專利名稱：集成水力發(fā)電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于集成水力發(fā)電站。
自1878年和1927年，先后在德國建成世界上第一座水力發(fā)電站和抽水蓄能電站開始，各種型式的水電站便在各國發(fā)展起來。
現(xiàn)在常規(guī)水電站按徑流調(diào)節(jié)分類，有周日調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)水電站;按集中落差的方式分類，有壩式、引水式和混合式水電站;其它還有潮汐電站、梯級開發(fā)電站和抽水蓄能電站等。
有壓引水式水電站的建筑物組成一般有深式進(jìn)水口、壓力墜洞、調(diào)壓室、壓力水管、廠房和尾水渠等;河床式梯級開發(fā)電站是將一條河流分成幾段，將落差分段集中分段利用，使一個電站接著一個電站，上一級電站發(fā)電用過的水，又流入下一級電站的取水口繼續(xù)使用;抽水蓄能電站是利用可以兼做水泵和水輪機(jī)的蓄能機(jī)組，在電力負(fù)荷低谷時(shí)(夜間)做泵運(yùn)行，用基荷機(jī)組發(fā)出的多余電能將下水庫中的水抽到上水庫貯存起來，在電力負(fù)荷高峰時(shí)(下午或晚間)做水輪機(jī)運(yùn)行，將水放下來發(fā)電。
常規(guī)水電站以天然水能發(fā)電，優(yōu)點(diǎn)在于不需消耗其他能源，電能成本低。具有設(shè)備簡單、開停靈活迅速，以及廠用電少和不污染環(huán)境等特點(diǎn)。抽水蓄能電站的優(yōu)點(diǎn)是利用水作為媒介來儲蓄能量，滿足電力系統(tǒng)負(fù)荷變化的需要，改善系統(tǒng)中火電站的工作條件，減少燃料消耗。
常規(guī)水電站的弊病在于循環(huán)周期性長，出力可靠性差，設(shè)備利用率低，建站擇地性強(qiáng)，投資浪費(fèi)性大。常規(guī)水電站一般都要與火電廠互補(bǔ)發(fā)電，才能滿足系統(tǒng)的需要。抽水蓄能電站與同等規(guī)模的常規(guī)水電站投資額相等，相比之下而效益特別低，廠耗電量大，出力得不償失。
從使用電的一個多世紀(jì)以來，人類爭相加速對化石燃料的跨世紀(jì)開采和越位使用，現(xiàn)在世界上燃料資源逐步減少，而能源需求量不斷增加，以及環(huán)境日益嚴(yán)重污染所引起的地球溫室效應(yīng)，已受到國際社會的關(guān)注，至使各國專家學(xué)者廣泛尋求化石燃料的替代能源和節(jié)能新途徑。
本發(fā)明的目的是提供一種不擇水域、大容量，常年無限循環(huán)、豐水出力，而且完全可以替代化石電廠而自成系統(tǒng)的集成水力發(fā)電站。
本發(fā)明集成水力發(fā)電站，是以負(fù)荷中心的穩(wěn)定水源(人工池、江河湖海及水庫)為位能;以吞而不耗、吐而不棄之時(shí)時(shí)循環(huán)為調(diào)節(jié)方式;以河床式梯級電站梯級利用為原理，以數(shù)座常規(guī)有壓引水式電站和一座抽水蓄能電站或水泵站(圖12J式無)為基體，按照設(shè)計(jì)型式從上至下地用漸變壓力管道(池)，將數(shù)座常規(guī)水電分站按不同設(shè)計(jì)水頭梯級地集合起來，水從上池經(jīng)壓力墜洞一條龍串入，逐次串入每座分站，上分站吞吐出力后，又把水吐給下分站繼續(xù)出力發(fā)電，形成各分站同時(shí)吞吐發(fā)電的流水出力生產(chǎn)線。水經(jīng)最后分站出力發(fā)電后，底部水泵站分秒不停地將水分配還原。
集成水電站的設(shè)計(jì)型式是按照水出力循環(huán)的字母形流程軌跡來表示的，主要有T、V、S、D、W、L、J式等(見圖1、4、8至12)。T式適于缺水地區(qū)興建人工池集成電站;L式適于水源豐富，水位穩(wěn)定的地區(qū)興建岸邊壩式、湖中龍宮式集成電站;J式適于興建地面高水頭無泵站集成電站;V、S、D、W式等適于興建盤旋有壓引水墜洞集成電站。
人工上池的池容應(yīng)≥末分站5小時(shí)的額定流量，以確保機(jī)組在≤20℃的水溫下正常出力循環(huán);上下分站水頭之差一般應(yīng)在20米以上;每分站的總額定流量應(yīng)≤末分站的總額定流量(不含備用容量)。
各分站的主、副廠房、變壓器房及出線井等，可以繞上池中心對稱軸，任意旋轉(zhuǎn)360°，以尋找穩(wěn)定的地殼，以上下各分站不垂合為標(biāo)準(zhǔn)，將其澆筑在各自水頭部分扇形區(qū)域內(nèi)的墜洞中。有壓引水遂洞，交通井、通風(fēng)井等可交叉或重合;
如圖1、表1所示本發(fā)明的(T式)集成水電站由梯級常規(guī)水電分站〔1〕至〔9〕(可多可少)、水泵站〔10〕、上池〔11〕錐池〔12〕、水輪發(fā)電機(jī)組或水泵〔14〕、各分站深式進(jìn)、出水口及其閘閥室〔13〕、〔15〕、〔16〕、壓力墜洞及壓力鋼管〔17〕、水泵進(jìn)、出水壓力鋼管〔18〕，設(shè)計(jì)水頭線〔19〕、下池〔20〕等組成。〔1〕至〔9〕分站各自的設(shè)計(jì)水頭〔19〕重合于上池〔11〕、錐池〔12〕中，池深513.4m，池容700萬m3?！?〕至〔8〕分站均在各自水頭45°扇形區(qū)域內(nèi)的墜洞中澆筑主、副廠房等，〔9〕分站8臺機(jī)組與水泵站〔10〕12臺水泵相間安裝在錐池底部周圍的環(huán)形廠房內(nèi)(見圖3);分站間最小水頭差27.1m;〔9〕分站總額定流量390m3/s，最大額定流量是〔5〕分站393m3/s，見表1，在調(diào)整各分站機(jī)組合數(shù)后(見圖2)，〔1〕至〔8〕分站與〔9〕分站基本上趨于同步流量。因此，此方案為優(yōu)化集成方案。
首先啟開〔9〕分站取水口〔13〕，6臺機(jī)組〔14〕吞水出力發(fā)電并向下池〔20〕棄水，同時(shí)水泵站〔10〕先后啟動水泵〔14〕8臺，通過水泵進(jìn)、出水壓力鋼管〔18〕、經(jīng)出水口〔28〕，分秒不停地向上池〔11〕抽水循環(huán)。與此同時(shí)攪動了整個池〔11〕、錐池〔12〕的水向下作勻加速運(yùn)動，這時(shí)可拾級而上啟動〔8〕、〔7〕……各分站的全部水輪發(fā)電機(jī)組〔14〕取水棄水，出力發(fā)電。這樣周而復(fù)始地吞而不耗、吐而不棄地出力發(fā)電并上下對流循環(huán)，提高了有限水量的無限利用率。集成前這九家抽蓄電站總出力為-310.9萬KW/時(shí)，出力得不償失，無與論比;集成后總出力為564.3萬KW/時(shí);優(yōu)化集成后總出力為685.2萬KW/時(shí)，較優(yōu)化前提高21.4%，其規(guī)模相當(dāng)于葛洲壩水電廠的2.5倍，而700萬m3的循環(huán)水是長江葛洲壩所微不足道的，也是缺水地區(qū)所不難儲蓄的水量。因此，相對已有技術(shù)，集成水電站是不擇地域、不擇水域的大容量集團(tuán)型水電站，具有替代化石電廠而自成系統(tǒng)的廣闊前景。由于它可以常年按設(shè)計(jì)水頭〔19〕豐水出力發(fā)電，因而克服了常規(guī)電站循環(huán)周期長，出力可靠性差和設(shè)備利用率低的弊端;使用人工上下池〔11〕、〔12〕、〔20〕，既四季運(yùn)行無干擾，又可免除攔污柵等設(shè)施，水面無雜物、冰塊、且夾帶泥沙少，因此出淤量小，這樣可以延長電站與機(jī)組的使用壽命。
各分站壓力墜洞〔17〕的取水口〔13〕與上分站棄水口〔15〕在池壁自動閘閥室〔16〕相聯(lián)結(jié)，所有分站啟開閘閥〔16〕屬于并聯(lián)運(yùn)行;只開〔1〕分站進(jìn)水口〔13〕和〔9〕分站尾水口〔15〕，其余閘閥〔16〕全關(guān)閉，屬于串聯(lián)運(yùn)行;閘閥〔16〕有的全開有的全關(guān)屬于混聯(lián)運(yùn)行;一般情況下閘閥〔16〕是處于半啟閉狀態(tài)下運(yùn)行出力的。
在〔2〕分站全停臺不出力時(shí)，啟開〔2〕分站尾水口池壁閘閥〔16〕關(guān)閉〔15〕，〔3〕分站便可滿負(fù)荷出力;在〔2〕分站全停臺之后又需再啟動之時(shí)，這時(shí)可啟開〔2〕分站尾水口閘閥〔15〕，關(guān)閉〔16〕，讓〔3〕分站抽取〔2〕分站墜洞尾水的同時(shí)，啟動〔2〕分站水輪機(jī)組〔14〕出力，這樣自動配合，可以減輕水錘;在上下各分站都運(yùn)行出力，且運(yùn)行機(jī)臺，流量多少不等的情況下，閘閥〔16〕常處于半啟閉狀態(tài)，這樣便于上分站尾水上呼下吸高速占先進(jìn)入下分站取水口〔13〕，同時(shí)具有自行調(diào)節(jié)水量的作用;在操作運(yùn)行上，上分站對下分站沒有約束，只有最后〔9〕分站和水泵站〔10〕對各分站〔1〕至〔8〕具有同步約束力。即〔1〕至〔8〕分站只能以≤〔9〕分站的即時(shí)流量同步運(yùn)行，不可能超越〔9〕分站即時(shí)流量非同步運(yùn)行。如果〔9〕分站或水泵站〔10〕全部停臺，則全廠出力中止。因此集成電站宜在同步運(yùn)行的前提下，按系統(tǒng)需要而兼顧各分站機(jī)組運(yùn)行出力、輪休、維修與事故備用等。由于所轄分站多、機(jī)臺多、備用機(jī)組和備用水泵也多，而開臺的多與少和水的耗量及外因沒有關(guān)系，因此點(diǎn)多面大，靈活機(jī)動，易于調(diào)度，相對已有技術(shù)，集成電站具有穩(wěn)定基荷、調(diào)峰調(diào)頻和事故備用等靈活多變的明顯優(yōu)勢。由于底部水泵站〔10〕吐水耗電量僅相當(dāng)于〔9〕分站吞水發(fā)電量的4/3倍，這樣整個集成電站付出一個多〔9〕分站的發(fā)電量，而實(shí)際賺回的是將近〔1〕至〔8〕分站發(fā)電量之和。因此對于改造抽水蓄能水電站借四還三的現(xiàn)狀具有很大的潛力，對于高水頭常規(guī)水電站，一旦改造為J式集成水電站(圖12)后，不僅可以增加容量，而且具有延長豐水出力時(shí)間和避免耗電抽蓄的優(yōu)勢。
〔9〕分站和水泵站〔10〕是確保集成電站同步運(yùn)行的關(guān)鍵分站，因此安裝備用機(jī)組2臺、備用水泵4.2臺。8臺機(jī)組與12臺水泵，以2∶3的比例，相同安裝在錐池〔12〕底部周圍環(huán)形廠房內(nèi)(也可分開安放)，4根水泵出水壓力鋼管〔18〕在上池〔11〕等弧排列。水泵〔14〕在下池〔20〕的水位線〔26〕以下抽水循環(huán)。J式下池為下游河道(圖12)，部分L式下池即為上池(圖10)。下池可大可小，一般以≥末分站一小時(shí)額定流量為宜，便于水散熱和溶解氣泡，水泵站〔10〕不停地把水抽回上池〔11〕還原，再變?yōu)槲荒?。容量小的下池，則必須有一部分水泵直接從錐池底水或末分站尾水口抽水循環(huán)。下池宜可分段落閘，既不影響抽水循環(huán)，又便于不定期排水后機(jī)械化去淤。
為了減輕水錘震力，進(jìn)水壓力墜洞〔17〕設(shè)有進(jìn)機(jī)臺分岔壓力鋼管〔17〕和旁通管〔17〕，并設(shè)有自動閘閥〔22〕，末站設(shè)有尾水管調(diào)壓室〔23〕，水泵出水壓力鋼管〔18〕設(shè)有三級自動閘閥〔21〕;為了上下分站充分利用尾水余能，機(jī)臺轉(zhuǎn)輪出口設(shè)有直錐形尾水管〔24〕，各機(jī)組尾水一般在并聯(lián)(或部分并聯(lián))后，尾水壓力墜洞〔17〕直(斜)向下延伸到下站取水口〔13〕;為了降低氣蝕現(xiàn)象，在尾水管〔24〕，取水口〔13〕等處設(shè)有進(jìn)氣孔〔27〕。
為了補(bǔ)充水量，穩(wěn)定設(shè)計(jì)水頭〔19〕，〔1〕分站設(shè)有客水取水口〔25〕。如果取水口〔25〕的外來水源很豐富，那么水泵站〔10〕則可以配水棄水。即利用水泵站大量耗電被動抽循環(huán)水這個手段，除達(dá)到出力發(fā)電的主要目的外，還可以利用地下特有的條件制H2制O2，主動花樣棄水，達(dá)到充分提高集成電站的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的雙重目的。(一)在下池〔20〕附近構(gòu)筑液化氫專用池及其他設(shè)施，在系統(tǒng)低谷時(shí)，可以電解水分子，儲蓄H2，出售O2，多余的O2隨時(shí)排向城市上空，可以凈化城市空氣，優(yōu)化城市環(huán)境，收到人工植被的效果;H2可以隨時(shí)用管道泵送給就近的火電廠或液化氣站，可作發(fā)電調(diào)峰用(為集成電站普及前的權(quán)宜之計(jì))，還可供應(yīng)鍋爐、飛機(jī)和汽車作燃料，供應(yīng)城鄉(xiāng)人民生活之用，以盡快改變社會能源結(jié)構(gòu)、縮小能源需求差距，收到以水代油，以水代煤的效果;(二)可將水隨時(shí)供給城市自來水公司，供應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)和人民生活之用，以縮小社會的二次耗能面，降低成本，收到節(jié)能增收的效果;(三)轉(zhuǎn)向調(diào)水，可與其他集成電站全面規(guī)劃配套，將淡水源源不斷地輸送給遠(yuǎn)方缺水的廣大城鄉(xiāng)，彌補(bǔ)地區(qū)降雨差異，為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，收到人定勝天、增產(chǎn)增收的效果。這樣長期堅(jiān)持配水棄水，社會則受益非淺。
在就地利用穩(wěn)定水源的同時(shí)，還應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貥蛄?、?河、海)底墜道及其他地下工程項(xiàng)目，全面擇型規(guī)劃。這樣既可以減少架橋修路配套工程，又可以削減投資額，提高配套工程利用率，盡快竣工和收回全部投資效益;同時(shí)還頗具游樂觀光價(jià)值，她是永遠(yuǎn)懸浮在電力負(fù)荷中心的一幅幅不再污染、更加美麗的水彩欣賞畫。


圖1狄諾維克集成水電站示意圖(T式);
圖2狄諾維克集成水電站俯視圖;
圖3狄諾維克集成水電站〔9〕分站與水泵站〔10〕俯視圖;
圖4巴斯康蒂集成水電站示意圖(V式);
圖5圖4A-A放大圖;
圖6a、巴斯康蒂抽水蓄能電站俯視圖;
b、巴斯康蒂集成電站俯視圖;
c、巴斯康蒂集成電站優(yōu)化集成俯視圖。
圖7S式集成電站流程示意圖;
圖8D式集成電站流程示意圖;
圖9W式集成電站流程示意圖;
圖10L式集成電站流程示意圖(水中);
圖11L式集成電站流程示意圖(岸邊壩式);
圖12J式集成電站流程示意圖。
1～3圖標(biāo)號說明〔1〕PoZydovo〔6〕JAOKutataragi波蘭，孜多俄日本，奧多多良木〔2〕USMuddyRun〔7〕JAOKuyahagi美國，莫狄侖日本，奧亞哈木〔3〕JAKisenyama〔8〕JATamahara日本，喜撰山日本，玉原〔4〕BECoo比利時(shí)，庫〔9〕UKDinorwic〔5〕USRaccoonMountain英國，狄諾維克美國，拉孔山〔10〕水泵站;
〔11〕上池;〔3〕JAAzumi〔12〕錐池;日本，愛竹密〔13〕深式進(jìn)水口;〔4〕JAShinToyonne〔14〕水輪發(fā)電機(jī)組、水泵;日本，新豐根〔15〕深式出水口;〔5〕USRaccoonMountain〔16〕進(jìn)、出水口閘閥室;美國，拉孔山〔17〕壓力墜洞;〔6〕USBathCounty〔18〕水泵進(jìn)、出水壓力鋼管;美國，巴斯康蒂〔19〕上池設(shè)計(jì)水頭線;〔7〕水泵站;
〔20〕下池;〔8〕進(jìn)水壓力管道;
〔21〕水泵三級閘閥;〔9〕上池;
〔22〕進(jìn)機(jī)臺岔管閘閥;〔10〕深式進(jìn)水口;
〔23〕尾水調(diào)壓室;〔11〕調(diào)壓塔;
〔24〕直錐形尾水管;〔12〕自動閘閥室;
〔25〕客水進(jìn)水口;〔13〕水輪發(fā)電機(jī)組、水泵;
〔26〕下池水位線;〔14〕直錐形尾水管;
〔27〕氣孔;〔15〕水壓線;
〔28〕水泵壓力鋼管出水口;〔16〕尾水調(diào)壓室;
〔17〕下池;
4～6圖標(biāo)號說明〔18〕水泵進(jìn)、出水壓力鋼管;
〔1〕USThermolito〔19〕異地上池;
美國，帖爾模里托〔20〕氣孔;
〔2〕USSmithMtn美國，史密斯山
7～12圖標(biāo)號說明〔5〕水輪發(fā)電機(jī)組;
〔1〕上池;〔6〕下池;
〔2〕深式進(jìn)水口;〔7〕水泵站;
〔3〕進(jìn)水壓力管道;〔8〕出水壓力管道;
〔4〕分站廠房;〔9〕出水口。
附表一附表二實(shí)施二例一、(T式)集成水力發(fā)電站參照圖1、表1將PO Zydovo波蘭，孜多俄〔1〕、US Muddy Run美國，莫狄侖〔2〕、JA Kiseuyama日本，喜撰山〔3〕、BE Coo比利時(shí)，庫〔4〕、US Raccoon Mountain美國，拉孔山〔5〕、JA OKutataragi日本，奧多多良木〔6〕、JA OKuyahagi日本，奧亞哈木〔7〕、JA Tamahara日本，玉原〔8〕梯級地集合在UK Dinorwic英國，狄諾維克〔9〕和水泵站〔10〕的上部，組成一個集成水力發(fā)電站?！?〕至〔9〕分站各自的設(shè)計(jì)水頭〔19〕重合于上池〔11〕、錐池〔12〕中，設(shè)計(jì)水頭〔19〕即池深513.4m，水池容量700萬m3(其中上池562萬m3，錐池138萬m3)，為〔9〕分站5小時(shí)的額定流量。優(yōu)化集成前，〔2〕、〔4〕、〔5〕分站因超額定流量，共有7臺機(jī)組受阻被裁減，受阻功率為122.7萬Kw/時(shí)，〔1〕、〔3〕、〔7〕、〔8〕分站因達(dá)不到〔9〕分站390m3/S的額定流量，共新增7臺機(jī)組，新增功率為120.9萬Kw/時(shí)，另外〔9〕分站增加2臺備用機(jī)臺，水泵站〔10〕增加備用水泵6臺(實(shí)際超同步水泵4.2臺);除〔5〕分站＞〔9〕分站3m3/S額定流量而略顯出力不足外，其余分站均≤〔9〕分站額定流量，通過調(diào)整，機(jī)組未增加，其功率為685.2萬KW/時(shí)，比優(yōu)化集成前的564.3萬Kw/時(shí)提高21.4%因此這為優(yōu)化集成方案。狄諾維克等九家抽水蓄能電站如果作為常規(guī)電站發(fā)電，也必須以全年3/4的時(shí)間豐水出力，才能與此優(yōu)化集成電站出力持平。
見圖1、2、3，優(yōu)化集成后，因〔1〕至〔9〕分站的上下分站間流量各不相同，自動閘閥〔16〕只能是半啟閉狀態(tài)，便于調(diào)節(jié)水量。首先啟開〔9〕分站深式進(jìn)水口〔13〕取水出力發(fā)電，再拾級而上啟開各分站深式取水口〔13〕取水，各分站水輪發(fā)電機(jī)組〔14〕吞水出力發(fā)電，〔1〕至〔8〕分站直錐形尾水管〔24〕將水經(jīng)壓力墜洞〔17〕吐出深式尾水口〔15〕，再進(jìn)入下分站深式取水口〔13〕，就這樣自上而下水經(jīng)各分站層層出力發(fā)電，最后進(jìn)入〔9〕分站出力發(fā)電后，吐入下池〔20〕中(池容140萬m3，為〔9〕分站一小時(shí)的額定流量)，水在下池〔20〕溶解氣泡和散熱30分鐘后，由水泵〔14〕將水經(jīng)進(jìn)、出水壓力鋼管〔18〕，不停地抽回上池〔11〕還原。水在上池〔11〕經(jīng)過4小時(shí)散熱后又進(jìn)入錐池〔12〕周而復(fù)始地出力發(fā)電。
二、(V式)集成水力發(fā)電站參照圖4、5、6和表2將USThemolito美國，貼爾模里托〔1〕、USSmithMtn美國，史密斯山〔2〕、JAAzumi日本，愛竹密〔3〕、JAShinToyonne日本，新豐根〔4〕、USRaccoonMountain美國，拉孔山〔5〕梯級地集合在USBathCounty美國，巴斯康蒂〔6〕和水泵站〔7〕的上部，用三根進(jìn)、出水壓力管道〔8〕將其一一聯(lián)結(jié)起來，組成一個集成水電站。其三根壓力管道直徑8.6m，各長2500m，設(shè)計(jì)水頭329m。圖6，a、〔1〕至〔6〕家抽水蓄能電站集成前總出力為-139.81萬Kw/時(shí)，出力得不償失;圖6，b、集成后出力為107.8萬Kw/時(shí)，因〔1〕、〔4〕、〔6〕分站有三臺機(jī)組完全不能出力，5臺機(jī)組抽水與發(fā)電時(shí)間各半，受阻功率有161.23萬Kw/時(shí);圖6，c、為集成后，增加一根2500m長的壓力管道，這樣就有兩根壓力管道進(jìn)水發(fā)電，同時(shí)另外兩根壓力管道抽水循環(huán);〔2〕至〔5〕分站各調(diào)為4臺機(jī)組，〔1〕、〔6〕分站和水泵站〔7〕分別有5、6臺機(jī)組、8臺水泵，這樣總出力為289.51萬Kw/時(shí)，比優(yōu)化前提高168.56%。因此，圖6，c為巴斯康蒂集成電站優(yōu)化集成方案。上池〔9〕中的水進(jìn)入取水口〔10〕，經(jīng)調(diào)壓塔〔11〕、自動閘閥室〔12〕，串入〔1〕分站，沖動水輪發(fā)電機(jī)組〔13〕出力，再進(jìn)入直錐形尾水管〔14〕，并匯合自動閘閥〔12〕溢出的水，一同串入〔2〕分站出力發(fā)電，再依次串入各梯級分站，各分站機(jī)組〔13〕保證在水壓線〔15〕上正常運(yùn)行。最后經(jīng)〔6〕分站出力發(fā)電后，水再經(jīng)尾水調(diào)壓室〔16〕，進(jìn)入下池〔17〕，水泵站〔7〕用水泵〔13〕把水經(jīng)出水壓力鋼管〔18〕排向異地上池〔19〕。如此往復(fù)循環(huán)出力發(fā)電。


權(quán)利要求
1.一種集成水力發(fā)電站，由常規(guī)水電分站[1]至[9](可多可少)、水泵站[10]、上池[11]、錐池[12](或漸變管)、水輪發(fā)電機(jī)組或水泵[14]、深式進(jìn)、出水口與池壁閘閥室[13]、[15]、[16]、水輪機(jī)組進(jìn)、出水壓力墜洞或壓力鋼管[17]、水泵進(jìn)、出水壓力鋼管[18]、設(shè)計(jì)水頭線[19]、下池[20]等組成，各分站按設(shè)計(jì)型式、各自的設(shè)計(jì)水頭梯級地集合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成水電站，其特征在于按照某種型式集合而成，用字母來表示水出力的流程軌跡所組成的設(shè)計(jì)型式有T、V、S、D、W、L、J式等，各種型式的集成電站均可隨時(shí)自動調(diào)節(jié)閘閥〔16〕，形成并聯(lián)、串聯(lián)或混聯(lián)流水出力發(fā)電生產(chǎn)線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2所述的集成水電站，其特征在于尋找優(yōu)化集成方案，一般要求上下分站的水頭之差在20米以上，經(jīng)過調(diào)整機(jī)組臺數(shù)后，每分站的額定流量應(yīng)≤未分站〔9〕的額定流量，〔9〕分站與水泵站〔10〕須留有備用容量，其余參數(shù)不變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的集成水電站，其特征在于必須有上池〔11〕作位能，其上池類型有T式人工上池〔11〕、〔12〕，成圓(棱)錐(臺)體形狀，上大下小，直徑不限，以利于施工與安裝為妥，V、S、D、W、L式集成電站上池應(yīng)就地利用水庫(江河湖海)等位能，均以地殼與水位〔19〕穩(wěn)定為宜，J式是以高水頭水庫為位能的一種不要下池與水泵站的集成水電站。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的集成水電站，其特征在于底部一般有下池〔20〕，下池容量以末分站〔9〕一小時(shí)的額定流量為宜，下池容量小或無下池的，必須有水泵或水泵水輪機(jī)組〔14〕直接從上池池底〔12〕或末分站〔9〕尾水口〔15〕抽水循環(huán)，下池〔20〕宜可分段落閘，便于排水后機(jī)械化去淤，J式集成電站的下池是下游河道，部分L式集成電站的末分站是直接抽取上分站尾水的水泵站，即下池就是上池。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的集成水電站，其特征在于〔1〕至〔9〕分站的設(shè)計(jì)水頭〔19〕集中重合于上池〔11〕、錐池〔12〕中，其調(diào)節(jié)方式為上池〔11〕、錐池〔12〕的水進(jìn)入壓力墜洞〔17〕，再與水泵出水壓力鋼管〔18〕形成上下對流、數(shù)站同時(shí)多層次吞吐出力發(fā)電、時(shí)時(shí)循環(huán)的格局，J式集成電站數(shù)站同時(shí)取水發(fā)電，末分站一口朝下游河道棄水，J式集成電站仍然依靠太陽年調(diào)節(jié)循環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的集成水電站，其特征在于各分站〔1〕至〔10〕廠房及其他地下建筑，澆筑在多層次扇面墜洞中或梯級壩體內(nèi)，均以上下分站不垂合為宜，主廠房〔1〕至〔10〕以接近上池池體而不受其張力影響為妥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的集成水電站，其特征在于〔1〕至〔9〕分站壓力墜洞〔17〕設(shè)有深式進(jìn)、出水口池壁閘閥室〔16〕、機(jī)組岔道壓力鋼管〔17〕設(shè)有閘閥〔22〕、〔9〕分站設(shè)有尾水管調(diào)壓室〔23〕、水泵出水壓力鋼管〔18〕設(shè)有自動三級閘閥〔21〕。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的集成水電站，其特征在于各機(jī)組〔14〕轉(zhuǎn)輪出口有一直錐形尾水管〔24〕，各機(jī)組尾水并聯(lián)后(或單獨(dú))，壓力墜洞〔17〕直向(斜向)下延伸至下站取水口〔13〕，尾水管〔24〕、取水口〔13〕等處設(shè)有進(jìn)氣孔〔27〕。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9所述的集成水電站，其特征在于〔1〕分站設(shè)有客水取水口〔25〕，便于隨時(shí)補(bǔ)充水量以穩(wěn)定設(shè)計(jì)水頭〔19〕，客水〔25〕豐富的集成水電站抽水循環(huán)為配水棄水，建有制H2制O2，供水調(diào)水等配套設(shè)施。
全文摘要
本發(fā)明是集成水力發(fā)電站，它是以地殼穩(wěn)定的水源為位能，按設(shè)計(jì)型式從上至下梯級地集合數(shù)座常規(guī)水電分站，進(jìn)水漸變管(池)將各分站聯(lián)結(jié)起來，形成水龍串入、數(shù)站同時(shí)吞吐發(fā)電、底部水泵站配水棄水之無限循環(huán)。其容量為數(shù)座規(guī)模相等的常規(guī)水電站常年豐水發(fā)電量之和或與其水泵站耗電量之差。
文檔編號F03B13/06GK1040251SQ8910224
公開日1990年3月7日 申請日期1989年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月8日
發(fā)明者丁華清 申請人:丁華清