一種水能綜合發(fā)電系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于水能發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及到一種水能綜合發(fā)電系統(tǒng)及其方法。本發(fā)明能夠相對增大了單位水的位勢能，提高了水的位勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苓^程中能量轉(zhuǎn)換率及能量綜合利用率。本發(fā)明在利用水的位勢能轉(zhuǎn)變?yōu)樗啓C(jī)動能，再以水輪機(jī)為動力帶動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能的過程中，同時將水的位勢能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝饽埽每諝饽苻D(zhuǎn)變?yōu)槠啓C(jī)動能，再以汽輪機(jī)為動力帶動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。水的位勢能在轉(zhuǎn)變?yōu)樗啓C(jī)機(jī)械能的同時，水的位勢能同時轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝饽?，空氣能轉(zhuǎn)變?yōu)槠啓C(jī)機(jī)械能，水輪機(jī)及汽輪機(jī)的機(jī)械能共同轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。并且水的位勢能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝饽艿倪^程不影響水的位勢能轉(zhuǎn)變?yōu)樗啓C(jī)的機(jī)械能，同時能夠相對增大進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的水的位勢能。
【專利說明】一種水能綜合發(fā)電系統(tǒng)及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水能發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及到一種能夠增大水的位勢能并且提高水能發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換率及能量綜合利用率的發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，常規(guī)的水能發(fā)電主要是利用河流、湖泊等位于高處具有位勢能的水流至低處，將其所蓄含的位勢能轉(zhuǎn)變?yōu)樗啓C(jī)動能，再以水輪機(jī)為動力推動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。既是水的位能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。在水能發(fā)電的過程中，水的位勢能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能以及機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軙a(chǎn)生較大的能量損失，水能發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換率及水能的能量利用率偏低。
[0003]隨著科技的進(jìn)步，常規(guī)水能發(fā)電的技術(shù)日益成熟，很大程度上減少了水能發(fā)電各個環(huán)節(jié)的能量損失，但是常規(guī)水能發(fā)電的能量損失無法徹底消除。
[0004]專利《一種水能綜合發(fā)電系統(tǒng)》(專利號:201110247514.3)給出了一種能夠提高水能發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換率及能量利用率的方法及裝置，一定程度解決了常規(guī)水能發(fā)電存在的能量轉(zhuǎn)換率及能量利用率不高的問題，但并沒有使水能得到最大程度的有效利用。
[0005]同時，提高做為可再生清潔能源的水能的綜合利用率，對于滿足人類社會越來越大的能源需求、緩解世界范圍內(nèi)不可再生能源的日益減少的現(xiàn)狀以及減輕使用化石能源過程中產(chǎn)生的污染具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種水能綜合發(fā)電系統(tǒng)，通過相對增大單位水的位勢能進(jìn)而提高水能發(fā)電過程中水能的能量轉(zhuǎn)換率從而提高水能的能量綜合利用率。
[0007]本發(fā)明實現(xiàn)其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]該水能綜合發(fā)電系統(tǒng)包括壓力容器和與其配套的進(jìn)水發(fā)電部分、壓力容器內(nèi)部發(fā)電部分、排水發(fā)電部分、儲能裝置發(fā)電部分和壓縮空氣發(fā)電部分。進(jìn)水發(fā)電部分由進(jìn)水管道、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)組成，壓力容器內(nèi)部發(fā)電部分由壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組成，排水發(fā)電部分由排水管道、水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組成，儲能裝置發(fā)電部分由壓水管道、回水管道、水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組成，壓縮空氣發(fā)電部分由進(jìn)氣管、排氣管、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組成。
[0009]壓力容器設(shè)置在具有位勢能水附近，壓力容器垂直方向中間部位邊緣位置安裝有進(jìn)水管道和排水管道，分別與水輪發(fā)電機(jī)連接，進(jìn)水管道將有位勢能水引入壓力容器內(nèi)，排水管道將壓力容器內(nèi)水排出；
[0010]壓力容器內(nèi)部中間部位中心位置安裝水輪發(fā)電機(jī)；
[0011]壓力容器頂部安裝排氣管和進(jìn)氣管，分別與汽輪發(fā)電機(jī)連接；
[0012]壓力容器下部安裝儲能裝置，水進(jìn)入壓力容器時儲能裝置儲存能量，水排出壓力容器時儲能裝置釋放能量。壓力容器頂部與有位勢能水的水位面平齊或高于該水位，壓力容器底部位置以密閉壓力容器進(jìn)水進(jìn)程水上升至最高水位時儲能裝置下降至最低位置為準(zhǔn)；
[0013]壓力容器進(jìn)水管道一端引自攔河壩內(nèi)，末端引至壓力容器中間邊緣位置；壓力容器排水管道一端引自壓力容器中間邊緣位置，與壓力容器進(jìn)水管道相對應(yīng)，末端引至壓力容器外，壓力容器排水管道水平或下傾安裝，以其末端能夠自流排水為準(zhǔn)。
[0014]系統(tǒng)運行時，首先關(guān)閉壓力容器排水管道，關(guān)閉壓力容器進(jìn)氣管及排氣管，打開壓力容器進(jìn)水管道，開始壓力容器進(jìn)水進(jìn)程，將有位勢能的水通過進(jìn)水管道引入該壓力容器內(nèi)，并通過進(jìn)水水輪機(jī)帶動進(jìn)水發(fā)電機(jī)工作發(fā)電。水進(jìn)入壓力容器時產(chǎn)生按一定方向流動的旋轉(zhuǎn)水流，旋轉(zhuǎn)水流通過壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)帶動壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)工作發(fā)電。水在進(jìn)入壓力容器時在水的重力作用下，壓迫儲能裝置自壓力容器中間初始位置向下運行，儲存能量。水在進(jìn)入壓力容器時對壓力容器內(nèi)空氣進(jìn)行壓縮，當(dāng)壓力容器內(nèi)氣壓升高至設(shè)定壓力值時，打開排氣管，壓力容器內(nèi)高壓空氣排出，通過排氣汽輪機(jī)帶動排氣發(fā)電機(jī)工作發(fā)電。當(dāng)壓力容器內(nèi)水上升至最高水位時，壓力容器進(jìn)水進(jìn)程結(jié)束，儲能裝置下降至最低位置。關(guān)閉壓力容器進(jìn)水管道，關(guān)閉壓力容器進(jìn)氣管及排氣管，打開壓力容器排水管道，開始壓力容器排水進(jìn)程，壓力容器內(nèi)的水通過排水管道排出，并通過排水水輪機(jī)帶動排水發(fā)電機(jī)工作發(fā)電。排水時壓力容器內(nèi)產(chǎn)生與進(jìn)水進(jìn)程相同方向流動的旋轉(zhuǎn)水流，該水流通過壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)帶動壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)工作發(fā)電。隨著壓力容器內(nèi)水排出，壓力容器內(nèi)水量減少，儲能裝置釋放能量向上運行。水在排出壓力容器時對壓力容器內(nèi)空氣進(jìn)行負(fù)壓縮，當(dāng)壓力容器內(nèi)氣壓降低至設(shè)定壓力值時，打開進(jìn)氣管路，外部空氣進(jìn)入壓力容器內(nèi)，通過進(jìn)氣汽輪機(jī)帶動進(jìn)氣發(fā)電機(jī)工作發(fā)電。壓力容器內(nèi)部水全部排空時，壓力容器排水進(jìn)程結(jié)束，儲能裝置上升至壓力容器中間初始位置。壓力容器內(nèi)部水排空時系統(tǒng)完成一個工作循環(huán)。通過一套或多套以上系統(tǒng)可以將水的位勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br> [0015]系統(tǒng)運行時壓力容器進(jìn)水進(jìn)程產(chǎn)生的高壓空氣以及排水進(jìn)程產(chǎn)生的負(fù)壓空氣可以用做發(fā)電或做為其它動力使用。
[0016]本發(fā)明的效果和益處是能夠相對增大了單位水的位勢能，提高了水的位勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苓^程中能量轉(zhuǎn)換率及能量綜合利用率。本發(fā)明的方法及裝置的水能發(fā)電是在利用水的位勢能轉(zhuǎn)變?yōu)樗啓C(jī)動能，再以水輪機(jī)為動力帶動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能的過程中，同時將水的位勢能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝饽?，利用空氣能轉(zhuǎn)變?yōu)槠啓C(jī)動能，再以汽輪機(jī)為動力帶動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。并且在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換過程中將一部分能量通過系統(tǒng)儲能裝置進(jìn)行儲存并釋放，在不需要為儲能裝置提供額外能量情況下，能夠相對增大進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的水的位勢能。既是水的位勢能在轉(zhuǎn)變?yōu)樗啓C(jī)機(jī)械能的同時，水的位勢能同時轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝饽埽諝饽苻D(zhuǎn)變?yōu)槠啓C(jī)機(jī)械能，水輪機(jī)及汽輪機(jī)的機(jī)械能共同轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。并且水的位勢能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝饽艿倪^程不影響水的位勢能轉(zhuǎn)變?yōu)樗啓C(jī)的機(jī)械能，同時能夠相對增大進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的水的位勢能。因此本發(fā)明能夠相對增大進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的單位水的位勢能并且提高了水的位勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)換率從而提高了水的位勢能的能量綜合利用率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明綜合發(fā)電系統(tǒng)的縱剖面示意圖。
[0018]圖2是圖1的A-A剖視圖。
[0019]圖3是圖1的B-B剖視圖。
[0020]圖4是本發(fā)明綜合發(fā)電系統(tǒng)(雙壓力容器儲能裝置)縱剖面示意圖。
[0021]圖5是圖4的C-C剖視圖。
[0022]圖6是圖4的D-D剖視圖。
[0023]圖7是圖4本發(fā)明綜合發(fā)電系統(tǒng)的雙壓力容器裝置縱剖面示意圖。
[0024]圖8是圖7的E-E剖視圖。
[0025]圖中:
[0026]101攔河壩；102水位線；
[0027]201壓力容器；202儲能壓力容器；203儲能器；204活塞；205壓力容器內(nèi)旋轉(zhuǎn)水流；206儲能壓力容器內(nèi)旋轉(zhuǎn)水流；
[0028]301進(jìn)水管道；302排水管道；303壓水管道；304回水管道；305進(jìn)水閥門；306排水閥門；307壓水閥門；308回水閥門；309進(jìn)水水輪機(jī)；310排水水輪機(jī)；311壓水水輪機(jī)；312回水水輪機(jī)；313進(jìn)水發(fā)電機(jī)；314排水發(fā)電機(jī)；315壓水發(fā)電機(jī)；316回水發(fā)電機(jī)；317壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)；318儲能壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)；319壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)；320儲能壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)；
[0029]401排氣管；402進(jìn)氣管；403儲能器排氣管；404儲能器進(jìn)氣管；405排氣閥門；406進(jìn)氣閥門；407儲能器排氣閥門；408儲能器進(jìn)氣閥門；409排氣汽輪機(jī)；410進(jìn)氣汽輪機(jī)；411儲能器排氣汽輪機(jī)；412儲能器進(jìn)氣汽輪機(jī)；413排氣發(fā)電機(jī)；414進(jìn)氣發(fā)電機(jī)；415儲能器排氣發(fā)電機(jī)；416儲能器進(jìn)氣發(fā)電機(jī)。

【具體實施方式】
[0030]以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0031]在圖1、圖2及圖3中，系統(tǒng)儲能裝置為一般設(shè)置。壓力容器201與儲能器203、活塞204組成系統(tǒng)一般儲能裝置，活塞204原始位置在壓力容器201中間(稍偏下)位置，儲能器203可以是機(jī)械式、液壓式、氣壓式、電子式或其它方式；水進(jìn)入壓力容器201時儲能裝置儲存能量，水排出壓力容器201時儲能裝置釋放能量。壓力容器201的頂部與有位勢能水的水位線102平齊，壓力容器201底部位置以壓力容器201進(jìn)水過程結(jié)束水上升至最高水位時活塞204下降至最低位置為準(zhǔn)。壓力容器201中間部位邊緣位置安裝有進(jìn)水管道301和排水管道302 ;壓力容器進(jìn)水管道301—端引自攔河壩內(nèi)，末端引至壓力容器201中間邊緣位置；壓力容器排水管道302 —端引自壓力容器中間邊緣位置，與壓力容器進(jìn)水管道301相對應(yīng)，末端引至壓力容器201外，壓力容器排水管道水平或稍下傾安裝，以其末端能夠自流排水為準(zhǔn)。進(jìn)水管道301將攔河壩101內(nèi)有位勢能的水引入壓力容器201內(nèi)，排水管道302將壓力容器201內(nèi)水排出。壓力容器201通過進(jìn)水管道301連接進(jìn)水閥門305及進(jìn)水水輪機(jī)309，與進(jìn)水發(fā)電機(jī)313組成進(jìn)水發(fā)電部分。壓力容器201通過排水管道302連接排水閥門306及排水水輪機(jī)310，與排水發(fā)電機(jī)314組成排水發(fā)電部分。壓力容器201內(nèi)部中間部位中心位置安裝壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)317及壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)319，壓力容器201與壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)317、壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)319組成壓力容器內(nèi)部發(fā)電部分。壓力容器201頂部安裝排氣管401和進(jìn)氣管402。壓力容器201通過排氣管401連接排氣閥門405及排氣汽輪機(jī)409，壓力容器201通過進(jìn)氣管402連接進(jìn)氣閥門406及進(jìn)氣汽輪機(jī)410，分別與排氣發(fā)電機(jī)413及進(jìn)氣發(fā)電機(jī)414組成壓力容器壓縮空氣發(fā)電部分。進(jìn)水發(fā)電部分、排水發(fā)電部分、壓力容器內(nèi)部發(fā)電部分及壓力容器壓縮空氣發(fā)電部分共同組成本發(fā)明水能綜合發(fā)電系統(tǒng)。
[0032]系統(tǒng)運行時，首先關(guān)閉排水閥門306，關(guān)閉排氣閥門405及進(jìn)氣閥門406，打開進(jìn)水閥門305，將攔河壩101內(nèi)水通過進(jìn)水管道301引入壓力容器201，開始壓力容器201進(jìn)水進(jìn)程；進(jìn)水水流通過進(jìn)水水輪機(jī)309帶動進(jìn)水發(fā)電機(jī)313工作發(fā)電。水進(jìn)入壓力容器201時產(chǎn)生按一定方向流動的旋轉(zhuǎn)水流205，旋轉(zhuǎn)水流205通過壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)317帶動壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)319工作發(fā)電。水在進(jìn)入壓力容器201時在水的重力作用下，壓迫儲能裝置活塞204自壓力容器201中間初始位置向下運行，壓縮儲能器203，儲存能量。水在進(jìn)入壓力容器201時對壓力容器201內(nèi)空氣進(jìn)行壓縮，當(dāng)壓力容器201內(nèi)氣壓升高至設(shè)定壓力值時，打開排氣閥門405，壓力容器201內(nèi)高壓空氣經(jīng)過排氣管401排出，通過排氣汽輪機(jī)409帶動排氣發(fā)電機(jī)413工作發(fā)電。當(dāng)壓力容器201內(nèi)水上升至最高水位時，壓力容器201進(jìn)水進(jìn)程結(jié)束，儲能裝置活塞204下降至最低位置。
[0033]關(guān)閉進(jìn)水閥門305，關(guān)閉排氣閥門405，關(guān)閉進(jìn)氣閥門406，打開排水閥門306，開始壓力容器201排水進(jìn)程，壓力容器201內(nèi)的水通過排水管道302排出，排水水流通過排水水輪機(jī)310帶動排水發(fā)電機(jī)314工作發(fā)電。排水時壓力容器201內(nèi)產(chǎn)生與進(jìn)水進(jìn)程相同方向旋轉(zhuǎn)水流205，旋轉(zhuǎn)水流205通過壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)317帶動壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)319工作發(fā)電。隨著壓力容器201內(nèi)水排出，壓力容器201內(nèi)水量減少，儲能裝置儲能器203釋放能量，活塞204向上運行。水在排出壓力容器201時對壓力容器201內(nèi)空氣進(jìn)行負(fù)壓縮，當(dāng)壓力容器201內(nèi)氣壓降低至設(shè)定壓力值時，打開進(jìn)氣閥門406，外部空氣經(jīng)過進(jìn)氣管402進(jìn)入壓力容器201內(nèi)，通過進(jìn)氣汽輪機(jī)410帶動進(jìn)氣發(fā)電機(jī)414工作發(fā)電。壓力容器201內(nèi)部水全部排空時，壓力容器201排水進(jìn)程結(jié)束，儲能裝置活塞204上升至初始位置，系統(tǒng)完成一個工作循環(huán)。
[0034]關(guān)閉排水閥門306，關(guān)閉排氣閥門405及進(jìn)氣閥門406，打開進(jìn)水閥門305，將攔河壩101內(nèi)水通過進(jìn)水管道301引入壓力容器201，開始壓力容器201進(jìn)水進(jìn)程，進(jìn)行下一個工作循環(huán)。
[0035]通過一套或多套以上系統(tǒng)可以增大進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的水的位勢能并且將水的位勢能高轉(zhuǎn)換率、高利用率的轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br> [0036]系統(tǒng)運行時壓力容器201進(jìn)水進(jìn)程產(chǎn)生的高壓空氣以及排水進(jìn)程產(chǎn)生的負(fù)壓空氣可以用做發(fā)電或做為其它動力使用。
[0037]在圖4、圖5、圖6、圖7及圖8中，儲能裝置為雙壓力容器儲能裝置設(shè)置。壓力容器201與儲能壓力容器202尺寸相同，壓力容器201及儲能壓力容器202的頂部與有位勢能水的水位線102平齊或高于該水位線，壓力容器201及儲能壓力容器202的高度為壓力容器201進(jìn)水管道301所在的位置至壓力容器201頂部位置高度的二倍，進(jìn)水管道301所在的位置將壓力容器201分為上下兩部分；壓力容器201、儲能壓力容器202及壓水管道303、壓水閥門307、回水管道304、回水閥門308組成系統(tǒng)雙壓力容器儲能裝置；水進(jìn)入壓力容器201時儲能壓力容器202儲存能量，水排出壓力容器201時儲能壓力容器202釋放能量。壓力容器201中間部位邊緣位置安裝有進(jìn)水管301道和排水管道302 ;壓力容器進(jìn)水管道301 一端引自攔河壩內(nèi)，末端引至壓力容器201中間邊緣位置；壓力容器排水管道302 —端引自壓力容器中間邊緣位置，與壓力容器進(jìn)水管道301相對應(yīng)，末端引至壓力容器201外，壓力容器排水管道水平或稍下傾安裝，以其末端能夠自流排水為準(zhǔn)。壓力容器201與儲能壓力容器202通過底部的壓水管道303和回水管道304連通。進(jìn)水管道301將攔河壩101內(nèi)有位勢能的水引入壓力容器201內(nèi)，進(jìn)入壓力容器201內(nèi)的水通過排水管道302將壓力容器201內(nèi)水排出；水進(jìn)入壓力容器201的同時將水通過壓水管道303壓人儲能壓力容器202 ;水排出壓力容器201的同時水從儲能壓力容器202通過回水管道304流回壓力容器201。壓力容器201通過進(jìn)水管道301連接進(jìn)水閥門305及進(jìn)水水輪機(jī)309，與進(jìn)水發(fā)電機(jī)313組成進(jìn)水發(fā)電部分。壓力容器201通過排水管道302連接排水閥門306及排水水輪機(jī)310，與排水發(fā)電機(jī)314組成排水發(fā)電部分。壓力容器201和儲能壓力容器202通過壓水管道303連接儲能器進(jìn)水閥門307及儲能器壓水水輪機(jī)311，與儲能器壓水發(fā)電機(jī)315組成儲能器壓水發(fā)電部分。壓力容器201和儲能壓力容器202通過回水管道304連接儲能器回水閥門308及儲能器回水水輪機(jī)312，與儲能器回水發(fā)電機(jī)316組成儲能器回水發(fā)電部分。壓力容器201內(nèi)部中間部位中心位置安裝壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)317及壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)319，壓力容器201與壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)317、壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)319組成壓力容器內(nèi)部發(fā)電部分。儲能壓力容器202內(nèi)部中間部位中心位置安裝儲能器內(nèi)部水輪機(jī)318及儲能器內(nèi)部發(fā)電機(jī)320，儲能壓力容器202與儲能器內(nèi)部水輪機(jī)319、儲能器內(nèi)部發(fā)電機(jī)320組成儲能器內(nèi)部發(fā)電部分。壓力容器201頂部安裝排氣管401和進(jìn)氣管402 ;壓力容器201通過排氣管401連接排氣閥門405及排氣汽輪機(jī)409，壓力容器201通過進(jìn)氣管402連接進(jìn)氣閥門406及進(jìn)氣汽輪機(jī)410，分別與排氣發(fā)電機(jī)413及進(jìn)氣發(fā)電機(jī)414組成壓力容器壓縮空氣發(fā)電部分。儲能壓力容器202頂部安裝儲能器排氣管403和儲能器進(jìn)氣管404 ;儲能壓力容器202通過儲能器排氣管403連接儲能器排氣閥門407及儲能器排氣汽輪機(jī)411，儲能壓力容器202通過儲能器進(jìn)氣管404連接儲能器進(jìn)氣閥門408及儲能器進(jìn)氣汽輪機(jī)412，分別與儲能器排氣發(fā)電機(jī)415及儲能器進(jìn)氣發(fā)電機(jī)416組成儲能器壓縮空氣發(fā)電部分。進(jìn)水發(fā)電部分、排水發(fā)電部分、壓水發(fā)電部分、回水發(fā)電部分、壓力容器內(nèi)部發(fā)電部分、儲能器內(nèi)部發(fā)電部分及壓力容器壓縮空氣發(fā)電部分、儲能器壓縮空氣發(fā)電部分共同組成本發(fā)明水能綜合發(fā)電系統(tǒng)。連通壓力容器201和儲能壓力容器202的壓水管道303和回水管道304可以合并為一條管道。
[0038]系統(tǒng)運行時，首先關(guān)閉排水閥門306，關(guān)閉排氣閥門405及進(jìn)氣閥門406，關(guān)閉儲能器排氣閥門407及儲能器進(jìn)氣閥門408，關(guān)閉回水閥門308，打開進(jìn)水閥門305，打開壓水閥門307，將攔河壩101內(nèi)水通過進(jìn)水管道301引入壓力容器201，開始壓力容器201進(jìn)水進(jìn)程；水進(jìn)入壓力容器201同時將水通過壓水管道303壓入儲能壓力容器202儲存能量；進(jìn)水水流通過進(jìn)水水輪機(jī)309帶動進(jìn)水發(fā)電機(jī)313工作發(fā)電，壓水水流通過壓水水輪機(jī)311帶動壓水發(fā)電機(jī)315工作發(fā)電。水進(jìn)入壓力容器201時產(chǎn)生按一定方向流動的旋轉(zhuǎn)水流205，旋轉(zhuǎn)水流205通過壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)317帶動壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)319工作發(fā)電；水壓入儲能壓力容器202時產(chǎn)生按一定方向流動的旋轉(zhuǎn)水流206，旋轉(zhuǎn)水流206通過儲能器內(nèi)部水輪機(jī)319帶動儲能器內(nèi)部發(fā)電機(jī)320工作發(fā)電。水在進(jìn)入壓力容器201時對壓力容器201內(nèi)空氣進(jìn)行壓縮，當(dāng)壓力容器201內(nèi)氣壓升高至設(shè)定壓力值時，打開排氣閥門405，壓力容器201內(nèi)高壓空氣經(jīng)過排氣管401排出，壓縮空氣通過排氣汽輪機(jī)409帶動排氣發(fā)電機(jī)413工作發(fā)電；水在壓入儲能壓力容器202時對儲能壓力容器202內(nèi)空氣進(jìn)行壓縮，當(dāng)儲能壓力容器202內(nèi)氣壓升高至設(shè)定壓力值時，打開儲能器排氣閥門407，儲能壓力容器202內(nèi)高壓空氣經(jīng)過儲能器排氣管403排出，壓縮空氣通過儲能器排氣汽輪機(jī)411帶動儲能器排氣發(fā)電機(jī)415工作發(fā)電。當(dāng)壓力容器201及儲能壓力容器202內(nèi)水上升至最高水位時，壓力容器201進(jìn)水進(jìn)程結(jié)束。
[0039]關(guān)閉進(jìn)水閥門305，關(guān)閉壓水閥門307，關(guān)閉排氣閥門405，關(guān)閉儲能器排氣閥門407，打開排水閥門306，打開回水閥門308，壓力容器201內(nèi)的水通過排水管道302排出，開始壓力容器201排水進(jìn)程；同時水從儲能壓力容器202中通過回水管道304回流至壓力容器201釋放儲存的能量；排水水流通過排水水輪機(jī)310帶動排水發(fā)電機(jī)314工作發(fā)電；回水水流通過回水水輪機(jī)312帶動回水發(fā)電機(jī)316工作發(fā)電。排水時壓力容器201內(nèi)產(chǎn)生與進(jìn)水進(jìn)程相同方向旋轉(zhuǎn)水流205，旋轉(zhuǎn)水流205通過壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)317帶動壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)319工作發(fā)電；回水時儲能壓力容器202內(nèi)產(chǎn)生與壓水進(jìn)程相同方向旋轉(zhuǎn)水流206，旋轉(zhuǎn)水流206通過儲能器內(nèi)部水輪機(jī)319帶動儲能器內(nèi)部發(fā)電機(jī)320工作發(fā)電。水在排出壓力容器201時對壓力容器201內(nèi)空氣進(jìn)行負(fù)壓縮，當(dāng)壓力容器201內(nèi)氣壓降低至設(shè)定壓力值時，打開進(jìn)氣閥門406，外部空氣經(jīng)過進(jìn)氣管402進(jìn)入壓力容器201內(nèi)，通過進(jìn)氣汽輪機(jī)410帶動進(jìn)氣發(fā)電機(jī)414工作發(fā)電；水在回流出儲能壓力容器202時對儲能壓力容器202內(nèi)空氣進(jìn)行負(fù)壓縮，當(dāng)儲能壓力容器202內(nèi)氣壓降低至設(shè)定壓力值時，打開儲能器進(jìn)氣閥門408，外部空氣經(jīng)過儲能器進(jìn)氣管404進(jìn)入儲能壓力容器202內(nèi)，通過儲能器進(jìn)氣汽輪機(jī)412帶動儲能器進(jìn)氣發(fā)電機(jī)416工作發(fā)電。壓力容器201上部水全部排空時，壓力容器201排水進(jìn)程結(jié)束，系統(tǒng)完成一個工作循環(huán)。
[0040]關(guān)閉排水閥門306，關(guān)閉回水閥門308，關(guān)閉排氣閥門405及進(jìn)氣閥門406，關(guān)閉儲能器排氣閥門407及儲能器進(jìn)氣閥門408，打開進(jìn)水閥門305，打開壓水閥門307，將攔河壩101內(nèi)水通過進(jìn)水管道301引入壓力容器201，開始壓力容器201進(jìn)水進(jìn)程，進(jìn)行下一個工作循環(huán)。
[0041]通過一套或多套以上系統(tǒng)可以增大進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的水的位勢能并且將水的位勢能高轉(zhuǎn)換率、高利用率的轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br> [0042]系統(tǒng)運行時壓力容器201進(jìn)水進(jìn)程和儲能壓力容器202壓水進(jìn)程產(chǎn)生的高壓空氣以及壓力容器201排水進(jìn)程和儲能壓力容器202回水進(jìn)程產(chǎn)生的負(fù)壓空氣可以用做發(fā)電或做其它動力使用。
【權(quán)利要求】
1.一種水能綜合發(fā)電系統(tǒng)，包括至少一個水能綜合發(fā)電裝置，其特征在于， 該水能綜合發(fā)電系統(tǒng)包括壓力容器和與其配套的進(jìn)水發(fā)電部分、壓力容器內(nèi)部發(fā)電部分、排水發(fā)電部分、儲能裝置發(fā)電部分和壓縮空氣發(fā)電部分；進(jìn)水發(fā)電部分由進(jìn)水管道、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)組成，壓力容器內(nèi)部發(fā)電部分由壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組成，排水發(fā)電部分由排水管道、水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組成，儲能裝置發(fā)電部分由壓水管道、回水管道、水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組成，壓縮空氣發(fā)電部分由進(jìn)氣管、排氣管、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組成； 壓力容器設(shè)置在具有位勢能水附近，壓力容器垂直方向中間部位邊緣位置安裝有進(jìn)水管道和排水管道，分別與水輪發(fā)電機(jī)連接，進(jìn)水管道將有位勢能水引入壓力容器內(nèi)，排水管道將壓力容器內(nèi)水排出； 壓力容器內(nèi)部中間部位中心位置安裝水輪發(fā)電機(jī)； 壓力容器頂部安裝排氣管和進(jìn)氣管，分別與汽輪發(fā)電機(jī)連接； 壓力容器下部安裝儲能裝置，水進(jìn)入壓力容器時儲能裝置儲存能量，水排出壓力容器時儲能裝置釋放能量；壓力容器頂部與有位勢能水的水位面平齊或高于該水位，壓力容器底部位置以密閉壓力容器進(jìn)水進(jìn)程水上升至最高水位時儲能裝置下降至最低位置為準(zhǔn)； 壓力容器進(jìn)水管道一端引自攔河壩內(nèi)，末端引至壓力容器中間邊緣位置；壓力容器排水管道一端引自壓力容器中間邊緣位置，與壓力容器進(jìn)水管道相對應(yīng)，末端引至壓力容器夕卜，壓力容器排水管道水平或下傾安裝，以其末端能夠自流排水為準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水能綜合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，儲能裝置位于壓力容器下部，活塞原始位置在壓力容器中間偏下位置，儲能器是機(jī)械式、液壓式、氣壓式或電子式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水能綜合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，儲能裝置為雙壓力容器儲能裝置設(shè)置；壓力容器與儲能壓力容器尺寸相同，壓力容器及儲能壓力容器的頂部與有位勢能水的水位線平齊或高于該水位線，壓力容器及儲能壓力容器的高度為壓力容器進(jìn)水管道所在的位置至壓力容器頂部位置高度的二倍，進(jìn)水管道所在的位置將壓力容器分為上下兩部分；壓力容器、儲能壓力容器及連接兩個壓力容器的壓水管道、壓水閥門、回水管道、回水閥門組成系統(tǒng)的雙壓力容器儲能裝置；水進(jìn)入壓力容器時儲能壓力容器儲存能量，水排出壓力容器時儲能壓力容器釋放能量。
4.利用權(quán)利要求1或2所述水能綜合發(fā)電系統(tǒng)的方法，其特征在于如下步驟， 系統(tǒng)運行時，首先關(guān)閉排水閥門，關(guān)閉排氣閥門及進(jìn)氣閥門，打開進(jìn)水閥門，將攔河壩內(nèi)水通過進(jìn)水管道引入壓力容器，開始壓力容器進(jìn)水進(jìn)程；進(jìn)水水流通過進(jìn)水水輪機(jī)帶動進(jìn)水發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；水進(jìn)入壓力容器時產(chǎn)生按一定方向流動的旋轉(zhuǎn)水流，旋轉(zhuǎn)水流通過壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)帶動壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；水在進(jìn)入壓力容器時在水的重力作用下，壓迫儲能裝置活塞自壓力容器中間初始位置向下運行，壓縮儲能器，儲存能量；水在進(jìn)入壓力容器時對壓力容器內(nèi)空氣進(jìn)行壓縮，當(dāng)壓力容器內(nèi)氣壓升高至設(shè)定壓力值時，打開排氣閥門，壓力容器內(nèi)高壓空氣經(jīng)過排氣管排出，通過排氣汽輪機(jī)帶動排氣發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；當(dāng)壓力容器內(nèi)水上升至最高水位時，壓力容器進(jìn)水進(jìn)程結(jié)束，儲能裝置活塞下降至最低位置； 關(guān)閉進(jìn)水閥門，關(guān)閉排氣閥門，關(guān)閉進(jìn)氣閥門，打開排水閥門，開始壓力容器排水進(jìn)程，壓力容器內(nèi)的水通過排水管道排出，排水水流通過排水水輪機(jī)帶動排水發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；排水時壓力容器內(nèi)產(chǎn)生與進(jìn)水進(jìn)程相同方向旋轉(zhuǎn)水流，旋轉(zhuǎn)水流通過壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)帶動壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；隨著壓力容器內(nèi)水排出，壓力容器內(nèi)水量減少，儲能裝置儲能器釋放能量，活塞向上運行；水在排出壓力容器時對壓力容器內(nèi)空氣進(jìn)行負(fù)壓縮，當(dāng)壓力容器內(nèi)氣壓降低至設(shè)定壓力值時，打開進(jìn)氣閥門，外部空氣經(jīng)過進(jìn)氣管進(jìn)入壓力容器內(nèi)，通過進(jìn)氣汽輪機(jī)帶動進(jìn)氣發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；壓力容器內(nèi)部水全部排空時，壓力容器排水進(jìn)程結(jié)束，儲能裝置活塞上升至初始位置，系統(tǒng)完成一個工作循環(huán)。
5.利用權(quán)利要求3所述水能綜合發(fā)電系統(tǒng)的方法，其特征在于如下步驟， 系統(tǒng)運行時，首先關(guān)閉排水閥門，關(guān)閉排氣閥門及進(jìn)氣閥門，關(guān)閉儲能器排氣閥門及儲能器進(jìn)氣閥門，關(guān)閉回水閥門，打開進(jìn)水閥門，打開壓水閥門，將攔河壩內(nèi)水通過進(jìn)水管道引入壓力容器，開始壓力容器進(jìn)水進(jìn)程；水進(jìn)入壓力容器同時將水通過壓水管道壓入儲能壓力容器儲存能量；進(jìn)水水流通過進(jìn)水水輪機(jī)帶動進(jìn)水發(fā)電機(jī)工作發(fā)電，壓水水流通過壓水水輪機(jī)帶動壓水發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；水進(jìn)入壓力容器時產(chǎn)生按一定方向流動的旋轉(zhuǎn)水流，旋轉(zhuǎn)水流通過壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)帶動壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；水壓入儲能壓力容器時產(chǎn)生按一定方向流動的旋轉(zhuǎn)水流，旋轉(zhuǎn)水流通過儲能器內(nèi)部水輪機(jī)帶動儲能器內(nèi)部發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；水在進(jìn)入壓力容器時對壓力容器內(nèi)空氣進(jìn)行壓縮，當(dāng)壓力容器內(nèi)氣壓升高至設(shè)定壓力值時，打開排氣閥門，壓力容器內(nèi)高壓空氣經(jīng)過排氣管排出，壓縮空氣通過排氣汽輪機(jī)帶動排氣發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；水在壓入儲能壓力容器時對儲能壓力容器內(nèi)空氣進(jìn)行壓縮，當(dāng)儲能壓力容器內(nèi)氣壓升高至設(shè)定壓力值時，打開儲能器排氣閥門，儲能壓力容器內(nèi)高壓空氣經(jīng)過儲能器排氣管排出，壓縮空氣通過儲能器排氣汽輪機(jī)帶動儲能器排氣發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；當(dāng)壓力容器及儲能壓力容器內(nèi)水上升至最高水位時，壓力容器進(jìn)水進(jìn)程結(jié)束； 關(guān)閉進(jìn)水閥門，關(guān)閉壓水閥門，關(guān)閉排氣閥門，關(guān)閉儲能器排氣閥門，打開排水閥門，打開回水閥門，壓力容器內(nèi)的水通過排水管道排出，開始壓力容器排水進(jìn)程；同時水從儲能壓力容器中通過回水管道回流至壓力容器釋放儲存的能量；排水水流通過排水水輪機(jī)帶動排水發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；回水水流通過回水水輪機(jī)帶動回水發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；排水時壓力容器內(nèi)產(chǎn)生與進(jìn)水進(jìn)程相同方向旋轉(zhuǎn)水流，旋轉(zhuǎn)水流通過壓力容器內(nèi)部水輪機(jī)帶動壓力容器內(nèi)部發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；回水時儲能壓力容器內(nèi)產(chǎn)生與壓水進(jìn)程相同方向旋轉(zhuǎn)水流，旋轉(zhuǎn)水流通過儲能器內(nèi)部水輪機(jī)帶動儲能器內(nèi)部發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；水在排出壓力容器時對壓力容器內(nèi)空氣進(jìn)行負(fù)壓縮，當(dāng)壓力容器內(nèi)氣壓降低至設(shè)定壓力值時，打開進(jìn)氣閥門，外部空氣經(jīng)過進(jìn)氣管進(jìn)入壓力容器內(nèi)，通過進(jìn)氣汽輪機(jī)帶動進(jìn)氣發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；水在回流出儲能壓力容器時對儲能壓力容器內(nèi)空氣進(jìn)行負(fù)壓縮，當(dāng)儲能壓力容器內(nèi)氣壓降低至設(shè)定壓力值時，打開儲能器進(jìn)氣閥門，外部空氣經(jīng)過儲能器進(jìn)氣管進(jìn)入儲能壓力容器內(nèi)，通過儲能器進(jìn)氣汽輪機(jī)帶動儲能器進(jìn)氣發(fā)電機(jī)工作發(fā)電；壓力容器上部水全部排空時，壓力容器排水進(jìn)程結(jié)束，系統(tǒng)完成一個工作循環(huán)。
【文檔編號】F03B13/00GK104481783SQ201410646782
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月15日
【發(fā)明者】于俊濤 申請人:大連天潤能源技術(shù)開發(fā)有限公司