【技术实现步骤摘要】
本技术涉及水力发电，具体涉及一种塔楼式水力循环发电系统。
技术介绍
1、全球变暖是人类的行为造成地球气候变化的后果。“碳”就是石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源。“碳”耗用得多，导致地球暖化的元凶“二氧化碳”也制造得多。随着人类的活动，全球变暖也在改变和影响着人们的生活方式，带来越来越多的问题。减少二氧化碳排放量的手段，一是碳封存，主要由土壤、森林和海洋等天然碳会吸收储存空气中的二氧化碳，人类所能做的是植树造林；二是碳抵消，通过投资开发可再生能源和低碳清洁技术，减少一个行业的二氧化碳排放量来抵消另一个行业的排放量，抵消量的计算单位是二氧化碳当量吨数。
2、随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，清洁能源的开发和利用成为了当今社会的重要课题。水能作为一种可再生、无污染的能源形式，具有丰富的资源分布和广泛的应用前景。传统的水力发电是一种常见的清洁能源发电方式，运行费用低，但传统的水力发电存在一些缺陷和不足，如枯水期发电量会大幅度减少，对水资源(河流、湖泊)的占用，山区等地形的限制，以及需要建设相应的引水渠道和大坝等设施，使得传统的水坝和水电站具有建设难度大、成本高昂、占地面积大、使用范围受限、生态环境破坏等问题。为此人们提出了一些新型的水力发电方式，如潮汐能发电、波浪能发电、水流能发电等。然而，这些方式依然存在一些技术难题，如设备成本高、运行不稳定、依赖地理环境等，这些都限制了水力发电技术的广泛应用。
技术实现思路
1、本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的
2、技术所采用的技术方案是：本技术包括塔楼主体、用于存储供发电的循环水的低位下储水池、用于蓄积具有重力势能的循环水的高位势能上储水池、用于将所述低位下储水池内的循环水泵送到所述高位势能上储水池内以形成水位差的抽水泵站、若干台水位差水轮发电机组、为所述抽水泵站提供维持工作所需电能的太阳能光伏发电装置和/或风力发电装置、以及电能存储装置，所述塔楼主体包括若干级不同高度的发电平台，所述水位差水轮发电机组布设于各所述发电平台上，一势能下水管路从所述高位势能上储水池引出，自上而下呈螺旋状分布逐级降低，最终通入到所述低位下储水池内，所述水位差水轮发电机组分别接入到所述势能下水管路中，以使循环水从所述高位势能上储水池自上而下流经各所述水位差水轮发电机组后回流到所述低位下储水池的过程中，在不同高度分别利用循环水的动能进行多级发电。
3、所述塔楼式水力循环发电系统还包括增压补水管路，所述增压补水管路从所述高位势能上储水池内引出并向下垂直分布，分别在各所述发电平台接入到各所述水位差水轮发电机组的进水口，以增强和补充循环水流动过程中的动能，所述增压补水管路上设有变频恒压水泵、电子压力调节阀，用于调节所述增压补水管路内的水流量和水压，实现对所述水位差水轮发电机组的转速、水流量及水流速的控制，所述电能存储装置为所述抽水泵站、所述变频恒压水泵及所述电子压力调节阀供电。
4、所述增压补水管路为一路或多路，就近接入到各所述水位差水轮发电机组的进水口。
5、所述水位差水轮发电机组包括依次连接的涡轮水轮机、用于保持转速稳定的惯性飞轮、增速变速器、励磁发电机。
6、所述涡轮水轮机采用管道式水力发电机或灯泡式全贯流发电机或混流式水力发电机。
7、所述塔楼主体为混凝土结构或钢结构或钢混结构的多层建筑。。
8、所述抽水泵站通过上水管路接入到所述高位势能上储水池内，所述上水管路上设有逆止阀。
9、所述抽水泵站采用自平衡多级离心泵组。
10、所述太阳能光伏发电装置采用bipv建筑光伏一体化装置，包括分布于所述高位势能上储水池顶部以及所述塔楼主体侧面墙壁上的光伏幕墙玻璃阵列。
11、所述风力发电装置设置于所述塔楼主体的顶部或附近。
12、所述塔楼式水力循环发电系统还包括能源管理系统，用于对所述太阳能光伏发电装置和/或所述风力发电装置、所述电能存储装置、所述水位差水轮发电机组的发电全流程进行监测和控制，根据电网的负荷需求控制所述水位差水轮发电机组的启停和并网，从而实现对水力循环发电系统的控制和管理，保证运行的稳定性和可靠性，并使风力发电、太阳能发电与水力循环发电耦合互补，为所述塔楼式水力循环发电系统内部设备供应电力，并实现水力循环发电系统的调峰调频。
13、本技术的有益效果是：由于本技术包括塔楼主体、用于存储供发电的循环水的低位下储水池、用于蓄积具有重力势能的循环水的高位势能上储水池、用于将所述低位下储水池内的循环水泵送到所述高位势能上储水池内以形成水位差的抽水泵站、若干台水位差水轮发电机组、为所述抽水泵站提供维持工作所需电能的太阳能光伏发电装置和/或风力发电装置、以及电能存储装置，所述塔楼主体包括若干级不同高度的发电平台，所述水位差水轮发电机组布设于各所述发电平台上，一势能下水管路从所述高位势能上储水池引出，自上而下呈螺旋状分布逐级降低，最终通入到所述低位下储水池内，所述水位差水轮发电机组分别接入到所述势能下水管路中，以使循环水从所述高位势能上储水池自上而下流经各所述水位差水轮发电机组后回流到所述低位下储水池的过程中，在不同高度分别利用循环水的动能进行多级发电；本技术克服了现有技术的缺陷和不足，提供了一种绿色环保的综合水力发电系统，基于抽水蓄能电站技术发展而来，其原理运用了质量保存法则、伯努利原理和流体的机械能守恒等物理学基础理论，依托人工智能、大数据等尖端技术，通过塔楼式的创新设计和智慧化技术与间歇性新能源(风电、光伏电)进行多能互补，兼具有传统水力发电和抽水蓄能发电的功能与特点，具有以下优点：(1)提高水力发电的效率，在传统的水力发电系统中，水流只能利用一次发电，而在本技术中，水流可以经过多次梯级利用，将水的落差势能进行多次梯级转换，从而充分利用水的动能，提高水力发电效率，实现了全程水力循环；(2)降低水力发电的投资建设成本，只需要建造塔楼建筑和水循环系统及少量附属设施，在塔楼主体内部安装水力发电设备，省去了传统水电站需要建造大坝、引水渠道等大型基础设施的问题，因此建设过程简单、灵活、占地面积小、灾害风险低，可以在不占用过多土地的情况下实现发电；(3)降低水力发电成本，本技术利用建筑纵向空间在塔楼主体内部每一层发电平台安装水力发电设备，通过将循环水从所述低位下储水池送到所述高位势能上储水池，一次储水可以根据发电平台实际层数提供多台发电机组做功循环发电，只需消耗水泵用电的成本，而传统的水力发电均采用横向空间并排安装发电机组，需要大量水源只做功一次推动水轮机本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种塔楼式水力循环发电系统，其特征在于：包括塔楼主体(100)、用于存储供发电的循环水的低位下储水池(1)、用于蓄积具有重力势能的循环水的高位势能上储水池(2)、用于将所述低位下储水池(1)内的循环水泵送到所述高位势能上储水池(2)内以形成水位差的抽水泵站(3)、若干台水位差水轮发电机组(4)、为所述抽水泵站(3)提供维持工作所需电能的太阳能光伏发电装置(7)和/或风力发电装置(9)、以及电能存储装置(90)，所述塔楼主体(100)包括若干级不同高度的发电平台(8)，所述水位差水轮发电机组(4)布设于各所述发电平台(8)上，一势能下水管路(10)从所述高位势能上储水池(2)引出，自上而下呈螺旋状分布逐级降低，最终通入到所述低位下储水池(1)内，所述水位差水轮发电机组(4)分别接入到所述势能下水管路(10)中，以使循环水从所述高位势能上储水池(2)自上而下流经各所述水位差水轮发电机组(4)后回流到所述低位下储水池(1)的过程中，在不同高度分别利用循环水的动能进行多级发电。
2.根据权利要求1所述的塔楼式水力循环发电系统，其特征在于：所述塔楼式水力循环发电系统还包括增
3.根据权利要求2所述的塔楼式水力循环发电系统，其特征在于：所述增压补水管路(20)为一路或多路，就近接入到各所述水位差水轮发电机组(4)的进水口。
4.根据权利要求1所述的塔楼式水力循环发电系统，其特征在于：所述水位差水轮发电机组(4)包括依次连接的涡轮水轮机(41)、用于保持转速稳定的惯性飞轮(42)、增速变速器(43)、励磁发电机(44)。
5.根据权利要求4所述的塔楼式水力循环发电系统，其特征在于：所述涡轮水轮机(41)采用管道式水力发电机或灯泡式全贯流发电机或混流式水力发电机。
6.根据权利要求1所述的塔楼式水力循环发电系统，其特征在于：所述塔楼主体(100)为混凝土结构或钢结构或钢混结构的多层建筑。
7.根据权利要求1所述的塔楼式水力循环发电系统，其特征在于：所述抽水泵站(3)通过上水管路(30)接入到所述高位势能上储水池(2)内，所述上水管路(30)上设有逆止阀(31)；所述抽水泵站(3)采用自平衡多级离心泵组。
8.根据权利要求1所述的塔楼式水力循环发电系统，其特征在于：所述太阳能光伏发电装置(7)采用BIPV建筑光伏一体化装置，包括分布于所述高位势能上储水池(2)顶部以及所述塔楼主体(100)侧面墙壁上的光伏幕墙玻璃阵列。
9.根据权利要求1所述的塔楼式水力循环发电系统，其特征在于：所述风力发电装置(9)设置于所述塔楼主体(100)的顶部或附近。
10.根据权利要求1所述的塔楼式水力循环发电系统，其特征在于：所述塔楼式水力循环发电系统还包括能源管理系统，用于对所述太阳能光伏发电装置(7)和/或所述风力发电装置(9)、所述电能存储装置(90)、所述水位差水轮发电机组(4)的发电全流程进行监测和控制，根据电网的负荷需求控制所述水位差水轮发电机组(4)的启停和并网，从而实现对水力循环发电系统的控制和管理，保证运行的稳定性和可靠性，并使风力发电、太阳能发电与水力循环发电耦合互补，为所述塔楼式水力循环发电系统内部设备供应电力，并实现水力循环发电系统的调峰调频。
...【技术特征摘要】
1.一种塔楼式水力循环发电系统，其特征在于：包括塔楼主体(100)、用于存储供发电的循环水的低位下储水池(1)、用于蓄积具有重力势能的循环水的高位势能上储水池(2)、用于将所述低位下储水池(1)内的循环水泵送到所述高位势能上储水池(2)内以形成水位差的抽水泵站(3)、若干台水位差水轮发电机组(4)、为所述抽水泵站(3)提供维持工作所需电能的太阳能光伏发电装置(7)和/或风力发电装置(9)、以及电能存储装置(90)，所述塔楼主体(100)包括若干级不同高度的发电平台(8)，所述水位差水轮发电机组(4)布设于各所述发电平台(8)上，一势能下水管路(10)从所述高位势能上储水池(2)引出，自上而下呈螺旋状分布逐级降低，最终通入到所述低位下储水池(1)内，所述水位差水轮发电机组(4)分别接入到所述势能下水管路(10)中，以使循环水从所述高位势能上储水池(2)自上而下流经各所述水位差水轮发电机组(4)后回流到所述低位下储水池(1)的过程中，在不同高度分别利用循环水的动能进行多级发电。
2.根据权利要求1所述的塔楼式水力循环发电系统，其特征在于：所述塔楼式水力循环发电系统还包括增压补水管路(20)，所述增压补水管路(20)从所述高位势能上储水池(2)内引出并向下垂直分布，分别在各所述发电平台(8)接入到各所述水位差水轮发电机组(4)的进水口，以增强和补充循环水流动过程中的动能，所述增压补水管路(20)上设有变频恒压水泵(5)、电子压力调节阀(6)，用于调节所述增压补水管路(20)内的水流量和水压，实现对所述水位差水轮发电机组(4)的转速、水流量及水流速的控制，所述电能存储装置(90)为所述抽水泵站(3)、所述变频恒压水泵(5)及所述电子压力调节阀(6)供电。
3.根据权利要求2所述的塔楼式水力循环发电系统，其特征在于：所述增压补水管路(20)为一路或多路，就近接入到各所述水位差水轮发电机组(4)的进...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂圣明，凌锋，刘爱华，胡永奇，刘延安，叶燕，
申请(专利权)人：中碳伟业投资有限责任公司，
类型：新型
国别省市：
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