ΨQ(chēng)A活塞(14-2)方向的移動(dòng)也停止。這時(shí)，工質(zhì)工作B室(14-8)里的工質(zhì)向工質(zhì)B加熱器(14-3)里回流的工作過(guò)程也停止，這時(shí)工質(zhì)B加熱器(14-3)由于重量增加開(kāi)始在高溫水中下沉。第二種情況是當(dāng)對(duì)稱(chēng)活塞向?qū)ΨQ(chēng)A活塞(14-2)方向移動(dòng)到達(dá)端點(diǎn)位置后，對(duì)稱(chēng)A活塞(14-2)正好達(dá)到進(jìn)出水槽(14-10)的位置，進(jìn)出水孔(14-9)和進(jìn)出水槽(14-10)相連通，這時(shí)容積變化A室(14-11)里的有壓水迅速進(jìn)入在對(duì)稱(chēng)A活塞(14-2)內(nèi)側(cè)的工質(zhì)冷卻器(14-6)，而這時(shí)工質(zhì)工作A室(14-7)里的工質(zhì)溫度也已達(dá)到了最高，其能量也已轉(zhuǎn)換完畢，需要迅速降溫冷卻，為工質(zhì)向工質(zhì)A加熱器(5-2)里回流進(jìn)行必要的準(zhǔn)備工作。工質(zhì)工作A室(14-7)里的工質(zhì)熱量迅速傳遞到該工質(zhì)冷卻器(14-6)，其內(nèi)水溫升高。接下來(lái)的工作過(guò)程是由于前述工質(zhì)B加熱器(14-3)開(kāi)始在高溫水中下沉，其內(nèi)工質(zhì)被不斷加熱汽化，汽化后的工質(zhì)不斷通過(guò)工質(zhì)輸送管(12)進(jìn)入工質(zhì)工作B室(14-8)，由于工質(zhì)工作B室(14-8)里壓力增加，從而使對(duì)稱(chēng)活塞不斷向?qū)ΨQ(chēng)B活塞(14-3)方向移動(dòng)，由于對(duì)稱(chēng)活塞向?qū)ΨQ(chēng)B活塞(14-3)方向的移動(dòng)，容積變化A室(14-11)迅速形成負(fù)壓，在這種負(fù)壓的作用下，在對(duì)稱(chēng)A活塞(14-2)內(nèi)的工質(zhì)冷卻器(14-6)里的高溫水被吸入工質(zhì)工作A室(14-7)，之后進(jìn)出水孔(4-9)和進(jìn)出水槽(14-10)聯(lián)通通道斷開(kāi)，該冷卻器封閉。由于容積變化A室(14-11)的負(fù)壓作用，下蓄水水庫(kù)里的水就會(huì)通過(guò)熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)進(jìn)水管(17)、閘閥(14-16)和單向進(jìn)水閥(14-10)進(jìn)入容積變化A室(14-11)，目的是為下一步將該水流加壓提升到上蓄水水庫(kù)(1)做好準(zhǔn)備工作。當(dāng)真空室(3-4)需要抽吸空氣時(shí)，關(guān)閉閘閥(14-16)打開(kāi)閘閥(11)，即可將真空室(3-4)里的空氣抽吸到容積變化A室(14-11)。當(dāng)需保持真空室(3-4)里的真空度時(shí)，關(guān)閉閘閥(11)，打開(kāi)閘閥(14-16)即可。當(dāng)對(duì)稱(chēng)活塞在向?qū)ΨQ(chēng)B活塞(14-3方向移動(dòng)的同時(shí)，容積變化B室(14-12)容積減小壓力升高，這樣其內(nèi)從下蓄水水庫(kù)(2)抽吸的水就會(huì)在該壓力的推動(dòng)下，通過(guò)單向出水閥(14-15)和熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)出水管(16)提升到上蓄水水庫(kù)(1)。這時(shí)工質(zhì)工作A室(14-7)的工質(zhì)也會(huì)不斷向工質(zhì)A加熱器(5-2)里進(jìn)行回流。當(dāng)對(duì)稱(chēng)活塞向?qū)ΨQ(chēng)B活塞(14-3)方向移動(dòng)到達(dá)端點(diǎn)時(shí)，工質(zhì)A加熱器(5-2)由于重量增加，在高溫?zé)崴?5)里的高溫水中下沉，隨后其工作過(guò)程又會(huì)重復(fù)上述工作過(guò)程，這樣循環(huán)往復(fù)，熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)(14)即可實(shí)現(xiàn)不斷將從高溫?zé)崴?5)里獲取的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，在機(jī)械能的作用下又將下蓄水水庫(kù)(2)的水提升到上蓄水水庫(kù)(1)里儲(chǔ)蓄，從而完成機(jī)械能向水能的轉(zhuǎn)換。
在上述圖示中，雖然列舉了本發(fā)明較佳實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但眾所周知，不應(yīng)由該實(shí)施例反而限制了本發(fā)明的權(quán)力保護(hù)范圍，亦即，任何熟悉該發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)的工程技術(shù)科學(xué)研究人員，若應(yīng)用本發(fā)明主要之特征，進(jìn)行若干細(xì)節(jié)的變動(dòng)，皆仍應(yīng)屬于本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能抽水蓄能發(fā)電調(diào)峰技術(shù)裝置，其特征在于在該裝置中設(shè)置有上蓄水水庫(kù)、下蓄水水庫(kù)、太陽(yáng)能真空采光集熱室、高溫?zé)崴邸崮芩苻D(zhuǎn)換機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)組。太陽(yáng)能真空采光集熱室通過(guò)吸熱管和高溫?zé)崴巯噙B接，高溫?zé)崴弁ㄟ^(guò)工質(zhì)加熱器、工質(zhì)輸送管和熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)相連接，熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)進(jìn)水管和下蓄水水庫(kù)相連通，出水管和上蓄水水庫(kù)相連通，水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的水輪機(jī)進(jìn)水管和上蓄水水庫(kù)相連通，水輪機(jī)尾水管和下蓄水水庫(kù)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種太陽(yáng)能抽水蓄能發(fā)電調(diào)峰技術(shù)裝置，其特征在于上蓄水水庫(kù)建設(shè)在高山頂上，其庫(kù)容按周調(diào)節(jié)或雙日調(diào)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，下蓄水水庫(kù)建設(shè)在山谷，其庫(kù)容為上蓄水水庫(kù)庫(kù)容的3/4～3/5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種太陽(yáng)能抽水蓄能發(fā)電調(diào)峰技術(shù)裝置，其特征在于太陽(yáng)能真空采光集熱室是由透光玻璃頂蓋、玻璃鋼外殼、真空室和石英砂層所組成，數(shù)條吸熱管均布布置、平面盤(pán)繞在太陽(yáng)能真空采光集熱室內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種太陽(yáng)能抽水蓄能發(fā)電調(diào)峰技術(shù)裝置，其特征在于在高溫?zé)崴蹆?nèi)放置數(shù)對(duì)工質(zhì)加熱器，每對(duì)工質(zhì)加熱器由工質(zhì)A加熱器和工質(zhì)B加熱器所組成，每對(duì)工質(zhì)加熱器和一臺(tái)熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)相連接。每個(gè)工質(zhì)加熱器均可在高溫水中進(jìn)行上下沉浮運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種太陽(yáng)能抽水蓄能發(fā)電調(diào)峰技術(shù)裝置，其特征在于熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)是由熱能水能轉(zhuǎn)換機(jī)殼體、對(duì)稱(chēng)A活塞、對(duì)稱(chēng)B活塞、隔板、工質(zhì)冷卻器、工質(zhì)工作A室、工質(zhì)工作B室、容積變化A室、容積變化B室、進(jìn)出水孔、進(jìn)出水槽、單向進(jìn)水閥和單向出水閥等部件所組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種太陽(yáng)能抽水蓄能發(fā)電調(diào)峰技術(shù)裝置，其特征在于水輪發(fā)電機(jī)組采用常規(guī)混流水輪發(fā)電機(jī)組或采用常規(guī)軸流水輪發(fā)電機(jī)組，并用于電網(wǎng)調(diào)峰運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明針對(duì)太陽(yáng)能不能持續(xù)為用戶提供穩(wěn)定能源和抽水蓄能水電站本身對(duì)電網(wǎng)電能消耗太大的問(wèn)題，提出一種太陽(yáng)能抽水蓄能發(fā)電調(diào)峰技術(shù)裝置，這樣，既可以使太陽(yáng)能以轉(zhuǎn)換成水能的方式進(jìn)行大規(guī)模地開(kāi)發(fā)和儲(chǔ)蓄，又可以使傳統(tǒng)的抽水蓄能水電站在不消耗電網(wǎng)電能的情況下完成對(duì)電網(wǎng)的調(diào)峰，以便最大程度地提高電網(wǎng)的供電負(fù)荷，緩解我國(guó)目前電力供應(yīng)一直偏緊的局面。
文檔編號(hào)F03B13/06GK1760541SQ200510119800
公開(kāi)日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2005年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月10日
發(fā)明者路金喜, 杜貴榮, 楊鐵柱, 劉宏權(quán), 張文麗, 關(guān)柯, 路新利, 董淑惠 申請(qǐng)人:河北農(nóng)業(yè)大學(xué)