一種低流速水力發(fā)電系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種低流速水力發(fā)電系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國土地遼闊、河流分布廣、流經(jīng)線路長，沿東南海面海岸有洋流，蘊(yùn)藏著非常巨大的能量，而我們目前能夠利用的能量卻很少。以長江為例來作一個(gè)簡單計(jì)算:取流速V =2m/s,流量m = 900億噸(按3000公里長、流量30000m3/s計(jì)算)，發(fā)電功率為1.8億Mw，按1%的利用率，其理論發(fā)電功率為18萬萬Kw，而其實(shí)際發(fā)電裝機(jī)總量僅為1820萬Kw。另外還有很多支流也蘊(yùn)藏有巨大的能量。如果都能開發(fā)利用的話，就相當(dāng)于增加了幾十上百個(gè)三峽電站。我國就不需要建核電站和火電站了。
[0003]由于目前水力發(fā)電設(shè)備普遍采用水輪機(jī)，要靠較高的水頭來提供較大的水流沖擊力，需要建壩截流。這樣，首先可能影響生態(tài)環(huán)境，其次影響通航，影響人類生活。同時(shí)建壩截流需要上下游地勢達(dá)到一定高度差，不能隨意建設(shè)。
[0004]還有一種大轉(zhuǎn)盤式的水車可以用于江河水流發(fā)電，但只能在河流的表面運(yùn)行，而且所占空間較大，不宜大規(guī)模建發(fā)電站。
[0005]與本發(fā)明專利類似的“水流發(fā)電船及其電站”(專利號(hào)200710120011.3)發(fā)明專利的取力方式一致，但由于該發(fā)明設(shè)置了導(dǎo)軌，不但影響水流還增加了阻力，另外一方面是船用作浮體阻力相對(duì)較大，串聯(lián)水力板的阻力更大，如果要建大型發(fā)電站，就不能用錨鏈錨索了，安全性不可靠。
[0006]此外，與本發(fā)明專利類似的“江河水流及海洋洋流發(fā)電系統(tǒng)”(專利號(hào)201120196017.0)使水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。但此種方式由于水的流速不穩(wěn)定，不能保證發(fā)出的電是恒定的，因而不能滿足國家電網(wǎng)使用要求。
[0007]近來由于日本海地震海嘯引起核電站爆炸導(dǎo)致核泄漏，使人類陷入到可怕的核危機(jī)之中，尋找利用安全環(huán)保型新能源勢在必行，本發(fā)明可以為人類提供安全環(huán)保可再生的新能源。陸地可用河流發(fā)電，海洋可用洋流發(fā)電，再配合風(fēng)力發(fā)電、海浪發(fā)電，完全可以滿足人類需要，而且相對(duì)核電站成本還要低很多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種低流速水力發(fā)電系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)采用了串聯(lián)式帆板裝置隨水流運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)包括多個(gè)帆板串聯(lián)成一個(gè)環(huán)形鏈狀，繞過主軸和后軸，由浮動(dòng)平臺(tái)支承全部系統(tǒng)重量。改變帆板的數(shù)量能調(diào)節(jié)系統(tǒng)獲取水能量的大小，帆板將獲取的能量傳遞給主動(dòng)輪軸，主動(dòng)輪軸通過增速裝置帶動(dòng)空氣壓縮裝置對(duì)高壓容器式的固定浮動(dòng)平臺(tái)充壓力空氣，最后由壓力空氣驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。其技術(shù)方案如下:
[0009]一種低流速水力發(fā)電系統(tǒng)，包括高壓容器式的固定浮動(dòng)平臺(tái)1、泄壓安全控制裝置
2、氣壓減壓裝置3、串聯(lián)式帆板轉(zhuǎn)動(dòng)裝置4、主動(dòng)輪軸5、增速裝置6、空氣壓縮裝置7、氣動(dòng)馬達(dá)8、發(fā)電機(jī)組9、配重裝置10、從動(dòng)輪軸11及固定連接氣管12，沉入水中的串聯(lián)式帆板轉(zhuǎn)動(dòng)裝置4在水流的作用下帶動(dòng)主動(dòng)輪軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，低速轉(zhuǎn)動(dòng)的主動(dòng)輪軸5經(jīng)增速裝置6變速后驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置7對(duì)高壓容器式的固定浮動(dòng)平臺(tái)I泵入壓縮空氣，經(jīng)氣壓減壓裝置3減壓后具有一定壓力和流量的壓力空氣驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)8平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組9以3000r/min的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電，整個(gè)系統(tǒng)安裝在高壓容器式的固定浮動(dòng)平臺(tái)I上。
[0010]優(yōu)選地，所述高壓容器式的固定浮動(dòng)平臺(tái)I是一個(gè)浮箱式中空的高壓容器。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述氣動(dòng)馬達(dá)8為定量馬達(dá)，通過減壓裝置控制氣壓輸出的壓力和流量。
[0012]一種低流速水力發(fā)電方法，包括以下步驟:
[0013]第一步:在江河流域中的合適位置定位固定浮動(dòng)平臺(tái)I并拼裝固定連接氣管12，確定帆板數(shù)量后在固定浮動(dòng)平臺(tái)I上組裝串聯(lián)式帆板轉(zhuǎn)動(dòng)裝置4、主動(dòng)輪軸5和從動(dòng)輪軸11，同時(shí)將增速裝置6、空氣壓縮裝置7、泄壓安全控制裝置2、氣壓減壓裝置3、氣動(dòng)馬達(dá)8、發(fā)電機(jī)組9、配重裝置10裝配好，保證設(shè)備在水域中的安全、可靠、平穩(wěn)工作；
[0014]第二步:通過不穩(wěn)定、低流速的水流帶動(dòng)浸入在其中的帆板繞主動(dòng)輪軸5和從動(dòng)輪軸11運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)變；
[0015]第三步:轉(zhuǎn)動(dòng)的主動(dòng)輪軸5經(jīng)過增速裝置6增速后，驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置7對(duì)高壓容器式的固定浮動(dòng)平臺(tái)I充入壓縮空氣，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝鈮毫δ?，泄壓安全控制裝置2能保證高壓容器式的固定浮動(dòng)平臺(tái)I中的壓力空氣的安全；
[0016]第四步:儲(chǔ)存在高壓容器式的固定浮動(dòng)平臺(tái)I中的高壓氣體經(jīng)氣壓減壓裝置3減壓后，輸出穩(wěn)定壓力和流量的壓力氣體驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)8平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，又將空氣壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的機(jī)械能；
[0017]第五步:氣動(dòng)馬達(dá)8帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組9以3000r/min的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)出頻率為50Hz的電能，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)變，滿足國家電網(wǎng)使用要求。
[0018]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低廉、安全環(huán)保，不需攔河建壩，不需要移民征地、對(duì)航道和生態(tài)環(huán)境都沒有影響。本發(fā)明可廣泛用江河洋流的各個(gè)區(qū)段。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明一種低流速水力發(fā)電系統(tǒng)及方法的主視圖；
[0020]圖2是本發(fā)明一種低流速水力發(fā)電系統(tǒng)及方法的俯視圖；
[0021]圖3是串聯(lián)式帆板轉(zhuǎn)動(dòng)系結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0023]為解決傳統(tǒng)水力發(fā)電的局限問題，本發(fā)明提出的原理為:水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、然后轉(zhuǎn)化為壓力能、最后轉(zhuǎn)化為電能。
[0024]為解決傳統(tǒng)水力發(fā)電的局限問題，本發(fā)明提出的方案為:采用串聯(lián)式帆板裝置隨水流運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)主動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。其特征在于:整個(gè)系統(tǒng)包括多個(gè)帆板串聯(lián)成一個(gè)環(huán)形鏈狀，繞過主動(dòng)轉(zhuǎn)軸和從動(dòng)轉(zhuǎn)軸，由高壓容器式的固定浮動(dòng)平臺(tái)支承全部系統(tǒng)重量，串聯(lián)式帆板將獲取的水能量傳遞給主動(dòng)轉(zhuǎn)軸。由于水的流速很低，主動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的速度較慢，因此通過增速裝置，驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置工作，將空氣壓縮至高壓容器式的固定浮動(dòng)平臺(tái)形成壓力空氣。高壓空氣經(jīng)過減壓后驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，最后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
[0025]所述串聯(lián)式帆板是由帆板、連接桿和連接銷等組成，帆板可留孔有利于水流穩(wěn)定，可在帆板上安裝浮漂來承擔(dān)部分帆板重量，使帆板的視比重在1.2?1.5之間，有利于帆板均勻運(yùn)動(dòng)。帆板由高強(qiáng)度輕質(zhì)材料制成。
[0026]所述主、從動(dòng)轉(zhuǎn)軸一個(gè)是傳力裝置，一個(gè)是轉(zhuǎn)向裝置，與輔助升降裝置連接控制帆板串聯(lián)組的入水長度，河流流速過大時(shí)適當(dāng)減少帆板的入水?dāng)?shù)量，河流流速偏低時(shí)增加帆板的入水?dāng)?shù)量，控制水能量取舍的大小。
[0027]所述高壓容器式的固定浮動(dòng)平臺(tái)是一個(gè)浮箱式中空的高壓容器。通過定位和錨固形成的水面平臺(tái)，也可采用基礎(chǔ)埋置于河床、立柱伸出水面的固定平臺(tái)代替浮式平臺(tái)。為保證工作的安全與穩(wěn)定性，當(dāng)充壓空氣的壓力超過高壓容器式固定浮動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)壓力時(shí)，采用泄壓裝置自動(dòng)泄壓。浮動(dòng)平臺(tái)內(nèi)部容積的大小可根據(jù)實(shí)際情況確定，以滿足連續(xù)穩(wěn)定供壓力空氣的需要。
[0028]所述氣動(dòng)馬達(dá)為定量馬達(dá)，通過減壓裝置控制氣壓輸出的壓力和流量，保證馬達(dá)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組的始終以3000r/min的速度運(yùn)行，發(fā)出的電符合國家電網(wǎng)的使