專利名稱：雙庫自調(diào)節(jié)潮汐能發(fā)電方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于潮汐能發(fā)電領(lǐng)域，特別是一種雙庫自調(diào)節(jié)潮汐能發(fā)電方法及其 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源危機與環(huán)境污染已成為人類發(fā)展面對的重大問題，發(fā)展清潔的可再生 能源為世界各國所共識。潮汐能以其可再生性、巨大的蘊藏量和良好的環(huán)保效 應(yīng)成為未來最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色能源之一，潮汐發(fā)電是當(dāng)前潮汐能利用的主要 方式。由于潮汐能轉(zhuǎn)換成電能的轉(zhuǎn)換效率低和電站水庫的泥沙淤積等問題導(dǎo)致 潮汐電站一次性投資大，經(jīng)濟(jì)效益不高，從而影響了潮汐能發(fā)電的應(yīng)用規(guī)模。
潮汐電站主要有單庫單向式、單庫雙向式和雙庫單向式三種類型，最早出
現(xiàn)的單庫單向式電站結(jié)構(gòu)簡單、投資少，但不能連續(xù)發(fā)電(日均發(fā)電10-12h)， 潮汐能利用效率低(電站效率僅為22%)，這種型式的電站已經(jīng)逐漸被放棄；其 后出現(xiàn)的單庫雙向式電站可以實現(xiàn)部分連續(xù)發(fā)電(日均發(fā)電16-20h)，只在水庫 內(nèi)外水位相同的平潮時才不能發(fā)電，目前規(guī)劃建設(shè)的潮汐電站大多采用這種型 式，但這種電站廠房和機組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對水輪發(fā)電機組設(shè)計參數(shù)有很高要求； 而最近出現(xiàn)的雙庫單向式電站基本可以實現(xiàn)全日連續(xù)發(fā)電，由于它最符合水電 站的原理使得引入成熟的水力發(fā)電技術(shù)成為可能，開始得到研究人員的青睞， 其缺點是降低了水輪機的工作水頭，潮汐能利用率沒有真正發(fā)揮出來，此外由 于現(xiàn)有技術(shù)條件的限制導(dǎo)致水輪發(fā)電機組運行工況復(fù)雜，雖然如此，這種類型 的潮汐電站卻是今后研究發(fā)展的主要方向，據(jù)有關(guān)學(xué)者指出這種新型的潮汐 電站開發(fā)模式將使潮汐能開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性、電能質(zhì)量的可控性、資源開發(fā)的拓展 性具備了大規(guī)模市場開發(fā)的商業(yè)價值。需要指出的是，以上三種類型的潮汐電 站目前還都沒有考慮水庫的泥沙控制問題，由于近海潮汐挾帶大量的泥沙，泥 沙進(jìn)入水庫會導(dǎo)致水庫淤積減小水庫的有效庫容和磨損水輪機，對電站的使用 壽命有著致命的影響，這點往往被研究人員所忽視。即使是在常規(guī)水電站設(shè)計 中，保證發(fā)電機組出力、控制入庫泥沙也是兩個關(guān)鍵性的問題。所以，發(fā)展雙 庫單向式潮汐電站發(fā)電技術(shù)，提高其工作水頭、控制入庫泥沙，是今后潮汐能 發(fā)電技術(shù)的主要研究趨勢。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙庫自調(diào)節(jié)潮汐能發(fā)電方 法及其系統(tǒng)。
雙庫自調(diào)節(jié)潮汐能發(fā)電方法是當(dāng)潮位高于上水庫水位時，上水庫進(jìn)水閘 門自動打開，上水庫充分納潮，上水庫進(jìn)水閘門阻擋潮水挾帶的部分泥沙，并 對上水庫進(jìn)水閘門后的部分淤沙進(jìn)行沖刷，當(dāng)潮位低于上水庫水位時，上水庫 進(jìn)水閘門自動關(guān)閉，保持上水庫水位，當(dāng)潮位低于下水庫水位時，下水庫出水 閘門自動打開，下水庫充分泄水，下水庫出水閘門拉動并排出下水庫的部分淤 沙，當(dāng)潮位高于下水庫水位時，下水庫出水閘門自動關(guān)閉，保持上下水庫水位 差，通過上下水庫水位的自動和自適應(yīng)調(diào)節(jié)實現(xiàn)水輪發(fā)電機組全天候24小時連 續(xù)發(fā)電，并控制入庫泥沙。
雙庫自調(diào)節(jié)潮汐能發(fā)電系統(tǒng)包括上水庫進(jìn)水閘門、上水庫、壓力管道、 水輪發(fā)電機組、下水庫、下水庫出水閘門，上水庫設(shè)有上水庫進(jìn)水閘門，下水 庫設(shè)有下水庫出水閘門，上水庫與下水庫通過壓力管道相連接，在壓力管道上 設(shè)有水輪發(fā)電機組。
所述的上水庫進(jìn)水閘門采用半開頂軸式水力自控閘門。
所述的下水庫出水閘門采用全開頂軸式水力自控閘門。
本發(fā)明是將水庫的控制閘門設(shè)計成頂軸式水力自控閘門，其中半開頂軸式 水力自控閘門具有適時充分引水并適時自動關(guān)閉以保持上水庫庫水位的作用， 還具有擋沙和閘下沖淤等功能，全開頂軸式水力自控閘門具有適時充分泄水并 適時自動關(guān)閉以保持上下水庫水位差的作用，還具有拉沙功能，及時排除下水 庫的淤沙。
本發(fā)明能控制入庫泥沙，巧妙地運用潮汐自然變化規(guī)律充分保持潮汐電站 的工作水頭，此外除了利用潮汐原有的勢能還能借助閘門自重將潮汐的部分動 能轉(zhuǎn)化為發(fā)電勢能，顯著提高了潮汐能量轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明投資節(jié)省、環(huán)境友 好、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、工作壽命長，能適應(yīng)極端氣象條件和潮汐電站站址 的自然條件，實現(xiàn)全天候24小時連續(xù)發(fā)電，并保持很高的發(fā)電效率。


圖1是雙庫自調(diào)節(jié)潮汐能發(fā)電系統(tǒng)的平面示意圖
圖2是用于上水庫的半開頂軸式水力自控閘門示意圖 圖3是用于下水庫的全開頂軸式水力自控閘門示意圖
具體實施例方式
雙庫自調(diào)節(jié)潮汐能發(fā)電方法是當(dāng)潮位高于上水庫水位時，上水庫進(jìn)水閘門自動打開，上水庫充分納潮，上水庫進(jìn)水閘門阻擋潮水挾帶的部分泥沙，并 對上水庫進(jìn)水閘門后的部分淤沙進(jìn)行沖刷，當(dāng)潮位低于上水庫水位時，上水庫 進(jìn)水閘門自動關(guān)閉，保持上水庫水位，當(dāng)潮位低于下水庫水位時，下水庫出水 閘門自動打開，下水庫充分泄水，下水庫出水閘門拉動并排出下水庫的部分淤 沙，當(dāng)潮位高于下水庫水位時，下水庫出水閘門自動關(guān)閉，保持上下水庫水位
差，通過上下水庫水位的自動和自適應(yīng)調(diào)節(jié)實現(xiàn)水輪發(fā)電機組全天候24小時連 續(xù)發(fā)電，并控制入庫泥沙。
如圖1、 2、 3所示，雙庫自調(diào)節(jié)潮汐能發(fā)電系統(tǒng)包括上水庫進(jìn)水閘門、上 水庫、壓力管道、水輪發(fā)電機組、下水庫、下水庫出水閘門，上水庫設(shè)有上水 庫進(jìn)水閘門，下水庫設(shè)有下水庫出水閘門，上水庫與下水庫通過壓力管道相連 接，在壓力管道上設(shè)有水輪發(fā)電機組。
所述的上水庫進(jìn)水閘門采用半開頂軸式水力自控閘門。所述的下水庫出水 閘門采用全開頂軸式水力自控閘門。
本發(fā)明在海邊選擇適宜建設(shè)潮汐電站的地段，筑壩或圍堤建庫，通過在上 水庫蓄積潮水、并排泄下水庫尾水形成上下水庫水位落差以勢能推動水輪發(fā)電 機組發(fā)電。在實際運用中，可在上水庫進(jìn)水閘門和下水庫出水閘門的上下側(cè)分 別加設(shè)檢修閘門和事故閘門，以備電站非常規(guī)運用、緊急事故處理和電站檢修 之用。本發(fā)明的雙庫自調(diào)節(jié)潮汐能發(fā)電方法及其系統(tǒng)，它可以適應(yīng)潮汐變化的 自然規(guī)律，自動調(diào)節(jié)上下水庫水位，最大可能地提高水輪發(fā)電機組的工作水頭 以保證潮汐能的轉(zhuǎn)換效率，并通過擋沙、沖淤、拉沙三個環(huán)節(jié)來控制進(jìn)入電站 水庫的泥沙，從而延長潮汐電站的使用壽命。
權(quán)利要求
1、一種雙庫自調(diào)節(jié)潮汐能發(fā)電方法，其特征在于當(dāng)潮位高于上水庫水位時，上水庫進(jìn)水閘門自動打開，上水庫充分納潮，上水庫進(jìn)水閘門阻擋潮水挾帶的部分泥沙，并對上水庫進(jìn)水閘門后的部分淤沙進(jìn)行沖刷，當(dāng)潮位低于上水庫水位時，上水庫進(jìn)水閘門自動關(guān)閉，保持上水庫水位，當(dāng)潮位低于下水庫水位時，下水庫出水閘門自動打開，下水庫充分泄水，下水庫出水閘門拉動并排出下水庫的部分淤沙，當(dāng)潮位高于下水庫水位時，下水庫出水閘門自動關(guān)閉，保持上下水庫水位差，通過上下水庫水位的自動和自適應(yīng)調(diào)節(jié)實現(xiàn)水輪發(fā)電機組全天候24小時連續(xù)發(fā)電，并控制入庫泥沙。
2、 一種雙庫自調(diào)節(jié)潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括上水庫進(jìn)水閘門(1)、 上水庫(2)、壓力管道(3)、水輪發(fā)電機組(4)、下水庫(5)、下水庫出水閘 門(6)，上水庫(2)設(shè)有上水庫進(jìn)水閘門(1)，下水庫(5)設(shè)有下水庫出水 閘門(6)，上水庫(2)與下水庫(5)通過壓力管道(3)相連接，在壓力管道(3)上設(shè)有水輪發(fā)電機組(4)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙庫自調(diào)節(jié)潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所 述的上水庫進(jìn)水閘門(1)采用半開頂軸式水力自控閘門。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙庫自調(diào)節(jié)潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所 述的下水庫出水閘門(6)采用全開頂軸式水力自控閘門。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙庫自調(diào)節(jié)潮汐能發(fā)電方法及其系統(tǒng)。由上水庫進(jìn)水閘門、上水庫、壓力管道、水輪發(fā)電機組、下水庫、下水庫出水閘門組成潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，上水庫進(jìn)水閘門和下水庫出水閘門采用頂軸式水力自控閘門，這樣上水庫可以充分引進(jìn)潮水、下水庫可以充分排出電站尾水，并利用了潮汐的慣性升高與慣性降低，從而最大限度地保持水輪發(fā)電機組的工作水頭，有效地提高了潮汐能發(fā)電轉(zhuǎn)化效率，并解決潮汐電站水庫泥沙淤積等問題。與以往的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)類型相比，這種新型的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)具有能量轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、可全天候連續(xù)發(fā)電、投資節(jié)省等優(yōu)點，極具研究推廣價值。
文檔編號E02B9/08GK101314943SQ200810062950
公開日2008年12月3日 申請日期2008年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月14日
發(fā)明者徐錦才, 蕾 殷, 顧正華 申請人:浙江大學(xué)