圍氣式潮汐發(fā)電的方法及專用裝置制造方法
【專利摘要】一種潮汐發(fā)電的方法及專用裝置，它是根據(jù)最低和最高潮海平面，設(shè)計(jì)建設(shè)多根立于海底的立柱，然后以立柱為支撐體固定建設(shè)一敞底的氣箱。在氣箱靠海岸一邊的上端開設(shè)一個(gè)或多個(gè)空氣出入口，氣箱通過出入口與帶有兩分支的通風(fēng)管相連接，通風(fēng)管兩分支再與風(fēng)力發(fā)電機(jī)及大氣相連通。漲或落潮時(shí)，海水?dāng)D壓或倒吸氣箱內(nèi)的空氣，在通風(fēng)管內(nèi)形成快速氣流，通過設(shè)置在通風(fēng)管內(nèi)控制閥和止回閥的自動(dòng)控制，氣流始終單向通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)潮汐發(fā)電。本發(fā)明潮汐發(fā)電專用裝置采用圍氣的辦法進(jìn)行潮汐發(fā)電，突破了傳統(tǒng)的堤壩圍水式潮汐發(fā)電方法，近海岸有潮差的地方均可建設(shè)，建設(shè)施工容易，成本較低，且發(fā)電設(shè)備也不受海水腐蝕，具有較強(qiáng)的適用推廣價(jià)值。
【專利說明】圍氣式潮汐發(fā)電的方法及專用裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種潮汐發(fā)電的方法及專用裝置，屬發(fā)電領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著核原料和石油資源的日暫枯竭，發(fā)展可再生能源成為各國能源安全戰(zhàn)略的重要組成部分，而利用太陽能和海洋能發(fā)電是兩個(gè)最重要的發(fā)展方向。目前，利用海洋能發(fā)電主要有以下四種方法:一是利用洋流發(fā)電；二是利用海浪發(fā)電；三是利用溫差發(fā)電；四是利用潮汐發(fā)電，而最具有發(fā)展前景的是潮汐發(fā)電。潮水每日漲落，周而復(fù)始，能源取之不盡，用之不竭，且很少受氣候、水文等自然因素的影響，也不存在豐、枯水年和豐、枯水期。潮汐能是一種清潔、不污染環(huán)境、也不影響生態(tài)平衡的可再生能源。
[0003]但目前，運(yùn)用于實(shí)際的潮汐發(fā)電，大都為堤壩式，即采用建堤壩圍水的辦法，形成水位差，利用水推動(dòng)水輪機(jī)，而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行潮汐發(fā)電。這種堤壩圍水式潮汐發(fā)電的方法存在著以下一些缺點(diǎn):1、必須選擇潮差大，同時(shí)具有較大蓄水能力的海灣、河流或?yàn)a湖建設(shè)堤壩圍水，因此，適合建設(shè)的地點(diǎn)極少極少，而對于大量敞開式的海區(qū)和離岸較遠(yuǎn)較深的海區(qū)建設(shè)堤壩成本太大，因此，即使潮差較大，也只能“望潮心嘆” ；2、水深壩長，地基處理、施工及防淤極為困難，造價(jià)高投資成本極大；3、堤壩圍水式潮汐發(fā)電為低水頭、大流量的發(fā)電形式，水輪機(jī)體積大，耗鋼量多，同時(shí)，浸泡于海水中，海水、海生物對金屬結(jié)構(gòu)物有腐蝕和粘污作用，防腐防粘困難。
[0004]申請?zhí)枮?00610032940.4，
【公開日】為2007年7月18日所公開的氣流式潮汐發(fā)電的方法及專用裝置，雖然是非堤壩式潮汐發(fā)電，采用圍氣的辦法進(jìn)行潮汐發(fā)電，可解決選址等問題，但依然存在以下較大的不足:I，只建一氣腔而無立柱支撐固定，氣腔只會(huì)像船一樣隨潮水漲落而上升和下降，而不能壓縮和倒吸氣腔內(nèi)空氣，缺少立柱這個(gè)必要的技術(shù)特征，嚴(yán)格來講不能進(jìn)行潮汐發(fā)電，而建設(shè)固定氣腔的立柱遠(yuǎn)比建設(shè)氣腔要難、成本要大；2，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建設(shè)安裝在海上平臺(tái)上，除海上建設(shè)平臺(tái)困難外，建設(shè)成本也大；3、氣道中設(shè)置多組風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，風(fēng)力的利用效率雖能提高一點(diǎn)，但不能提高多少，而單機(jī)效率大降，只能是大大增加了購機(jī)成本，得不償失。4、發(fā)電時(shí)氣流方向的控制均為非自動(dòng)控制，操作極為不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服以上潮汐發(fā)電方法及專用裝置的不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、建設(shè)施工容易、造價(jià)較低、操作方便、在近海岸有一定潮差的地方均可建設(shè)的潮汐發(fā)電的方法及專用裝置。它是在具有一定潮差的海域，根據(jù)最低和最高潮海平面之間的落差，設(shè)計(jì)建設(shè)多根立于海底的立柱，然后以立柱為支撐體固定建設(shè)一能利用潮水的漲落吞吐空氣的敞底氣箱。在氣箱靠海岸一邊的上端開設(shè)一個(gè)或多個(gè)空氣出入口，氣箱通過空氣出入口與帶有兩分支管的通風(fēng)管相連接，通風(fēng)管的兩分支管再與安裝在海岸上的一組風(fēng)力發(fā)電機(jī)及大氣相連通。通風(fēng)管內(nèi)設(shè)置有一空氣控制閥和四個(gè)空氣止回閥，當(dāng)漲潮或落潮時(shí)，氣箱內(nèi)的海水?dāng)D壓或倒吸氣箱內(nèi)的空氣，在通風(fēng)管內(nèi)形成快速氣流，通過設(shè)置在通風(fēng)管內(nèi)的空氣控制閥和空氣止回閥的自動(dòng)控制，使氣流始終單向通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)，從而帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)潮汐發(fā)電。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:1、選址容易，近海岸有一定潮差的地方均可建設(shè)本潮汐發(fā)電專用裝置。2、結(jié)構(gòu)簡單、建造容易、成本較低。3、發(fā)電機(jī)組安裝在海岸上，建設(shè)安裝容易，同時(shí)，設(shè)備不受海水腐蝕，使用壽命長、維修方便。4、可因勢利用海岸或小的島礁順勢而建，能大大降低建設(shè)成本。5、建設(shè)規(guī)模不受限制。擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模時(shí)，可增加新的發(fā)電機(jī)組，也可不增加新的發(fā)電機(jī)組，而僅增建立柱、擴(kuò)大氣箱、降低發(fā)電水位差、延長發(fā)電時(shí)間即可。6、視條件還可與太陽能發(fā)電或海洋養(yǎng)殖同體而建，可一舉多得。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]附圖1為本發(fā)明的潮汐發(fā)電專用裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0008]附圖2為本發(fā)明的通風(fēng)管結(jié)構(gòu)示意圖
[0009]附圖1、2中序號(hào):立柱I ;氣箱2 ;通風(fēng)管3 ;風(fēng)力發(fā)電機(jī)4 ;進(jìn)出風(fēng)口 5 ;通風(fēng)管分支(6、7);硬體立柱8 ;沉塊9 ;拉索10 ;浮體11 ;支撐桿12 ;雨水導(dǎo)流管13 ;最低潮海平面14 ;最高潮海平面15 ;空氣控制閥H);空氣止回閥F1、F2、F3、F4。
【具體實(shí)施方式】
[0010]現(xiàn)結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明:
[0011]建設(shè)本發(fā)明所述的潮汐發(fā)電裝置:先在具有一定潮差的海域，設(shè)計(jì)建設(shè)多根立于海底的立柱I。建設(shè)立柱I時(shí)，較淺海域，可建設(shè)立于海底的鋼筋混凝土硬體立柱8 (若能利用海岸或島礁更好，建造成本會(huì)更低)；較深海域建設(shè)鋼筋混凝土立柱困難時(shí)，則建設(shè)由沉入海底的沉塊9拉住拉索10，拉索10拉住浮體11，浮體11上再安裝支撐桿12所形成的相對固定的軟體立柱。
[0012]為方便海上建設(shè)，拉索10為外包有防腐材料的鋼索；為使浮體11能產(chǎn)生較大的浮力又具有較強(qiáng)的抗壓和抗拉能力，浮體11為塑料材料制造而成，內(nèi)填有輕型材料的實(shí)心箱體；浮體11略高于最低潮海平面14。沉塊9重量和拉索10抗拉強(qiáng)度大小的設(shè)計(jì)，以漲潮發(fā)電時(shí)沉塊9不被拉起、拉索10不被拉斷為準(zhǔn)。浮體11產(chǎn)生浮力大小的設(shè)計(jì)，以落潮發(fā)電時(shí)拉索10始終存在一定拉力，浮體11不下沉為準(zhǔn)。
[0013]立柱I建設(shè)好后，以立柱I為支撐體固定建設(shè)一個(gè)敞底的氣箱2。氣箱2底部不高于落潮時(shí)最低潮海平面14，頂部不低于漲潮時(shí)的最高潮海平面15。為減輕氣箱2重量、降低建造成本和易于安裝，氣箱2四周由多塊塑料板拼接而成(拼接時(shí)可采用熱塑或螺絲或膠水的等辦法進(jìn)行拼接)，而氣箱2頂部則由能防海水腐蝕、不透氣的帆布或塑料膜(為增加抗拉能力，帆布或塑料膜中可加鋼絲)材料建設(shè)而成。為防氣箱2頂遭雨水集壓垮塌，還設(shè)置安裝有雨水導(dǎo)流管13，雨水導(dǎo)流管13上端開口于氣箱2頂，下端始終沒入海水中，為方便固定，雨水導(dǎo)流管13可順支撐桿12而下安裝或與之同體。
[0014]在氣箱2靠海岸一邊的上端開設(shè)一個(gè)或多個(gè)空氣出入口 5，每個(gè)空氣出入口 5與一通風(fēng)管3相連接，通風(fēng)管3帶有兩分支出、7)，兩分支(6、7)再與安裝在海岸上的一組風(fēng)力發(fā)電機(jī)4及大氣相連通。通風(fēng)管3內(nèi)設(shè)置有空氣控制閥H)和空氣止回閥F1、F2、F3、F4，自動(dòng)控制氣流始終單向通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)4。建設(shè)安裝在海岸之上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)4，建廠房加以保護(hù)和管理。
[0015]本發(fā)明的潮汐發(fā)電專用裝置潮汐發(fā)電的實(shí)現(xiàn)。
[0016]漲潮時(shí)先關(guān)閉空氣控制閥F0，隨潮水的不斷上漲，氣箱2內(nèi)外水位差越來越大(水位內(nèi)低外高)，氣箱2內(nèi)空氣壓強(qiáng)越來越大，當(dāng)水位差增大，氣箱2內(nèi)空氣與外大氣壓強(qiáng)差滿足設(shè)計(jì)發(fā)電要求時(shí)，打開空氣控制閥H)，海水活塞樣擠壓氣箱2內(nèi)的空氣，由于內(nèi)外壓差，空氣止回閥Fl和F3自動(dòng)開啟，空氣止回閥F2和F4自動(dòng)關(guān)閉，氣流通過通風(fēng)管3，經(jīng)H)、分支6、F1進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電機(jī)4，然后經(jīng)F3通過分支7進(jìn)入大氣,從而帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電4實(shí)現(xiàn)漲潮發(fā)電。
[0017]落潮時(shí)先關(guān)閉空氣控制閥H)，隨潮水的不斷下降，氣箱2內(nèi)外水位差越來越大(水位內(nèi)高外低)，氣箱2內(nèi)空氣壓強(qiáng)減小，當(dāng)水位差增大，大氣與氣箱2內(nèi)空氣壓強(qiáng)差滿足設(shè)計(jì)發(fā)電要求時(shí)，打開空氣控制閥H)，海水活塞樣倒吸氣箱2內(nèi)的空氣，由于內(nèi)外壓差，空氣止回閥Fl和F3自動(dòng)關(guān)閉，空氣止回閥F2和F4自動(dòng)開啟，大氣中的空氣通過分支6、經(jīng)F2進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電機(jī)4，經(jīng)分支7、F4、H)和空氣出入口 5進(jìn)入氣箱2內(nèi)，而帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)4實(shí)現(xiàn)落潮發(fā)電。
[0018]一般空氣出入口 5設(shè)計(jì)為多個(gè)，每個(gè)空氣出入口 5分管一組風(fēng)力發(fā)電機(jī)4。通過調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)4開啟的數(shù)量和空氣控制閥H)的通風(fēng)量，可適應(yīng)潮水上漲或下降的不同速度，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)電。當(dāng)只有一組風(fēng)力發(fā)電機(jī)4工作，水位差仍不滿足發(fā)電要求時(shí)，可暫時(shí)關(guān)閉H)，等水位差再次達(dá)到發(fā)電要求時(shí)，再打開H)繼續(xù)發(fā)電即可。
[0019]有條件擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模時(shí)，可增加新的空氣出入口 5和新的發(fā)電機(jī)4，也可不增加，而僅增建立柱1、水平擴(kuò)大氣箱2、降低發(fā)電水位差、延長發(fā)電時(shí)間即可。
[0020]本發(fā)明的潮汐發(fā)電專用裝置在臺(tái)風(fēng)影響較小的海域，可與太陽能發(fā)電裝置同體而建，也還可以與海洋養(yǎng)殖場同體而建，可一舉多得。與海洋養(yǎng)殖場同建時(shí)，在氣箱2上端開多個(gè)能關(guān)閉可供工作人員進(jìn)出的門即可，也可利用進(jìn)出風(fēng)口，使之兼作進(jìn)出門之用，其工作時(shí)間為落潮時(shí)的平潮期。
[0021]本發(fā)明的潮汐發(fā)電專用裝置所發(fā)電量的大小與所圍海域面積和潮差相等的堤壩圍水式潮汐發(fā)電基本相當(dāng)。如果能利用無葉風(fēng)力發(fā)電機(jī)(特斯拉)提高發(fā)電效率，將有可能超過堤壩圍水式潮汐發(fā)電的發(fā)電量。沿海地區(qū)有一定潮差的地方均可建設(shè)本發(fā)明的潮汐發(fā)電專用裝置，且規(guī)模無限，大規(guī)模建設(shè)可逐步化解沿海地區(qū)高用電而少產(chǎn)電，需從內(nèi)陸遠(yuǎn)距離輸送的矛盾。本發(fā)明的潮汐發(fā)電專用裝置具有較強(qiáng)的適用推廣價(jià)值，并能實(shí)現(xiàn)較大的經(jīng)濟(jì)效益。
【權(quán)利要求】
1.一種潮汐發(fā)電的方法，其特征是:它是在具有一定潮差的海域，根據(jù)最低和最高潮海平面之間的落差，設(shè)計(jì)建設(shè)多根立于海底的立柱，然后以立柱為支撐體固定建設(shè)一能利用潮水的漲落吞吐空氣的敞底氣箱；氣箱的上端開有空氣出入口，氣箱通過空氣出入口與帶有兩分支的通風(fēng)管相連接，通風(fēng)管的兩分支再與風(fēng)力發(fā)電機(jī)及大氣相連通；當(dāng)漲潮或落潮時(shí)，海水?dāng)D壓或倒吸氣箱內(nèi)的空氣，在通風(fēng)管內(nèi)形成快速氣流，通過設(shè)置在通風(fēng)管內(nèi)的空氣控制閥和四個(gè)空氣止回閥的自動(dòng)控制，氣流始終單向通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)，從而帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)潮汐發(fā)電。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述潮汐發(fā)電方法的專用裝置，其特征是:它由立柱(I)、氣箱(2)、通風(fēng)管(3)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)(4)組成；所述氣箱(2)是以立于海底的多根立柱(I)為支撐體固定建設(shè)的敞底箱體；所述氣箱(2)通過開設(shè)在其上端的空氣出入口(5)與通風(fēng)管(3)相連接，通風(fēng)管(3)帶有兩分支出、7)，兩分支(6、7)再與風(fēng)力發(fā)電機(jī)(4)及大氣相連通；通風(fēng)管(3)內(nèi)設(shè)置有空氣控制閥(FO)和空氣止回閥(F1、F2、F3、F4);當(dāng)漲潮或落潮時(shí)，海水?dāng)D壓或倒吸氣箱(2)內(nèi)的空氣，在通風(fēng)管(3)內(nèi)形成快速氣流，通過設(shè)置在通風(fēng)管(3)內(nèi)的空氣控制閥(FO)和空氣止回閥(F1、F2、F3、F4)的自動(dòng)控制，使氣流始終單向通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)(4)，從而帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(4)實(shí)現(xiàn)潮汐發(fā)電。
3.根據(jù)權(quán)利要求(2)所述的立柱(I)，其特征是:立柱(I)為下端立于海底的鋼筋混凝土硬體立柱(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立柱(I)，其特征是:立柱⑴為由置于海床上的沉塊(9)拉住拉索(10)，再由拉索(10)拉住浮體(11)，浮體(11)上安裝撐桿(12)所形成的軟體立柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的專用裝置，其特征是:還設(shè)置有雨水導(dǎo)流管(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣出入口(5)，其特征是:空氣出入口(5)為一個(gè)或多個(gè)，每個(gè)空氣出入口(5)分管一組風(fēng)力發(fā)電機(jī)(4)。
【文檔編號(hào)】F03D9/00GK103670893SQ201210323750
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月28日
【發(fā)明者】陳韜 申請人:陳韜