一种水能综合发电系统及其方法技术方案

本发明专利技术属于水能发电技术领域，涉及到一种水能综合发电系统及其方法。本发明专利技术能够相对增大了单位水的位势能，提高了水的位势能转变为电能过程中能量转换率及能量综合利用率。本发明专利技术在利用水的位势能转变为水轮机动能，再以水轮机为动力带动发电机产生电能的过程中，同时将水的位势能转变为空气能，利用空气能转变为汽轮机动能，再以汽轮机为动力带动发电机产生电能。水的位势能在转变为水轮机机械能的同时，水的位势能同时转变为空气能，空气能转变为汽轮机机械能，水轮机及汽轮机的机械能共同转变为电能。并且水的位势能转变为空气能的过程不影响水的位势能转变为水轮机的机械能，同时能够相对增大进行能量转换的水的位势能。

【技术实现步骤摘要】
一种水能综合发电系统及其方法
本专利技术属于水能发电
，涉及到一种提高水能发电的能量转换率及能量综合利用率的发电系统。
技术介绍
目前，常规的水能发电主要是利用河流、湖泊等位于高处具有位势能的水流至低处，将其所蓄含的位势能转变为水轮机动能，再以水轮机为动力推动发电机产生电能。既是水的位能转变为机械能，再转变为电能的过程。在水能发电的过程中，水的位势能转变为机械能以及机械能转变为电能会产生较大的能量损失，水能发电的能量转换率及水能的能量利用率偏低。随着科技的进步，常规水能发电的技术日益成熟，很大程度上减少了水能发电各个环节的能量损失，但是常规水能发电的能量损失无法彻底消除。专利《一种水能综合发电系统》(专利号：201110247514.3)给出了一种能够提高水能发电的能量转换率及能量利用率的方法及装置，一定程度解决了常规水能发电存在的能量转换率及能量利用率不高的问题，但并没有使水能得到最大程度的有效利用。同时，提高作为可再生清洁能源的水能的综合利用率，对于满足人类社会越来越大的能源需求、缓解世界范围内不可再生能源的日益减少的现状以及减轻使用化石能源过程中产生的污染具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种水能综合发电系统，提高水能发电过程中水能的能量转换率从而提高水能的能量综合利用率。本专利技术实现其技术问题所采用的技术方案是：该水能综合发电系统包括压力容器和与其配套的进水发电部分、压力容器内部发电部分、排水发电部分、储能装置发电部分和压缩空气发电部分。进水发电部分由进水管道、水轮机、发电机组成，压力容器内部发电部分由压力容器内部水轮机和发电机组成，排水发电部分由排水管道、水轮机和发电机组成，储能装置发电部分由压水管道、回水管道、水轮机和发电机组成，压缩空气发电部分由进气管、排气管、汽轮机和发电机组成。压力容器设置在具有位势能水附近，压力容器垂直方向中间部位边缘位置安装有进水管道和排水管道，分别与水轮发电机连接，进水管道将有位势能水引入压力容器内，排水管道将压力容器内水排出；压力容器内部中间部位中心位置安装水轮发电机；压力容器顶部安装排气管和进气管，分别与汽轮发电机连接；压力容器下部安装储能装置，水进入压力容器时储能装置储存能量，水排出压力容器时储能装置释放能量。压力容器顶部与有位势能水的水位面平齐或高于该水位，压力容器底部位置以密闭压力容器进水进程水上升至最高水位时储能装置下降至最低位置为准；压力容器进水管道一端引自拦河坝内，末端引至压力容器中间边缘位置；压力容器排水管道一端引自压力容器中间边缘位置，与压力容器进水管道相对应，末端引至压力容器外，压力容器排水管道水平或下倾安装，以其末端能够自流排水为准。系统运行时，首先关闭压力容器排水管道，关闭压力容器进气管及排气管，打开压力容器进水管道，开始压力容器进水进程，将有位势能的水通过进水管道引入该压力容器内，并通过进水水轮机带动进水发电机工作发电。水进入压力容器时产生按一定方向流动的旋转水流，旋转水流通过压力容器内部水轮机带动压力容器内部发电机工作发电。水在进入压力容器时在水的重力作用下，压迫储能装置自压力容器中间初始位置向下运行，储存能量。水在进入压力容器时对压力容器内空气进行压缩，当压力容器内气压升高至设定压力值时，打开排气管，压力容器内高压空气排出，通过排气汽轮机带动排气发电机工作发电。当压力容器内水上升至最高水位时，压力容器进水进程结束，储能装置下降至最低位置。关闭压力容器进水管道，关闭压力容器进气管及排气管，打开压力容器排水管道，开始压力容器排水进程，压力容器内的水通过排水管道排出，并通过排水水轮机带动排水发电机工作发电。排水时压力容器内产生与进水进程相同方向流动的旋转水流，该水流通过压力容器内部水轮机带动压力容器内部发电机工作发电。随着压力容器内水排出，压力容器内水量减少，储能装置释放能量向上运行。水在排出压力容器时对压力容器内空气进行负压缩，当压力容器内气压降低至设定压力值时，打开进气管路，外部空气进入压力容器内，通过进气汽轮机带动进气发电机工作发电。压力容器内部水全部排空时，压力容器排水进程结束，储能装置上升至压力容器中间初始位置。压力容器内部水排空时系统完成一个工作循环。通过一套或多套以上系统可以将水的位势能转变为电能。系统运行时压力容器进水进程产生的高压空气以及排水进程产生的负压空气可以用做发电或作为其它动力使用。本专利技术的效果和益处是提高了水的位势能转变为电能过程中能量转换率及能量综合利用率。本专利技术的方法及装置的水能发电是在利用水的位势能转变为水轮机动能，再以水轮机为动力带动发电机产生电能的过程中，同时将水的位势能转变为空气能，利用空气能转变为汽轮机动能，再以汽轮机为动力带动发电机产生电能。并且在进行能量转换过程中将一部分能量通过系统储能装置进行储存并释放。既是水的位势能在转变为水轮机机械能的同时，水的位势能同时转变为空气能，空气能转变为汽轮机机械能，水轮机及汽轮机的机械能共同转变为电能。因此本专利技术提高了水的位势能转变为电能的能量转换率从而提高了水的位势能的能量综合利用率。附图说明图1是本专利技术综合发电系统的纵剖面示意图。图2是图1的A-A剖视图。图3是图1的B-B剖视图。图4是本专利技术综合发电系统(双压力容器储能装置)纵剖面示意图。图5是图4的C-C剖视图。图6是图4的D-D剖视图。图7是图4本专利技术综合发电系统的双压力容器装置纵剖面示意图。图8是图7的E-E剖视图。图中：101拦河坝；102水位线；201压力容器；202储能压力容器；203储能器；204活塞；205压力容器内旋转水流；206储能压力容器内旋转水流；301进水管道；302排水管道；303压水管道；304回水管道；305进水阀门；306排水阀门；307压水阀门；308回水阀门；309进水水轮机；310排水水轮机；311压水水轮机；312回水水轮机；313进水发电机；314排水发电机；315压水发电机；316回水发电机；317压力容器内部水轮机；318储能压力容器内部水轮机；319压力容器内部发电机；320储能压力容器内部发电机；401排气管；402进气管；403储能器排气管；404储能器进气管；405排气阀门；406进气阀门；407储能器排气阀门；408储能器进气阀门；409排气汽轮机；410进气汽轮机；411储能器排气汽轮机；412储能器进气汽轮机；413排气发电机；414进气发电机；415储能器排气发电机；416储能器进气发电机。具体实施方式以下结合技术方案和附图详细叙述本专利技术的具体实施方式。在图1、图2及图3中，系统储能装置为一般设置。压力容器201与储能器203、活塞204组成系统一般储能装置，活塞204原始位置在压力容器201中间(稍偏下)位置，储能器203可以是机械式、液压式、气压式、电子式或其它方式；水进入压力容器201时储能装置储存能量，水排出压力容器201时储能装置释放能量。压力容器201的顶部与有位势能水的水位线102平齐，压力容器201底部位置以压力容器201进水过程结束水上升至最高水位时活塞204下降至最低位置为准。压力容器201中间部位边缘位置安装有进水管道301和排水管道302；压力容器进水管道301一端引自拦河坝内，末端引至压力容器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水能综合发电系统，包括至少一个水能综合发电装置，其特征在于，该水能综合发电系统包括压力容器和与其配套的进水发电部分、压力容器内部发电部分、排水发电部分、储能装置发电部分和压缩空气发电部分；进水发电部分由进水管道、水轮机、发电机组成，压力容器内部发电部分由压力容器内部水轮机和发电机组成，排水发电部分由排水管道、水轮机和发电机组成，储能装置发电部分由压水管道、回水管道、水轮机和发电机组成，压缩空气发电部分由进气管、排气管、汽轮机和发电机组成；压力容器设置在具有位势能水附近，压力容器垂直方向中间部位边缘位置安装有进水管道和排水管道，分别与水轮发电机连接，进水管道将有位势能水引入压力容器内，排水管道将压力容器内水排出；压力容器内部中间部位中心位置安装水轮发电机；压力容器顶部安装排气管和进气管，分别与汽轮发电机连接；压力容器下部安装储能装置，水进入压力容器时储能装置储存能量，水排出压力容器时储能装置释放能量；压力容器顶部与有位势能水的水位面平齐或高于该水位，压力容器底部位置以密闭压力容器进水进程水上升至最高水位时储能装置下降至最低位置为准；压力容器进水管道一端引自拦河坝内，末端引至压力容器中间边缘位置；压力容器排水管道一端引自压力容器中间边缘位置，与压力容器进水管道相对应，末端引至压力容器外，压力容器排水管道水平或下倾安装，以其末端能够自流排水为准。...

【技术特征摘要】
1.一种水能综合发电系统，包括至少一个水能综合发电装置，其特征在于，该水能综合发电系统包括压力容器和与其配套的进水发电部分、压力容器内部发电部分、排水发电部分、储能装置发电部分和压缩空气发电部分；进水发电部分由进水管道、水轮机、发电机组成，压力容器内部发电部分由压力容器内部水轮机和发电机组成，排水发电部分由排水管道、水轮机和发电机组成，储能装置发电部分由压水管道、回水管道、水轮机和发电机组成，压缩空气发电部分由进气管、排气管、汽轮机和发电机组成；压力容器设置在具有位势能水附近，压力容器垂直方向中间部位边缘位置安装有进水管道和排水管道，分别与水轮发电机连接，进水管道将有位势能水引入压力容器内，排水管道将压力容器内水排出；压力容器内部中间部位中心位置安装水轮发电机；压力容器顶部安装排气管和进气管，分别与汽轮发电机连接；压力容器进水管道一端引自拦河坝内，末端引至压力容器中间边缘位置；压力容器排水管道一端引自压力容器中间边缘位置，与压力容器进水管道相对应，末端引至压力容器外，压力容器排水管道水平或下倾安装，以其末端能够自流排水为准；储能装置为双压力容器储能装置；压力容器与储能压力容器尺寸相同，压力容器及储能压力容器的顶部与有位势能水的水位线平齐或高于该水位线，压力容器及储能压力容器的高度为压力容器进水管道所在的位置至压力容器顶部位置高度的二倍，进水管道所在的位置将压力容器分为上下两部分；压力容器、储能压力容器及连接两个压力容器的压水管道、压水阀门、回水管道、回水阀门组成系统的双压力容器储能装置；水进入压力容器时储能压力容器储存能量，水排出压力容器时储能压力容器释放能量。2.一种水能综合发电系统，其特征在于，该水能综合发电系统包括压力容器和与其配套的进水发电部分、压力容器内部发电部分、排水发电部分、储能装置发电部分和压缩空气发电部分；进水发电部分由进水管道、水轮机、发电机组成，压力容器内部发电部分由压力容器内部水轮机和发电机组成，排水发电部分由排水管道、水轮机和发电机组成，压缩空气发电部分由进气管、排气管、汽轮机和发电机组成；压力容器设置在具有位势能水附近，压力容器垂直方向中间部位边缘位置安装有进水管道和排水管道，分别与水轮发电机连接，进水管道将有位势能水引入压力容器内，排水管道将压力容器内水排出；压力容器内部中间部位中心位置安装水轮发电机；压力容器顶部安装排气管和进气管，分别与汽轮发电机连接；压力容器下部安装储能装置，水进入压力容器时储能装置储存能量，水排出压力容器时储能装置释放能量；压力容器顶部与有位势能水的水位面平齐或高于该水位，压力容器底部位置以密闭压力容器进水进程水上升至最高水位时储能装置下降至最低位置为准；压力容器进水管道一端引自拦河坝内，末端引至压力容器中间边缘位置；压力容器排水管道一端引自压力容器中间边缘位置，与压力容器进水管道相对应，末端引至压力容器外，压力容器排水管道水平或下倾安装，以其末端能够自流排水为准；储能装置位于压力容器下部，活塞原始位置在压力容器中间偏下位置，储能压力容器是机械式、液压式、气压式或电子式。3.利用权利要求1所述水能综合发电系统的方法，其特征在于如下步骤，系统运行时，首先关闭排水阀门，关闭排气阀门及进气阀门，关闭储能器排气阀门及储能器进气阀门，关闭回水阀门，打开进水阀门，打开压水阀门，将拦河坝内水通过进水管道引入压力容器，开始压力容器进水进程；水进入压力容器同时将水通过压水管道压入储能压力容器储存能量；进水水流通过进水水轮机带动进水发电机工作发电，压水水流通过压水水轮机带动压水发电机工作发电；水进入压力容器时产生按一定方向流动的旋转水流，旋转水流通过压力容器内部水轮机带动压力容器内部...

【专利技术属性】
技术研发人员：于俊涛，
申请(专利权)人：大连天润能源技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21