專(zhuān)利名稱(chēng)：用以基于流體產(chǎn)生能量的可再生能量流體泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)及用于運(yùn)行這種流體驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)的方法，且更具 體地涉及用于轉(zhuǎn)化驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)的流體的動(dòng)能的裝置和方法。
背景技術(shù)：
用于離岸應(yīng)用的可再生能源發(fā)電技術(shù)主要基于風(fēng)力渦輪機(jī)和近來(lái)出現(xiàn)的潮汐、波 浪和洋流渦輪機(jī)，所有這些渦輪機(jī)目前或計(jì)劃驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)并經(jīng)由高壓海底電纜將電力傳輸 到岸上。此電力設(shè)備連同其許多連接和電控裝置是昂貴的，要求高度的維護(hù)且易于因暴露 于嚴(yán)酷環(huán)境而發(fā)生故障和失效，且在海洋環(huán)境中在大范圍的海況下難于接近和維修。以上 所述的問(wèn)題中的一些也在架起高壓電纜的情況中發(fā)生。多種緊密靠近，使單獨(dú)或多個(gè)渦輪機(jī)構(gòu)造內(nèi)的高壓系統(tǒng)及其相關(guān)的電磁場(chǎng)也產(chǎn)生 了海上使用時(shí)在鹽水和電磁場(chǎng)(EMF)效應(yīng)中加速腐蝕方面的許多未知性。因此，本發(fā)明的目的是提供用于轉(zhuǎn)化流體動(dòng)能的系統(tǒng)和用于運(yùn)行這樣的裝置的方 法，這避免了經(jīng)由高壓電纜來(lái)傳輸電力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的通過(guò)用于轉(zhuǎn)化第一流體的動(dòng)能的系統(tǒng)來(lái)解決，其中該系統(tǒng)包括至少 一個(gè)流體驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)，每個(gè)渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)用于使第二流體加壓的至少一個(gè)流體泵。所述至 少一個(gè)流體泵連接到傳輸管線(xiàn)且將加壓的第二流體提供到傳輸管線(xiàn)，且傳輸管線(xiàn)連接到利 用加壓的第二流體的能量產(chǎn)生動(dòng)力的至少一個(gè)裝置。在下文中，此說(shuō)明書(shū)使用術(shù)語(yǔ)“渦輪機(jī)”和“泵”用于至少一個(gè)渦輪機(jī)和至少一個(gè) 泵，即術(shù)語(yǔ)“渦輪機(jī)”不限制于僅一個(gè)渦輪機(jī)，而是還包括多個(gè)渦輪機(jī)。以上同樣的說(shuō)明適
用于術(shù)語(yǔ)“泵”。本發(fā)明的系統(tǒng)通過(guò)提供加壓的第二流體而轉(zhuǎn)化第一流體的動(dòng)能，即驅(qū)動(dòng)至少一個(gè) 渦輪機(jī)的流體的動(dòng)能。此加壓的流體用管道輸送到利用第二流體的能量產(chǎn)生動(dòng)力的至少一 個(gè)裝置。此裝置例如能夠?qū)⒓訅毫黧w的能量轉(zhuǎn)化為電力(更詳細(xì)的描述見(jiàn)下文)。根據(jù)本 發(fā)明，通過(guò)此加壓的第二流體傳輸能量，且因此不需要高壓電纜。一般地，系統(tǒng)的渦輪機(jī)位于離岸位置，即在湖、河或海洋之內(nèi)或之上。驅(qū)動(dòng)所述渦 輪機(jī)的第一流體是風(fēng)、洋流、潮汐流或河流的一種或多種，即渦輪機(jī)能夠布置在水下(使用 水作為第一流體)，或布置在水面上(使用風(fēng)作為第一流體)。然而，渦輪機(jī)也能夠布置在 /位于岸上。在此情況中，渦輪機(jī)總是由風(fēng)流驅(qū)動(dòng)。渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)流體泵以用于使第二流體加壓。正如渦輪機(jī)，流體泵可以離岸布置或 布置在岸上。與渦輪機(jī)和流體泵的布置無(wú)關(guān)，即與離岸和岸上、水下或水面上無(wú)關(guān)，通過(guò)流 體泵加壓的第二流體可以是與第一流體相同的流體，或第二流體可以與第一流體不同。例如，如果渦輪機(jī)和泵布置在水下且泵用于使驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)的水加壓，則第一流體 和第二流體相同。如果渦輪機(jī)是風(fēng)驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)，即位于水面上方，且流體泵用于使水加
4壓，例如使來(lái)自附近的河流或海洋的水加壓，如果渦輪機(jī)離岸布置但布置在水面上，則第二 流體和第一流體不同。雖然渦輪機(jī)和泵可以離岸布置或布置在岸上，但優(yōu)選的是渦輪機(jī)和流體泵都離岸 布置。流體泵布置在水下還是布置在水面上取決于對(duì)于流的使用。同樣也適用于第二流體。 流體是否相同取決于應(yīng)用。如上所述，渦輪機(jī)用于驅(qū)動(dòng)流體泵。泵的驅(qū)動(dòng)能夠布置為機(jī)械驅(qū)動(dòng)或電驅(qū)動(dòng)。在 機(jī)械驅(qū)動(dòng)的情況中，渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械地傳輸?shù)搅黧w泵，例如使用將渦輪機(jī)與流體泵 連接的傳動(dòng)裝置。然而，也可以使用電力驅(qū)動(dòng)流體泵。在此情況中，渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用于 發(fā)電，而電力驅(qū)動(dòng)流體泵。流體泵是電驅(qū)動(dòng)還是機(jī)械驅(qū)動(dòng)取決于應(yīng)用。用于利用加壓的第二流體的能量的裝置通常是岸上裝置，其中加壓的流體流動(dòng)驅(qū) 動(dòng)水力裝置。存在許多方式和方法分別用于利用加壓的第二流體的能量。然而，優(yōu)選的是用于 利用加壓的流體的能量產(chǎn)生動(dòng)力的裝置是用于產(chǎn)生電力的裝置。在此情況中，加壓的第二 流體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。在替代實(shí)施例中，用于利用加壓的第二流體的能量產(chǎn)生動(dòng)力的裝置是脫鹽裝置。 在此情況中，由所述至少一個(gè)泵加壓的流體是水。在一些情況中，可能希望將使用第二流體來(lái)產(chǎn)生電力的可能性或在脫鹽裝置內(nèi)使 用第二流體的可能性相組合。因此，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)包括兩個(gè)利用加壓 的第二流體的能量產(chǎn)生動(dòng)力的裝置，即用于產(chǎn)生電力的裝置和脫鹽裝置，兩個(gè)裝置都連接 到傳輸管線(xiàn)，其中引導(dǎo)通過(guò)裝置的加壓流體的量能夠單獨(dú)地調(diào)節(jié)。脫鹽裝置使用加壓水來(lái)產(chǎn)生無(wú)鹽的飲用水。在脫鹽期間，相關(guān)的裝置產(chǎn)生低壓無(wú) 鹽水的處理流。此外，脫鹽裝置產(chǎn)生壓力相對(duì)高的鹽水流。為利用高壓鹽水流的剩余能量， 脫鹽裝置布置在產(chǎn)生電力的裝置的上游，使得加壓的鹽水流或脫鹽裝置的流能夠用管道輸 送到用于產(chǎn)生電力的裝置。與加壓的第二流體的第一使用無(wú)關(guān)，即與使用第二流體來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電裝置或在脫鹽 裝置內(nèi)使用加壓流體無(wú)關(guān)，來(lái)自這個(gè)裝置或這些裝置(如果系統(tǒng)包括多于一個(gè)用于利用第 二流體的能量產(chǎn)生動(dòng)力的裝置)的排放流仍含有可利用“能量”，因?yàn)榕欧帕骶哂蟹浅５偷?溫度。因此，優(yōu)選的是系統(tǒng)包括下游的水廠(water utility)，其中從利用加壓流體的能量 產(chǎn)生動(dòng)力的所述至少一個(gè)裝置排放的冷水用于冷卻處理。至少當(dāng)洋流用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的渦輪機(jī)時(shí)，該系統(tǒng)大體上恒定地轉(zhuǎn)化第一流體的動(dòng) 能。然而，加壓的第二流體的需求不是恒定的。例如，如果系統(tǒng)用于產(chǎn)生電力，則例如在夜 間，對(duì)于電力的需求降低。在這樣的非高峰時(shí)間期間，第二流體的能量能夠用于區(qū)域冷卻和 產(chǎn)生淡水。然而，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)包括連接到傳輸管線(xiàn)的空氣填充的能量存 儲(chǔ)器，其中存儲(chǔ)器內(nèi)的空氣可通過(guò)將水注入能量存儲(chǔ)器內(nèi)而被壓縮。使用本發(fā)明的此實(shí)施例，第二加壓流體的能量例如能夠在非高峰期間被存儲(chǔ)。例 如，如果電力需求增加，則能量存儲(chǔ)器內(nèi)的壓力可用于將另外的加壓流體用管道輸送到利 用加壓流體的能量產(chǎn)生動(dòng)力的(多個(gè))裝置。本發(fā)明的目的也通過(guò)用于轉(zhuǎn)化風(fēng)或水的動(dòng)能的方法解決。該方法包括如下步驟 使用風(fēng)或水的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，使用由渦輪機(jī)提供的能量驅(qū)動(dòng)用于使流體加壓的泵，且將加壓的流體經(jīng)由傳輸管線(xiàn)輸送到利用加壓流體的能量產(chǎn)生動(dòng)力的至少一個(gè)裝置。加壓流體的能量能夠以多種方式使用。然而，在電力需求增加時(shí)，優(yōu)選的是將加壓 的水用管道輸送到水力發(fā)電設(shè)備以用于發(fā)電。許多國(guó)家不具有充足的淡水資源。因此，經(jīng)常將海水脫鹽用于產(chǎn)生飲用的淡水。因 此，優(yōu)選的是將加壓的水用管道輸送到脫鹽裝置，在此加壓的水經(jīng)過(guò)過(guò)濾處理，從而產(chǎn)生低 壓淡水流和高壓鹽水流。鹽水流可被排放。然而，鹽水流仍包括可利用的能量，因?yàn)辂}水流具有高壓力。因 此，優(yōu)選的是將鹽水流用管道輸送到水力發(fā)電設(shè)備以用于發(fā)電。甚至淡水流也含有剩余的可使用“能量”，因?yàn)榈鞯臏囟确浅５汀Ｒ虼?，?yōu)選的 是將淡水流用管道輸送到水站以用于飲用水或灌溉水和/或冷卻處理。上述同樣的說(shuō)明適用于鹽水流，即鹽水流包括具有冷形式的可使用能量的剩余部 分。在優(yōu)選實(shí)施例中，從水力發(fā)電設(shè)備排放的鹽水流直接用于冷卻處理或用管道輸送到水 站(用于冷卻處理)。本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)是，渦輪機(jī)捕獲或集中了大量低速流動(dòng)的風(fēng)流或水流，即第 一流體的動(dòng)能，且將所述動(dòng)能轉(zhuǎn)化為高壓、高流速的能量(即第二流體)，所述第二流體被 用管道輸送到至少一個(gè)利用加壓流體的能量產(chǎn)生動(dòng)力的裝置。因?yàn)椴恍枰邏弘娎|，所以 降低了維護(hù)成本。本發(fā)明具有明顯的環(huán)境益處。完全液壓的系統(tǒng)不涉及電力消耗，這降低了空氣污 染和溫室氣體的產(chǎn)生。另外，提供冷水用于制冷和其他冷卻系統(tǒng)的能力顯著抵消了以其他 方式在產(chǎn)生和使用常規(guī)化石能源來(lái)驅(qū)動(dòng)這些系統(tǒng)中所造成的溫室氣體。與離岸生成電力且將電力傳輸?shù)桨渡舷啾?，此新穎的流體驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)具有顯著的 可靠性?xún)?yōu)點(diǎn)。海洋環(huán)境中的高壓系統(tǒng)可能是存在問(wèn)題的。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)水泵的風(fēng)流或水流渦輪機(jī)允許更大的機(jī)械簡(jiǎn)單性，且降 低了與電力相關(guān)的部件，這很大地改進(jìn)了渦輪機(jī)生產(chǎn)率和可靠性。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)是除產(chǎn)生電力外，流體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也具有產(chǎn)生基于岸上的冷卻能 力、脫鹽和水產(chǎn)資源的靈活性；水產(chǎn)資源方面的優(yōu)點(diǎn)是由于在一些位置處收集且泵送冷的 且更富有養(yǎng)分的水到岸上。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)進(jìn)一步利用通過(guò)能量存儲(chǔ)特征增強(qiáng)，所述能量存儲(chǔ)特征 允許優(yōu)化系統(tǒng)輸出與最佳滿(mǎn)足客戶(hù)需求之間的平衡。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由永恒存在的洋流所提供的動(dòng)力不必在非高峰時(shí)間期間以100% 的電力售出。動(dòng)力能夠用于在非高峰時(shí)得到電力的收益低時(shí)產(chǎn)生用于區(qū)域冷卻的能量且產(chǎn) 生淡水作為商品。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可編程的系統(tǒng)輸出，因此使用者可以選擇改變加壓水的使用。


本發(fā)明將在下文中參考附圖描述，其中圖1是其中實(shí)施了本發(fā)明的流體流系統(tǒng)的實(shí)施例的總體方框圖；圖2A是圖1中示出的流體流系統(tǒng)的岸上部分的圖；圖2B是錨固在水體內(nèi)的塔上的且連接到圖2A的流體流系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)的圖3是錨固在水體內(nèi)的水下塔上的且連接到圖2A的岸上部分的水流渦輪機(jī)的 圖；圖4是拴系在水下且連接到岸上部分的水流渦輪機(jī)的圖；圖5是圖4中示出的水流渦輪機(jī)之一的更詳細(xì)的圖；圖6是包括多個(gè)渦輪機(jī)模塊的水下陣列的圖；圖7是圖5中示出的水流渦輪機(jī)的后透視圖；圖8是圖5中示出的水流渦輪機(jī)的前透視圖；圖9是圖5中示出的水流渦輪機(jī)的后視圖；圖10是圖5中示出的水流渦輪機(jī)的側(cè)視圖；和圖11是圖5中示出的水流渦輪機(jī)的頂視圖。在這些附圖中，類(lèi)似的附圖標(biāo)記指示圖中類(lèi)似的元件。應(yīng)理解的是圖中不同部件 的尺寸可以不按比例，或不嚴(yán)格成比例，且為視覺(jué)清晰和解釋的目的而示出。
具體實(shí)施例方式圖1圖示了用于轉(zhuǎn)化第一流體的動(dòng)能的系統(tǒng)的實(shí)施例。圖1的系統(tǒng)包括一個(gè)流體 驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)100、102、104，所述渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)流體泵106、108用于將水加壓。流體泵連 接到傳輸管路110且將加壓的水流體提供到傳輸管路，其中傳輸管路110連接到水力發(fā)電 機(jī)112，即用于利用加壓水的能量作為動(dòng)力的裝置。換言之，圖1圖示了一種系統(tǒng)，其中被流體驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)100、102、104利用的能量 通過(guò)加壓的流體流將能量傳輸?shù)桨渡险?，在岸上站中加壓的流體流驅(qū)動(dòng)的水力裝置112。裝 置112可以是任何能量回收裝置，例如產(chǎn)生電力的水力發(fā)電系統(tǒng)，用于過(guò)濾出淡水(淡水流 113)以供飲用或灌溉的脫鹽設(shè)備109，使用在區(qū)域(空調(diào))冷卻系統(tǒng)內(nèi)的冷水存儲(chǔ)器，鹽水 沖擊式渦輪機(jī)或以上的任何組合。根據(jù)圖1的實(shí)施例包括利用加壓水的能量產(chǎn)生動(dòng)力的兩個(gè)裝置，即水力發(fā)電機(jī) 112和脫鹽裝置109。此外，圖1的系統(tǒng)包括水廠122。脫鹽裝置109設(shè)置在水力發(fā)電機(jī)112的上游，且連接到傳輸管路110。加壓水進(jìn)入 脫鹽裝置109，在此處加壓水分離為高壓鹽水流111和低壓淡水流113。高壓鹽水流用管道 輸送到水力發(fā)電機(jī)112且驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)發(fā)電。在圖1中示出的實(shí)施例中，淡水流用管道輸 送到水站，在此處淡水流的低溫用于冷卻處理。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，如果溫度足夠低以將鹽水流用于冷卻處理，甚至從水 力發(fā)電機(jī)排放的鹽水流能夠用管道輸送到水廠122。此外，在其他實(shí)施例中，系統(tǒng)能夠僅包 括一個(gè)用于利用加壓水的能量作為動(dòng)力的裝置，例如僅水力發(fā)電機(jī)。然而，優(yōu)選的是將脫鹽 裝置與水力發(fā)電機(jī)組合，因?yàn)檫\(yùn)行脫鹽裝置所需的能量能夠由水力發(fā)電裝置產(chǎn)生，且不必 從公共電網(wǎng)獲取。此外，在系統(tǒng)的其他實(shí)施例中，管路能夠連接到脫鹽裝置和水力發(fā)電裝置，使得能 夠控制傳輸?shù)椒珠_(kāi)的裝置的加壓流體的量且使該量適合于市場(chǎng)需要。例如，在非高峰時(shí)間， 可將更多的加壓水用于產(chǎn)生淡水。驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)的流體部不限于如在圖1中圖示的風(fēng)流?？墒褂蔑L(fēng)流、洋流、潮汐流或 河流中的一種或多種。該裝置可以在水上(風(fēng)驅(qū)動(dòng)，圖1)運(yùn)行或在水下(洋流驅(qū)動(dòng)，圖3和圖4)運(yùn)行，且泵送系統(tǒng)在大氣環(huán)境、壓力容器環(huán)境或潛水環(huán)境中運(yùn)行。從水力裝置112排 放的水115可在水廠122中使用且可然后返回到水源。渦輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子100，該轉(zhuǎn)子100使連接到轉(zhuǎn)矩降低變速器104的旋轉(zhuǎn)軸102轉(zhuǎn) 動(dòng)。轉(zhuǎn)矩降低變速器104優(yōu)選地是分布式的動(dòng)力傳動(dòng)系，如在Mikhail等人的美國(guó)專(zhuān)利 7，069，802B2中描述的。轉(zhuǎn)子100和變速器104例如能夠安裝在錨固到海洋、河流或湖底 的塔結(jié)構(gòu)頂上。轉(zhuǎn)子100通過(guò)偏航控制機(jī)構(gòu)而維持在水平面內(nèi)且在占優(yōu)的風(fēng)流或水流路徑 內(nèi)。轉(zhuǎn)子100具有響應(yīng)于流體流動(dòng)而旋轉(zhuǎn)的葉片101。每個(gè)葉片具有附接到轉(zhuǎn)子軸的葉片 基部部分，所述轉(zhuǎn)子軸驅(qū)動(dòng)變速器，并且每個(gè)葉片可以具有葉片槳距角控制能力和/或葉 片延伸部分，所述葉片延伸部分的長(zhǎng)度可變以提供可變直徑的轉(zhuǎn)子?？梢酝ㄟ^(guò)將葉片延伸 部的延伸或收縮來(lái)控制轉(zhuǎn)子直徑，以在低流動(dòng)速度時(shí)完全延伸轉(zhuǎn)子，且在流動(dòng)速度增大時(shí) 收縮轉(zhuǎn)子使得傳遞或施加在轉(zhuǎn)子上的載荷不超過(guò)設(shè)定極限。整個(gè)葉片的槳距可以在僅葉片 的一部分延伸時(shí)變化。轉(zhuǎn)矩分配變速器104驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)水下液壓泵106、108，所述液壓泵106、108通 過(guò)轉(zhuǎn)子100驅(qū)動(dòng)以在輸水管110內(nèi)產(chǎn)生水壓。管路110能夠相互連接到(未示出的)其他 單元和/或岸上脫鹽系統(tǒng)109、水力發(fā)電系統(tǒng)112、區(qū)域冷卻系統(tǒng)或以上所述的一些組合。最 終的加壓流體流驅(qū)動(dòng)水力發(fā)電系統(tǒng)112以產(chǎn)生電力114。能夠提供例如電路斷路器和/或 熔斷器的保護(hù)裝置116，用于在故障情況下隔離。墊板安裝變壓器118將所產(chǎn)生的電力的電 壓改變?yōu)檫B接到電網(wǎng)的能源貯藏收集系統(tǒng)120的電壓。分布式的動(dòng)力傳動(dòng)系104能夠用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)的發(fā)電機(jī)，如在Mikhail等 人的美國(guó)專(zhuān)利7，069，802B2中描述的，以產(chǎn)生電力來(lái)電驅(qū)動(dòng)處于風(fēng)力渦輪機(jī)所處的塔基部 的泵106、108。在此情況中，泵106、108能夠放置在水中，如在圖1中所示，或放置在岸上而 帶有通向水源的合適的管道。然而，泵也能夠機(jī)械地驅(qū)動(dòng)，如在下文中描述。脫鹽后，在淡水流113內(nèi)剩余有最小壓力。因此，在系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例中，淡水 流113能夠用于液壓渦輪機(jī)。此淡水113能夠被如此出售，或者運(yùn)行通過(guò)換熱器以提取溫 度值，然后作為用于飲用/灌溉/等的淡水出售。鹽水流111不具有壓力，且運(yùn)行通過(guò)水力 發(fā)電機(jī)112。如果鹽水流具有低溫，則能夠通過(guò)使鹽水115運(yùn)行通過(guò)冷卻系統(tǒng)而獲取AC/冷 卻值，然后可將鹽水去除。來(lái)自水力發(fā)電系統(tǒng)112的冷水排放115用于為水廠122提供能量，例如制冷，且然 后返回123到水源。對(duì)于系統(tǒng)的改進(jìn)是如果將脫鹽站109提供在現(xiàn)場(chǎng)，則加壓水流110能夠轉(zhuǎn)向以旁 通鹽水站109，且進(jìn)入水力發(fā)電機(jī)112而直接獲得來(lái)自流111的100%的水力發(fā)電?？傊?，加壓的海水源110可首先進(jìn)入脫鹽裝置109，在此水源通過(guò)過(guò)濾處理而產(chǎn)生 低壓淡水流113和高壓鹽水流111。鹽水流111能夠用管道輸送到水力發(fā)電設(shè)施112內(nèi)用 于發(fā)電。淡水流113可由水站122使用，用于飲用或灌溉水和用于制冷的能量，且從水力發(fā) 電設(shè)施112排放的鹽水115可以用作制冷的能量，然后被去除。參考圖2A，圖2A是圖1中示出的流體流動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)施例的岸上部分。來(lái)自圖2B 中示出的風(fēng)力渦輪機(jī)的高壓海水管210進(jìn)入脫鹽站223。高壓冷鹽水通過(guò)冷鹽水排放管224 排放。由脫鹽站223分離的淡水221通過(guò)淡水管221引導(dǎo)到水站222。高壓冷鹽水224驅(qū)動(dòng)水力渦輪機(jī)211，水力渦輪機(jī)211的輸出軸使作為水力發(fā)電站213的部件的發(fā)電機(jī)212轉(zhuǎn)動(dòng)。來(lái)自水力渦輪機(jī)211的冷鹽水排放225引導(dǎo)到水站222。加壓的水流能夠被轉(zhuǎn)向以旁通過(guò)脫鹽站223且從流動(dòng)獲得100%的水力發(fā)電。旁 通能夠以已知的方式通過(guò)脫鹽站223內(nèi)的閥和旁通管進(jìn)行。水力發(fā)電站213包括向變壓器218提供合適的電壓和電流所必需的電氣設(shè)備216。 變壓器218連接到高壓電線(xiàn)220。參考圖2B，圖2B是錨固到水體內(nèi)的塔上的且連接到圖2A的流體流動(dòng)系統(tǒng)的風(fēng)力 渦輪機(jī)的圖。以此實(shí)施例，渦輪機(jī)機(jī)械地驅(qū)動(dòng)水泵206、208。水泵206、208的機(jī)械驅(qū)動(dòng)以如 下方式實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)子葉片200使主軸202轉(zhuǎn)動(dòng)，而主軸202驅(qū)動(dòng)連接到向下軸205的直角變 速器204，且向下軸205驅(qū)動(dòng)水泵206、208。通到水體的水泵經(jīng)由高壓海水管210將水從水 流渦輪機(jī)泵送到圖2A中示出的岸上系統(tǒng)。參考圖3，圖3是錨固304在水體內(nèi)的水下塔301上的且連接到圖2A的流體流動(dòng) 系統(tǒng)的水流渦輪機(jī)的圖。轉(zhuǎn)子葉片300使主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而主軸驅(qū)動(dòng)水泵306。通到水體的水泵 306經(jīng)由高壓海水管310將水從水流渦輪機(jī)泵送到圖2A中示出的岸上系統(tǒng)。圖2圖示了風(fēng)力發(fā)電裝置。風(fēng)力發(fā)電裝置安裝在錨固到水體底部的塔結(jié)構(gòu)207頂 上。通過(guò)偏航控制機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)子200維持在水平面內(nèi)且維持在占優(yōu)的風(fēng)流的路徑內(nèi)。轉(zhuǎn)子具 有可變槳距葉片，所述葉片響應(yīng)于風(fēng)而旋轉(zhuǎn)。每個(gè)葉片具有附接到轉(zhuǎn)子軸202的葉片基部 部分，并且可以具有葉片槳距角控制能力和/或葉片延伸部分，所述葉片延伸部分的長(zhǎng)度 可變以提供可變直徑的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子直徑可以通過(guò)葉片延伸部的延伸和收縮控制，以在低流 動(dòng)速度時(shí)完全延伸轉(zhuǎn)子，且在流動(dòng)速度增大時(shí)收縮轉(zhuǎn)子，使得傳遞或施加在轉(zhuǎn)子上的載荷 不超過(guò)設(shè)定極限。整個(gè)葉片的槳距可以在僅葉片的一部分延伸時(shí)變化。發(fā)電裝置通過(guò)塔結(jié)構(gòu)保持在風(fēng)流的路徑內(nèi)，使得轉(zhuǎn)子200保持與風(fēng)流水平對(duì)齊。變速器204驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)水下液壓泵206，所述液壓泵206由泵驅(qū)動(dòng)軸205驅(qū)動(dòng) 以在輸水管210內(nèi)產(chǎn)生水壓，所述輸水管210能夠相互連接到其他單元和/或岸上水力渦 輪機(jī)211。水力渦輪機(jī)211驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)212以產(chǎn)生電力。來(lái)自水力渦輪機(jī)211的冷水排放222用于為水廠提供動(dòng)力，例如用于制冷，且然后 返回到水源。替代地，加壓的水源可以首先進(jìn)入脫鹽裝置，在此處水源通過(guò)過(guò)濾處理，從而產(chǎn)生 低壓淡水流和高壓鹽水流。鹽水流能夠用管道輸送到水力發(fā)電設(shè)備/裝置用于發(fā)電。淡水 流可以由水廠使用，用于飲用水或灌溉水和用于制冷的能量，且鹽水流可以用于制冷的能 量且然后去除。圖3圖示了水力發(fā)電裝置。水力發(fā)電裝置安裝在完全處于水下且錨固304到水體 的底部的塔結(jié)構(gòu)301的頂上。通過(guò)偏航控制機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)子300維持在水平面內(nèi)且維持在占優(yōu) 的水流的路徑內(nèi)。轉(zhuǎn)子具有可變槳距葉片306，所述葉片響應(yīng)于水流而旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)水下液壓泵306，所述液壓泵306通過(guò)轉(zhuǎn)子300驅(qū)動(dòng)以在輸水 管310內(nèi)產(chǎn)生水壓，所述輸水管310能夠相互連接到其他單元和/或岸上水力渦輪機(jī)(如 在圖1中所示)。水力渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生電力。來(lái)自水力渦輪機(jī)的冷水排放用于提供制冷且然后返回到水源，如在上文中參考圖 2所述。替代地，加壓的水源可以首先進(jìn)入脫鹽處理/裝置，在此處水源通過(guò)過(guò)濾處理從而產(chǎn)生低壓淡水流和高壓鹽水流。鹽水流能夠用管道輸送到水力發(fā)電設(shè)施內(nèi)用于發(fā)電。淡 水流可以由水廠使用而用于飲用水或灌溉水和用于制冷的能量，且鹽水可在丟棄之前用于 制冷的能量。其他輸出、制冷、區(qū)域空調(diào)、脫鹽和水產(chǎn)業(yè)流體驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)可以包括制冷階段，所述制冷階段基于由(多個(gè))渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的 (多個(gè))泵從更深的海洋區(qū)(或湖區(qū))抽取的且傳輸?shù)桨渡系乃Πl(fā)電站用于發(fā)電的冷水。 發(fā)電站的冷海洋水或湖水系統(tǒng)也可以用于制冷應(yīng)用，例如增加生熱站的制冷能力，或用于 居住、商用或其他工業(yè)用途的中央冷卻系統(tǒng)。流體驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)也可以用于岸上的或在風(fēng)力 渦輪機(jī)或洋流渦輪機(jī)的離岸位置處的直接脫鹽。對(duì)于水產(chǎn)業(yè)的益處可在于，某些位置處的 冷水是富含養(yǎng)分的且更純凈的。帶有流體或壓縮空氣泵的水下系統(tǒng)圖4是其中實(shí)施了本發(fā)明的一部分的水下拴系裝置的透視后側(cè)視圖。水下拴系裝 置在Dehlsen等人于2007年6月29日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)60/937，813中描述。系 統(tǒng)包括支柱430和通過(guò)裝置拴系件422、423、424、425連接到所述支柱430的裝置400、402。 支柱可移動(dòng)以控制裝置的深度。主拴系件(未示出，但連接到拴系件440和442)、左側(cè)拴系 件462和右側(cè)拴系件460將支柱錨固到海底。拴系件中的一個(gè)是長(zhǎng)度可變的拴系件。長(zhǎng)度控制件連接到長(zhǎng)度可變的拴系件。長(zhǎng)度控制件是支柱430內(nèi)的絞盤(pán)，用于控 制長(zhǎng)度可變拴系件上的張力。當(dāng)長(zhǎng)度可變拴系件在絞盤(pán)上纏繞時(shí)裝置被降低，且當(dāng)長(zhǎng)度可 變拴系件從絞盤(pán)展開(kāi)時(shí)，裝置通過(guò)該裝置和支柱的而升高。水下裝置包括容納在流體密閉的機(jī)艙400和402內(nèi)的一對(duì)液壓泵，所述液壓泵通 過(guò)包括中心部分404的水翼連接在一起。液壓泵在圖5中更清晰地可見(jiàn)。通過(guò)中心部分 404的橫管470將每個(gè)機(jī)艙內(nèi)的液壓泵的輸出連接在一起。沿拴系件423、438的向下管472 使組合的機(jī)艙向下輸出到支柱430，且從支柱下降到錨固件466，然后從錨固件沿洋底到岸上。控制部分404將機(jī)艙400和402定位且支承在中心部分404的下表面上，使得機(jī) 艙中的每一個(gè)位于中心水翼結(jié)構(gòu)404的下方。每個(gè)渦輪機(jī)具有分別帶有可變槳距葉片418和420的轉(zhuǎn)子414、416，所述轉(zhuǎn)子 414、416在相反的方向上旋轉(zhuǎn)，使得作用在結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)矩力平衡。一對(duì)拴系件422、424將裝 置402在水流路徑內(nèi)拴系在水下。一對(duì)拴系件423、425將發(fā)電裝置400在水流路徑內(nèi)拴系 在水下。拴系件422至425稱(chēng)為“裝置拴系件”。轉(zhuǎn)子414和416相對(duì)于水翼404定位，使 得水流首先移過(guò)中心部分404，然后匯合，且引起轉(zhuǎn)子414和416的旋轉(zhuǎn)。裝置拴系件422 至425從拴系件連接構(gòu)件在每個(gè)機(jī)艙400和402的主體上延伸到纜索支柱430。參考圖5，圖5示出了圖4的機(jī)艙內(nèi)的液壓泵。四個(gè)液壓泵500、502、504、506示出 為連接到水入口或空氣通氣管508。在圖4中示出的橫管470連接到水出口管510。液壓 泵500、502、504、506的四個(gè)輸出部連接到水出口管510，所述水出口管510連接到圖4中示 出的向下管472。水或空氣從入口 508通過(guò)液壓泵500、502、504、506泵入且受迫離開(kāi)輸出管510到 向下管472，到洋底且沿洋底到陸基設(shè)備。水下流體或壓縮空氣陣列
10
參考圖6，圖6是包括多個(gè)渦輪機(jī)模塊的水下陣列。陣列包括以示出的樣式錨固 到洋底的多個(gè)圖4的渦輪機(jī)模塊。圖4中示出的水或壓縮空氣的向下管472連接到公共的 傳輸管600、602，傳輸管600、602通過(guò)錨固件604、608錨固到洋底。公共的傳輸管600、602 連接到歧管610，所述歧管610的輸出是通向岸上的公共的輸出管612。蓄積器614設(shè)置在輸出管610處以將儲(chǔ)能能力整合到系統(tǒng)中，所述蓄積器614具 有安放在或系到洋底上的大直徑的空氣填充“存儲(chǔ)”管或氣囊的網(wǎng)的形式。渦輪機(jī)用于通 過(guò)將水注入蓄能網(wǎng)絡(luò)的空氣填充的空腔而對(duì)存儲(chǔ)蓄積器614加壓。因此，以壓縮空氣形式 存儲(chǔ)的能量的儲(chǔ)備可用于驅(qū)動(dòng)可用于驅(qū)動(dòng)基于陸地的發(fā)電設(shè)備。每個(gè)流體驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)將加壓流體流傳輸?shù)焦驳钠绻?00、602、610，所述歧管 600、602、610又將加壓流體流通過(guò)傳輸管線(xiàn)612輸送到岸上站，其中加壓流體流驅(qū)動(dòng)用于 大規(guī)模商用發(fā)電的水力裝置。參考圖7至圖11，圖7至圖11是圖5和圖6中示出的水流渦輪機(jī)的更詳細(xì)的圖。 四個(gè)液壓泵500、502、504、506示出為連接到水歧管入口或空氣通氣管歧管進(jìn)入點(diǎn)508。液壓泵500、502、504、506的四個(gè)輸入部701、703、705、707連接到水入口歧管，所 述水入口歧管將液壓泵500、502、504、506的輸入部連接到歧管進(jìn)入點(diǎn)508，而歧管進(jìn)入點(diǎn) 508連接到圖4中示出的管470。圖4中示出的橫管470連接到水出口管510。液壓泵500、 502,504,506的四個(gè)輸出部709、711、713、715連接到水出口歧管，所述水出口歧管將液壓 泵500、502、504、506的輸出引導(dǎo)向出口管510，所述出口管510連接到圖4中示出的向下管 472。水或空氣通過(guò)液壓泵500、502、504、506從入口 508泵入，且被迫使離開(kāi)出口管510 到向下管472，到洋底，且沿洋底到陸基設(shè)備。渦輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的轂凸緣700，所述轂凸緣700使連接到轉(zhuǎn)矩降低變速器704 的旋轉(zhuǎn)軸702轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)矩降低變速器704優(yōu)選地是分布式傳動(dòng)系，如在Mikhail等人的美 國(guó)專(zhuān)利7，069，802B2中所述的。替代的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、泵設(shè)備和歧管系統(tǒng)可以使用單獨(dú)的或多 個(gè)渦輪機(jī)以實(shí)現(xiàn)變化的物理組合益處，和變化的生產(chǎn)輸出。這樣的設(shè)備取決于具體情況的 能量需求、渦輪機(jī)尺寸和岸上應(yīng)用的屬性。轉(zhuǎn)矩分配變速器704驅(qū)動(dòng)水下液壓泵500、502、504、506，所述水下液壓泵500、 502,504,506通過(guò)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的轂凸緣700驅(qū)動(dòng)以在相互連接到其他單元和/或連接到岸上 水力發(fā)電系統(tǒng)、脫鹽系統(tǒng)、區(qū)域冷卻系統(tǒng)或以上的一些組合的輸水管內(nèi)產(chǎn)生水壓。最終的加 壓流體流驅(qū)動(dòng)水力發(fā)電系統(tǒng)以產(chǎn)生電力。能量存儲(chǔ)流體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的利用可以進(jìn)一步通過(guò)將能量存儲(chǔ)能力整合到系統(tǒng)而改進(jìn)，所述能 量存儲(chǔ)能力具有安放在或系到洋底的大直徑的空氣填充的“存儲(chǔ)”管或氣囊的網(wǎng)的形式。在 所有情況中(風(fēng)力和水力)的渦輪機(jī)可用于通過(guò)將水注入到能量存儲(chǔ)網(wǎng)的空氣填充的空腔 內(nèi)而對(duì)存儲(chǔ)管或氣囊加壓。這具有的優(yōu)點(diǎn)是在風(fēng)級(jí)降低時(shí)，以壓縮空氣形式存儲(chǔ)的能量?jī)?chǔ) 備可以用于驅(qū)動(dòng)水而用于岸上的發(fā)電設(shè)備。對(duì)于潮汐流、河流或洋流渦輪機(jī)，此存儲(chǔ)是有價(jià) 值的，因?yàn)榇丝稍偕茉丛陔娏π枨笞畹蜁r(shí)(最廉價(jià)時(shí))也存在。將此能量存儲(chǔ)而非直接 輸送以進(jìn)行岸上發(fā)電將使收益值和電網(wǎng)穩(wěn)定性?xún)?yōu)化，因?yàn)榭梢灾噶钕到y(tǒng)在最需要時(shí)傳輸能 量。
利用此能量存儲(chǔ)特征，來(lái)自系統(tǒng)的電力輸送與常規(guī)風(fēng)能的間歇屬性相比變得可靠 或可調(diào)度。對(duì)于洋流渦輪機(jī)這是最優(yōu)的，當(dāng)電力市場(chǎng)處于“非高峰”時(shí)所述洋流渦輪機(jī)也在 恒定流動(dòng)環(huán)境內(nèi)運(yùn)行。此能力的另外的益處是允許電力的輸送與由渦輪機(jī)的電力產(chǎn)生存儲(chǔ) 時(shí)間差，以在具有最高電價(jià)值的日間時(shí)間(“高峰時(shí)間”)期間輸送電力。作為例子，離岸風(fēng) 場(chǎng)可設(shè)計(jì)為每日18小時(shí)泵送以為管道存儲(chǔ)網(wǎng)充氣，且然后在最高電力需求的六小時(shí)(高電 價(jià))期間，將以壓縮空氣形式存儲(chǔ)的能量釋放用于轉(zhuǎn)化為電力且輸送電力。在此例子中，在 岸上水力發(fā)電站產(chǎn)生的電力可大約為風(fēng)力渦輪機(jī)的容量的三倍，然而，在此高水平下的電 力輸送持續(xù)僅持續(xù)25%時(shí)間長(zhǎng)，且還要求到岸上或基于岸上的發(fā)電能力的管道的容量大約 為“如此生產(chǎn)”能力的三倍。由于高峰負(fù)荷電價(jià)獲得的較高的收益應(yīng)超過(guò)此較大容量的附 加成本。用于優(yōu)化輸出的編程控制流體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠通過(guò)編程的算法控制，這允許城市或社區(qū)優(yōu)化電網(wǎng)輸送的每日 時(shí)間、季節(jié)調(diào)節(jié)的發(fā)電、保持發(fā)電能力和其他與電力、飲用水和冷卻水的產(chǎn)生和輸送相關(guān)的 特征。該系統(tǒng)也提供了以單獨(dú)功能(即發(fā)電)開(kāi)始的靈活性，且如需求增加了其他特征。替代方案發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵如參考圖1所述，包括轉(zhuǎn)子100的渦輪機(jī)使連接到轉(zhuǎn)矩降低變速器104的旋轉(zhuǎn) 軸102轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)矩降低變速器優(yōu)選地是分布式傳動(dòng)系，如在Mikhail等人的美國(guó)專(zhuān)利 7，069，802B2中描述的。轉(zhuǎn)子和變速器安裝在錨固到洋底、河底或湖底的塔結(jié)構(gòu)頂上。變速 器驅(qū)動(dòng)水下液壓泵106、108。在發(fā)電渦輪機(jī)中，變速器104驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。在此替代中，作 為直接驅(qū)動(dòng)液壓泵106、108的變速器軸的替代，發(fā)電機(jī)給液壓泵106、108供電，所述發(fā)電機(jī) 具有與液壓泵串聯(lián)的電動(dòng)馬達(dá)。傳輸系統(tǒng)和岸上系統(tǒng)的平衡與這里的材料保持一致。
權(quán)利要求
一種用于轉(zhuǎn)化第一流體的動(dòng)能的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)流體驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)(100、102、104、106、108)，每個(gè)渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)用于使第二流體加壓的至少一個(gè)流體泵，其中所述至少一個(gè)流體泵連接到傳輸管線(xiàn)并將加壓的所述第二流體提供到所述傳輸管線(xiàn)，并且其中所述傳輸管線(xiàn)連接到利用加壓的所述第二流體的能量產(chǎn)生動(dòng)力的至少一個(gè)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述利用加壓流體的能量產(chǎn)生動(dòng)力的裝置是用于 產(chǎn)生電力的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中通過(guò)所述至少一個(gè)泵加壓的所述流體是水。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述利用加壓流體的能量產(chǎn)生動(dòng)力的裝置是脫鹽直o
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括兩個(gè)利用加壓的所述第二流體 的能量產(chǎn)生動(dòng)力的裝置，即用于產(chǎn)生電力的裝置和脫鹽裝置，所述兩個(gè)裝置都能夠連接到 所述傳輸管線(xiàn)，其中被引導(dǎo)通過(guò)所述裝置的加壓流體的量能夠被單獨(dú)地調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的系統(tǒng)，其中所述脫鹽裝置布置在所述產(chǎn)生電力的裝置的 上游，使得所述脫鹽裝置的加壓鹽水流能夠被用管道輸送到所述產(chǎn)生電力的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括下游的水廠，在所述水 廠中從利用加壓流體的能量產(chǎn)生動(dòng)力的所述至少一個(gè)裝置排放的冷水用于冷卻處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括連接到所述傳輸管線(xiàn) 的空氣填充的能量存儲(chǔ)器，其中在所述存儲(chǔ)器內(nèi)的空氣能夠通過(guò)將水注入所述能量存儲(chǔ)器 而被壓縮。
9.一種轉(zhuǎn)化風(fēng)或水的動(dòng)能的方法，所述方法包括如下步驟使用風(fēng)或水的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，使用由所述渦輪機(jī)提供的能量驅(qū)動(dòng)泵，用于使流體加壓，和將加壓的流體通過(guò)傳輸管線(xiàn)輸送到利用加壓流體的能量產(chǎn)生動(dòng)力的至少一個(gè)裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中將加壓的水用管道輸送到水力發(fā)電設(shè)備(112)以 用于發(fā)電。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中將加壓的水用管道輸送到脫鹽裝置(109)， 在所述脫鹽裝置(109)中，所述加壓的水經(jīng)過(guò)過(guò)濾處理，從而產(chǎn)生低壓淡水流(113)和高壓 鹽水流(111)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中將所述鹽水流(111)用管道輸送到所述水力發(fā) 電設(shè)備(112)內(nèi)以用于發(fā)電。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中將所述淡水流(113)用管道輸送到水廠(122)， 以用于飲用水或灌溉水和/或冷卻處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中從所述水力發(fā)電設(shè)備(112)排放的鹽水流 (115)用于冷卻處理或用管道輸送到所述水廠。
15.一種系統(tǒng)，其中由流體驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)(100、102、104、106、108)所利用以產(chǎn)生動(dòng)力 的能量經(jīng)由加壓的流體流(110、472)將能量傳輸?shù)桨渡险?，在所述岸上站中，所述加壓?流體流(111)驅(qū)動(dòng)水力裝置(112)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述加壓的流體流(472)是水。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述加壓的流體流(472)是壓縮空氣。
18.根據(jù)權(quán)利要求15、16或17中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述水力裝置是產(chǎn)生電力 (114)的水力發(fā)電系統(tǒng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15、16或17中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述水力裝置是產(chǎn)生淡水流 和鹽水流的脫鹽系統(tǒng)(109)，所述鹽水流用于產(chǎn)生電力。
20.根據(jù)權(quán)利要求15、16、17或18中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)所述渦輪機(jī)的流體是 風(fēng)、洋流、潮汐流或河流中的一種或多種。
21.根據(jù)權(quán)利要求15至20中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述流體驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)(400、 402)被拴系在水下。
22.根據(jù)權(quán)利要求15至19中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中從所述水力裝置(112)排放的水 (121)在水廠(122)中用于區(qū)域冷卻。
23.一種方法，包括A.將加壓的海水源(110)用管道輸送至脫鹽處理(109)，在所述脫鹽處理中，所述水源 經(jīng)過(guò)過(guò)濾處理，從而產(chǎn)生低壓淡水流(113)和高壓鹽水流(111)B.將所述鹽水流(111)用管道輸送到水力發(fā)電設(shè)備(112)用于發(fā)電；C.將所述淡水流(113)用管道輸送到水廠(122)用于飲用水或灌溉水和用于制冷的能 量；禾口D.使用從所述水力發(fā)電設(shè)備(112)排放的鹽水流(111)用于制冷的能量。
24.一種系統(tǒng)，其中由多個(gè)流體驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)所利用以產(chǎn)生動(dòng)力的能量經(jīng)由加壓的流 體流將能量傳輸?shù)焦驳钠绻?600、602、610)，所述歧管(600、602、610)又通過(guò)傳輸管線(xiàn) (612)將所述加壓的流體流輸送到岸上站，在所述岸上站中，所述加壓的流體流驅(qū)動(dòng)水力裝 置(112)以用于大規(guī)模商用發(fā)電。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的系統(tǒng)，其中蓄積器(614)設(shè)置在出口管(610)處，以 將能量存儲(chǔ)能力整合到所述系統(tǒng)中；所述渦輪機(jī)通過(guò)將流體注入能量存儲(chǔ)網(wǎng)的空氣填充的空腔而使所述存儲(chǔ)蓄積器(614) 加壓，由此以壓縮空氣形式存儲(chǔ)的能量?jī)?chǔ)備用于將加壓的流體流驅(qū)動(dòng)到所述岸上站，在所 述岸上站中，所述加壓的流體流驅(qū)動(dòng)所述水力裝置(112)以用于大規(guī)模商用發(fā)電。
全文摘要
安裝在支承塔頂上或拴系在水下的風(fēng)力或水力渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵送系統(tǒng)。渦輪機(jī)將風(fēng)能或水能轉(zhuǎn)化為施加到液壓泵的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。液壓泵迫使水通過(guò)管道傳輸系統(tǒng)到達(dá)岸上設(shè)施。在岸上，最終的加壓流體流驅(qū)動(dòng)水力發(fā)電系統(tǒng)以產(chǎn)生電力，或者可以先用在反滲透脫鹽處理中，且副產(chǎn)品可以部分地用于驅(qū)動(dòng)水力發(fā)電系統(tǒng)以產(chǎn)生電力。從水力發(fā)電系統(tǒng)和/或從脫鹽處理排放的冷水用于岸上區(qū)域或電站的冷卻目的。
文檔編號(hào)F03D9/00GK101855447SQ200880108129
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日
發(fā)明者克里斯托弗·J·格列科, 威廉姆·佩茨科, 詹姆斯·G·P·德?tīng)柹?申請(qǐng)人:戴爾森聯(lián)合有限責(zé)任公司