專(zhuān)利名稱(chēng)：一種槽渠水力集群式半循環(huán)發(fā)電站的制作方法
一種槽渠水力集群式半循環(huán)發(fā)電站 技術(shù)領(lǐng)域一種槽渠水力集群式半循環(huán)發(fā)電站，屬能源領(lǐng)域的水力發(fā)電部分的新技
術(shù)、新方法和新原理。 技術(shù)背景據(jù)本人所知，目前國(guó)內(nèi)外水力發(fā)電不外包括壩后式、引水式、蓄能式發(fā)電 的技術(shù)與模式，而使用的水輪機(jī)也都是傳統(tǒng)沿用過(guò)來(lái)的水輪機(jī)，這些水輪機(jī)設(shè)備及其技術(shù) 明顯存在難以解決的利用水能不足和水輪機(jī)本身做功不足的耗能難題。由于舊發(fā)電觀(guān)念的 局限性，決定了傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)與模式的不完善性。正像水力發(fā)電行家常說(shuō)的"水力發(fā)電存著 大量水頭損耗"。其實(shí)不盡然，人類(lèi)水力發(fā)電目前最大的"能量損耗"不是在其現(xiàn)在所說(shuō)的 損耗部分，而是在于沒(méi)能利用上的"能量流失"部分。 另外，在水力發(fā)電領(lǐng)域的現(xiàn)實(shí)中，經(jīng)常有一些水流量大，落差也大的河流，連綿幾 十里，上游水源與下游落差近百米，由于地形環(huán)境約束和舊的發(fā)電技術(shù)的局限，一般人們會(huì) 在此建兩至三個(gè)梯級(jí)壩后水電站，但這幾個(gè)電站落差加起來(lái)大概也僅在五十米左右，浪費(fèi) 了很大水力能量。"—種槽渠水力集群式半循環(huán)發(fā)電站"的低動(dòng)力能做功的"集群式發(fā)電技術(shù)"和"半 循環(huán)發(fā)電技術(shù)"的綜合應(yīng)用，正是解決目前這種舊的技術(shù)與模式不足的最佳技術(shù)方案。 發(fā)明內(nèi)容本人發(fā)明的"一種槽渠水力集群式半循環(huán)發(fā)電站"(以下稱(chēng)本發(fā)電站)， 是一種低力能做功發(fā)電的"槽渠水力集群式發(fā)電技術(shù)"和"半循環(huán)發(fā)電技術(shù)"共同結(jié)合建成 的新型水力發(fā)電站。這種技術(shù)的綜合應(yīng)用，使水力發(fā)電對(duì)技術(shù)等要求變得簡(jiǎn)單而不復(fù)雜、 不荷刻，從而降低了水力發(fā)電成本；它運(yùn)用集群式組合裝機(jī)發(fā)電技術(shù)，科學(xué)、有效地分解了 發(fā)電水力流流體的能量段，使水能量得到充分利用；它運(yùn)用半循環(huán)發(fā)電技術(shù)，人為地將水源 有目的提高，繞過(guò)不利地形，實(shí)現(xiàn)全落差發(fā)電(原來(lái)三個(gè)電站加起來(lái)只能利用一半落差，而 "槽渠水力集群式半循環(huán)發(fā)電站"只建一個(gè)電站就把所有落差全連了起來(lái))，解決了傳統(tǒng)的 水力發(fā)電太浪費(fèi)水能和利用水能不足的弊端。 —、本發(fā)電站的技術(shù)與工作原理本發(fā)電站是以"低力能做功的水力發(fā)電技術(shù)"和 能有效分解水力能流體點(diǎn)面能量段的"集群式發(fā)電技術(shù)"和"半循環(huán)發(fā)電技術(shù)"有機(jī)結(jié)合應(yīng) 用的一種水力發(fā)電的新技術(shù)。 A、本發(fā)電站的技術(shù)要點(diǎn)1、全部使用一種新型低力能做功的槽渠流水式水輪發(fā)電 機(jī)設(shè)備與技術(shù)，它能在較弱的水力能流體中有效做功。2、運(yùn)用集群式發(fā)電技術(shù)，科學(xué)地將發(fā) 電水力流流體中的各個(gè)"點(diǎn)面能量"分解成若干均等的"能量段"(本人認(rèn)為，在水的重力流 流體中"每個(gè)點(diǎn)的流截面"都同時(shí)存在和釋放著"能量"，簡(jiǎn)稱(chēng)"點(diǎn)面能量"；而每個(gè)"點(diǎn)面的 能量"產(chǎn)生的能量和都是不一樣的，簡(jiǎn)稱(chēng)"點(diǎn)面能量段"。)，N臺(tái)(組)低力能做功的水輪發(fā) 電機(jī)按設(shè)計(jì)的若干均等的"點(diǎn)面能量段"進(jìn)行等距組群排列安裝、發(fā)電，收集全部"點(diǎn)面能量 段"的能量之和。3、通過(guò)半循環(huán)發(fā)電技術(shù)，將水提到最有利制高點(diǎn)，讓"槽渠集群電站"游刃 于高山嵩嶺之間，實(shí)現(xiàn)全落差發(fā)電。 B、本發(fā)電站的工作原理在具備水力發(fā)電的自然高位水源處建一欄水壩，使之形 成一庫(kù)區(qū)，在庫(kù)區(qū)旁建一抽水泵組，抽水泵組在外來(lái)電能作用下，將相應(yīng)水流量的水提抽到 設(shè)計(jì)最佳高度的提水塔內(nèi)，水從與之連接的槽渠中自流，槽渠內(nèi)截面建成等大、方形或上方下半園形的結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁要平滑，槽渠要具備一定的傾斜度，其傾斜度須大于或等于2度角， 以確保槽渠內(nèi)的水流速大于或等于2m/s ;槽渠式水輪發(fā)電機(jī)之間按設(shè)計(jì)距離，以組群式等 距排列安裝在槽渠中，槽渠中自流的水按設(shè)計(jì)流量、流速?gòu)牟矍型ㄟ^(guò)，帶動(dòng)槽渠中N臺(tái) (組)水輪發(fā)電機(jī)同時(shí)發(fā)電，發(fā)電尾水流出低處，所發(fā)電能經(jīng)電能管理系統(tǒng)處理后輸出或并 網(wǎng)，提水電能實(shí)現(xiàn)電站外大循環(huán)運(yùn)行或通過(guò)瞬時(shí)選擇開(kāi)關(guān)切斷外來(lái)電能，提水電能實(shí)現(xiàn)電 站內(nèi)循環(huán)運(yùn)行。 二、本發(fā)電站的主要結(jié)構(gòu)及功能本發(fā)電站，主要由自然高位水源、攔水壩、庫(kù)區(qū)、 外來(lái)電能、抽水泵組、提水塔、槽渠、槽渠式水輪發(fā)電機(jī)組群、電能管理系統(tǒng)等部分組成。
1、自然高位水源、攔水壩、庫(kù)區(qū)它們是本發(fā)電站的發(fā)電水源部分。高位水源的落 差、流量等都是確定本發(fā)電站技術(shù)參數(shù)、建設(shè)規(guī)模的重要依據(jù)。落差越大，槽渠就越長(zhǎng)，能量 也越大。 2、外來(lái)電能、抽水泵組、提水塔它們是本發(fā)電站的提水功能部分。外來(lái)電能首先 讓抽水泵組將水抽至提水塔內(nèi)，再自流入槽渠。它們?cè)O(shè)計(jì)得越科學(xué)，本發(fā)電站利用的水能量 就越多，尤其是提水塔的位置和高度，對(duì)本電站起到關(guān)鍵的作用。 3、槽、渠它是本發(fā)電站安裝N臺(tái)(組)水輪發(fā)電機(jī)及其發(fā)電的部位。槽渠的建設(shè) 形狀可是直的、彎的等形狀不拘；槽渠據(jù)其水源的落差高度與坡長(zhǎng)、水源的流量等要素確定 槽渠的長(zhǎng)度、形狀、走向以及其傾斜度和內(nèi)載面的大?。凰梢允遣?，也可以是渠，要求其內(nèi) 截面等大、平滑流暢、方形或上方下半園形；槽渠須有一定的傾斜度，其傾斜度須大于或等 于2度角。槽渠的傾斜度越大，水速就越大，能量也越大； 3、槽渠式水輪發(fā)電機(jī)它是本發(fā)電站的低力能水力發(fā)電設(shè)備，它可是方形水輪機(jī)， 也可是圓形水輪機(jī)，且凡具備通過(guò)低力能做功的由流水動(dòng)力能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)力能的動(dòng)力裝 置均可在此安裝使用；N臺(tái)(組)槽渠式水輪發(fā)電機(jī)按設(shè)計(jì)的能量段距離，采用等距組群式 排列安裝，它要求通過(guò)槽渠中的水流速須大于或等于2m/s ;匹配水輪機(jī)的發(fā)電機(jī)可選用高 壓發(fā)電機(jī)，也可選用低壓發(fā)電機(jī)配套使用；這種水輪發(fā)電機(jī)，水的流量及其流截面越大，其 能量成倍增加的比率就越大。 4、電能管理系統(tǒng)它是本發(fā)電站不可缺少的部分，負(fù)責(zé)本發(fā)電站電能的變壓、穩(wěn) 壓、合并、輸送、并網(wǎng)、電能循環(huán)等任務(wù)。 三、本發(fā)電站的優(yōu)勢(shì)本發(fā)電站的最大優(yōu)勢(shì)在于實(shí)施技術(shù)方便，建造成本低，充分 利用到了絕大部分水力能量，經(jīng)濟(jì)效益顯著；如一個(gè)同樣水力發(fā)電資源，利用本發(fā)電站技 術(shù)，可在原傳統(tǒng)技術(shù)發(fā)電量的基礎(chǔ)上增加1倍左右的新增發(fā)電量；解決了傳統(tǒng)水力發(fā)電技 術(shù)利用水能資源不足和利用落差不完全的難題。


本發(fā)電站的結(jié)構(gòu)形式與方法，見(jiàn)附圖一種槽渠水力集群式半循環(huán)發(fā)電 站的結(jié)構(gòu)形式與方法。 具體實(shí)施形式以改造兩個(gè)舊式的二級(jí)壩式水電站為例(合二為一)。假如，某舊水電站，一級(jí)站水頭35米，流量2. 5m/s，裝機(jī)約850KW，二級(jí)站水頭25
米，流量2. 8m/s，裝機(jī)約650KW，該段河流上下游海拔落差為80米。 如按本發(fā)電站技術(shù)原理，落差80米新電站可建槽渠長(zhǎng)約1530米(按< 3°傾斜 度)，但根據(jù)舊水電站自然水力資源和地形條件，新電站槽渠只能申展至1000米，約三成水 能源要浪費(fèi)。
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為了創(chuàng)造最佳經(jīng)濟(jì)效益，本發(fā)電站設(shè)計(jì)人為地提高水頭20米，讓槽渠繞過(guò)阻礙其 通過(guò)的山頭。也就是說(shuō)，在大壩庫(kù)區(qū)邊的高山上20米處建提水塔，實(shí)施人為提水。
要保證流量2. 8m/s，新增20米水頭，須安裝兩臺(tái)365KW X 2臺(tái)的抽水泵(組)。這 段20米的能量發(fā)電，實(shí)質(zhì)就是電力循環(huán)發(fā)電，所以說(shuō)這部分叫"半循環(huán)發(fā)電"(原稱(chēng)"無(wú)循 環(huán)發(fā)電結(jié)構(gòu)形式"，即帶電動(dòng)力提水，但發(fā)電尾水不循環(huán)回收的發(fā)電形式)——"槽渠水力集 群式發(fā)電"加"電能半循環(huán)發(fā)電"。 綜上所述，新的發(fā)電總水力資源條件是流量2. 8m/s，落差100米。落差100米，可
建槽渠1910米(按3度角傾斜度建)，現(xiàn)選用圓形槽渠式水輪機(jī)發(fā)電機(jī)，每4臺(tái)安裝一臺(tái)，
全渠可安裝478臺(tái)，每臺(tái)可發(fā)電8KW，即，改造后的水電站新裝機(jī)容量為478臺(tái)X 8KW-(提
水耗能365KWX2臺(tái))=3824KW。 3824KW-730KW = 3094KW，新增裝機(jī)容量為 3094KW-(1500KW+730KW) = 770KW。
權(quán)利要求
一種槽渠水力集群式半循環(huán)發(fā)電站，它主要由自然高位水源、攔水壩、外來(lái)電能、抽水泵組、提水塔、槽渠、槽渠式水輪發(fā)電機(jī)、電能管理系統(tǒng)等組成，其特征是，在具備水力發(fā)電的自然高位水源處建一欄水壩，使之形成一庫(kù)區(qū)，在庫(kù)區(qū)邊建一抽水泵組，抽水泵組在外來(lái)電能作用下，將相應(yīng)水流量的水提抽到設(shè)計(jì)最佳高度的提水塔內(nèi)，水從與之連接的槽渠中自流，槽渠的內(nèi)截面建成等大、方形或上方下半園形的結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁要平滑，槽渠具備大于或等于2度角的傾斜度，以確保槽渠內(nèi)的水流速大于或等于2m/s；槽渠式水輪發(fā)電機(jī)之間按設(shè)計(jì)距離，以組群式等距排列安裝在槽渠中，槽渠中自流的水按設(shè)計(jì)的流量、流速?gòu)牟矍型ㄟ^(guò)，帶動(dòng)槽渠中N臺(tái)(組)水輪發(fā)電機(jī)同時(shí)發(fā)電，發(fā)電尾水流出低處，所發(fā)電能經(jīng)電能管理系統(tǒng)處理后輸出或并網(wǎng)，電能實(shí)現(xiàn)電站外電網(wǎng)大循環(huán)運(yùn)行或通過(guò)瞬時(shí)選擇開(kāi)關(guān)(或其他方法)切斷外來(lái)電能，電能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)站內(nèi)部循環(huán)運(yùn)行。
2. —種槽渠水力集群式半循環(huán)發(fā)電站的建造方法，它主要由自然高位水源、攔水壩、外 來(lái)電能、抽水泵組、提水塔、槽渠、槽渠式水輪發(fā)電機(jī)、電能管理系統(tǒng)等組成，其特征是，在具 備水力發(fā)電的自然高位水源處建一欄水壩，使之形成一庫(kù)區(qū)，在庫(kù)區(qū)邊建一抽水泵組，抽水 泵組在外來(lái)電能作用下，將相應(yīng)水流量的水提抽到設(shè)計(jì)最佳高度的提水塔內(nèi)，水從與之連 接的槽渠中自流，槽渠的內(nèi)截面建成等大、方形或上方下半園形的結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁要平滑，槽渠 具備大于或等于2度角的傾斜度，以確保槽渠內(nèi)的水流速大于或等于2m/s ;槽渠式水輪發(fā) 電機(jī)之間按設(shè)計(jì)距離，以組群式等距排列安裝在槽渠中，槽渠中自流的水按設(shè)計(jì)的流量、流 速?gòu)牟矍型ㄟ^(guò)，帶動(dòng)槽渠中N臺(tái)(組)水輪發(fā)電機(jī)同時(shí)發(fā)電，發(fā)電尾水流出低處，所發(fā)電 能經(jīng)電能管理系統(tǒng)處理后輸出或并網(wǎng)，電能實(shí)現(xiàn)電站外電網(wǎng)大循環(huán)運(yùn)行或通過(guò)瞬時(shí)選擇開(kāi) 關(guān)(或其他方法)切斷外來(lái)電能，電能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)站內(nèi)部循環(huán)運(yùn)行。
3. —種(電能)半循環(huán)發(fā)電技術(shù)與建造方法，根據(jù)權(quán)力要求2所述的技術(shù)特征、方法 原理，這種(電能)半循環(huán)發(fā)電的技術(shù)與方法，它主要由自然高位水源、攔水壩、外來(lái)電能、 抽水泵組、提水塔、槽渠、槽渠式水輪發(fā)電機(jī)、電能管理系統(tǒng)等組成，其特征是，當(dāng)在建設(shè)"槽 渠水力發(fā)電站"時(shí)出現(xiàn)槽渠高度不夠或槽渠受阻沒(méi)法申展而影響水力能利用、影響效益時(shí)， 通常通過(guò)人為提高槽渠落差高度以增加槽渠長(zhǎng)度實(shí)來(lái)現(xiàn)更大效益；它首先在外來(lái)電能作用 下，讓安裝在高位水源中的抽水泵組將相應(yīng)水流量的水提抽到設(shè)計(jì)最佳高度的提水塔內(nèi)， 水從與之連接的槽渠中自流，帶動(dòng)槽渠中N臺(tái)(組)水輪發(fā)電機(jī)同時(shí)發(fā)電，發(fā)電尾水流出低 處，所發(fā)電能經(jīng)電能管理系統(tǒng)處理后輸出或并網(wǎng)，電能實(shí)現(xiàn)電站外電網(wǎng)大循環(huán)運(yùn)行或通過(guò) 瞬時(shí)選擇開(kāi)關(guān)(或其他方法)切斷外來(lái)電能，電能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)站內(nèi)部循環(huán)運(yùn)行。
全文摘要
一種槽渠水力集群式半循環(huán)發(fā)電站，屬能源領(lǐng)域水力發(fā)電部分的新技術(shù)新方法，它是低力能做功的水力發(fā)電技術(shù)、集群組合式發(fā)電技術(shù)和電能半循環(huán)發(fā)電技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新應(yīng)用；它由自然高位水源、外來(lái)電能、抽水泵組、提水塔、槽渠、水輪發(fā)電機(jī)、電能管理等組成；槽渠為內(nèi)截面等大、方形或上方下半園形結(jié)構(gòu)，且具有大于或等于2度角的傾斜度，使槽渠內(nèi)的水流速大于或等于2m/s，N臺(tái)(組)水輪發(fā)電機(jī)按等距組群排列安裝在槽渠中；當(dāng)水流通過(guò)時(shí)槽渠內(nèi)的水輪發(fā)電機(jī)同時(shí)發(fā)電，電能經(jīng)處理后輸出或并網(wǎng)；本發(fā)電技術(shù)對(duì)改造舊式水電站，以及綜合應(yīng)用到其它的水力發(fā)電上，都將產(chǎn)生積極的作用和巨大的效益。
文檔編號(hào)F03B13/00GK101718087SQ200910259060
公開(kāi)日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者歐開(kāi)億 申請(qǐng)人:歐開(kāi)億