一种基于双锚双导流板的江河水能发电站的制作方法

[0001][0003]
此种基于双锚双导流板的江河水能发电站可作为国家绿色能源水力发电分支的重要补充，由此引发的创新理念、建造概念、绿色前景，为能源再生提供了现实可能和广阔的想象空间。此方式区别于海上风力发电、海水潮汐能、海水波能、筑坝蓄水的势能发电模式，也区别于核电、火电、光电等发电模式，既有效弥补了海水潮汐间隙差及海上风力发电设备制作成本高、安装难度大、无风即无电的缺陷，也去除了海上波能发电量小的弊端，也规避了筑坝蓄水发电的规模大、造价高、效能低等缺陷，杜绝了核电可能的辐射隐患，也不会产生碳排放和光污染。江河高低落差形成水势动能驱动发电机转换为电能，多台套设备同时做功，能为国家电网提供强大电能，此项成果如果在我国大江大河适宜江河得到大规模运用，必将成为推动国家发展又一绿色动力源。


背景技术：

[0004]
现电力、能源等企业牢固树立“能源转型、绿色发展”理念，加大技术创新，推动能源电力从高碳向低碳，加快清洁能源替代石化能源的步伐，逐步形成绿色生产和消费方式。为发挥全民参与绿色能源建设良好愿望，本人结合长期从事海洋工程项目管理、基层调研以及深刻的专题思考，对一种双锚双导流驳船并利用江河水流动能发电的发电站提出发明创造。
[0005]
目前，绿色能源获取方式较为繁复多样，技术成熟度不一：大型风能发电装置制作运行成本高、技术要求高、安装维修难度大、见效周期长、对季节性迁徙的鸟类以及空域欲望强烈的雀鹰形成巨大且死亡屏障，且风力发电的电价高企，不被用户青睐。另一绿色能源太阳能发电装置的场地占用面积大，光能转成电能的能耗损失较大，对周边形成一定的光污染。在海洋波能发电方面，国内国外均进行了一定的尝试，主要是“机械式、气动式和液压式”三大类，但市场应用前景暗淡，未能大规模建设，仅停留在创意、实验阶段。
[0006]
本项发明技术也可以在大江大河已经建成启用的发电站下段河流进行大规模建设。如果已投产的水力发电站处于满负荷运作状态，其下泄水流会形成冲击势能，加之该河段自然落差形成的势能，可将水流流速推高9m/s米，能驱动直径4米的螺旋浆带动发电机产生500 千瓦功率，如果一个水能发电站同时安装20台套水流发电机，平均每小时能产生10000千瓦功率，以每度电0.46元计算，一个水能发电站每天可以节省110,400元人民币。以此推算，一个水能发电站全年可创造利润4029.6万元，投产4年即可收回建造成本。
[0007]
该项发明是对绿色再生能源的永续利用，动力源不会枯竭，虽然单个水能发电站的发电量在江河流水充沛和枯竭之间存在一定的季节性变化，如果选址适宜(地质条件、江河地势、流水流速、水位落差)，加之双导流板的水流增压作用，以及相隔一定距离布置数量较多的拖带式水能发电站(根据水流速度进行船体定位，两个水能发电站间距1海里为宜)，可以成倍数增加发电量，将多个水能发电站的电力调谐至统一参数，然后并入国家电网。如果较大规模应用此项技术，则可以产生不可估量的经济、社会效益，贡献我国大江大河的淡
水资源价值。


技术实现要素：

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一种基于双锚双导流板的江河水能发电站，其目的在于解决现有绿色能源永续利用问题的技术发明，是通过市场上各项所需成熟技术进行科学规划、创新合成、大规模使用，利用祖国大江大河取之不竭、用之不尽的强大水能高效转化为电能，通过电压、电流、电功率的合理调谐，将其汇入国家电网，为国家绿色能源建设提供动力保障。
[0009]
本实用双锚双导流板的江河水能发电站的工作原理是(简述)：江河水流通过导流板增压，将增大的水能驱动螺旋浆(螺旋轴)旋转，而驳船下部安装多组或矩阵式排列的螺旋桨(螺旋轴)，各自带动发电机产生强大电力，经过可控硅调谐和电控系统升压，汇入该该水能发电机总电路，最终由国家电网统一调配给用户。
[0010]
本实用双导流板的江河水能发电站所采取的技术方案是：四大系统，一是锚定装置，包括铁锚、铁链、锚标、铁锚引绳、卡环、锚机、导向轮、锚链压力传感器；二是水能发电系统，包括螺旋桨、螺旋轴、主轴、连接器、柔性连接头、发电机、变速齿轮箱、升压调谐控制系统、电控系统、高压传输线路、滑环套组；三是船体接驳操控系统，包括船体、配电室 (电控系统)、变压升压室、监控操作室、设备维修室、储藏室、生活区、压载舱室、船体左右侧拖轮靠泊梯。四是辅佐系统，包括水文气象检测系统、风力应急发电储能系统、小型塔吊、避雷装置、风向标、卫星天线、安全栏杆、舱室强制通风系统，数据传输系统、应急逃生系统(救生艇筏)、航标灯、雾灯、空域警示灯。
附图说明
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图1：一种基于双锚双导流板的江河水能发电站(俯视图)：该图为双导流板的江河水能发电站俯视图，主要系统分布：舶体前方为双导流装置、锚定装置；驳船甲板上为锚机、辅助系统、驳船操控系统；舶体内部为发电机组、可控硅系统等；舶体下部为螺旋浆(螺旋轴)。
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图2：一种基于双锚双导流板的江河水能发电站(侧视图) 。简明图注：此图为水能发电站测视图，水线上部操控室、锚机、主甲板、小型电吊等；船体内部为发电机组、压载舱、操作维修室；水线下部为导流板、螺旋浆(螺旋轴)等。
具体实施方式
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建造安装该双锚双导流板的江河水能发电站，应首先对我国大江大河进行水文地质条件调查，通晓国家有关规章制度和法律法规，对建造水能发电站进行可行性分析并出具报告，对分析报告进行桌面推演，取得数据后按照一定比例建造模型测得实际数据，并对各组成部分进行更改修正，以追求最佳设计。
[0019]
在国家大型水力发电站的下段，且不影响通航的河道，选取流速快、落差大、少流沙、地质条件稳定、水深适宜，无障碍物的河段，作为水能发电站的首选着床点。
[0020]
通过大型工作船，将此双锚双导流板的江河水能发电站牵引至着床点。
[0021]
将锚转移至抛锚船，将两只铁锚以十五度方向抛向前方河底，铁锚与船体抛锚孔同样成十五度角；启动锚机并收紧铁链；由工作船连接驳船尾部，加力至此水能发电站正常
工作时的五倍负荷，如出现走锚现象，则更换较大铁锚，以获得更大抓地力，满足五倍安全负载要求。
[0022]
对水能发电机组进行分别调试，试运行后通过电控系统进行内部并网，满足条件后并入外网 (国家电网)。


技术特征：
1.一种基于双锚双导流板的江河水能发电站(下文简称“水能发电站”)。该水能发电站其特征在于利用我国江河自然流动形成的势能、以及水电站发电后水流高低落差形成的剩余势能，通过发电站驳船两侧导流板进行势能强化，从而驱动发电机将江河水流的势能转变成电能进行发电；此种基于双锚双导流板的江河水能发电站可以简述为以矩阵式方式排列于船体底部的螺旋浆(螺旋轴)，在自然水流以及导流板增压的作用下强力旋转，并通过行星齿轮快速驱动发电机旋转发电，在电控系统调谐下，各发电机组并入国家电网；该水能发电站在江河上具有位置的相对稳固性、建造的便宜性以及可操控性，只要选址满足地理地质、水文气象、流量流速等条件，无论白天黑夜、春夏秋冬，由若干台套发电设备组成发电站(安装在驳船上)都会产生强大电流，通过电控系统与其它水能发电站的电力进行交汇，然后并入国家电网。2.根据权利要求1所述的水能发电站其特征在于：发电设备安装于驳船底部，由螺旋桨和螺旋轴两种方式(也可以两种方式叠加使用)，在江河流水形成的势能作用下驱动发电机旋转，产生600v交流电，经过安装于驳船的升压装置，调压至60kv(或国家电网主路电压)，通过电控系统并入国家电网，并将电能输送至用户。3.根据权利要求1所述的水能发电站：包括1.锚泊固定系统；2.导流增压系统；3.驳船船体(承载发电机及配电系统等)；4、高压输送电缆；5.配电系统；6.升压变压器；7.发电机；8.发电机驱动轴；9.螺旋浆(螺旋轴)等以及其它附属设施组成。4.根据权利要求1所述的由江河流水驱动螺旋浆(螺旋轴)，在水力发电站流水位差形成的势能以及导流板对水势的增压下，流水向下向前流动中产生一个非常大的势能，并带动发电机产生电能(多组或矩阵式布排的发电设备同时运行，可使电能成倍数递增，能大大提高该发电站的效益效能效果)，经过配电系统及变压器升压成60kv的输送电压，通过高压电缆输送至主电网，最终输出至用户。5.根据权利要求1所述的发电系统其特征在于：无论白天黑夜、春夏秋冬，承载着发电装置的驳船在两只铁锚固定下，会适度摆动，以最佳角度承接水流冲击，而在导流板的作用下，水流流速得到增强、水势得到强化，致使各发电机组处于满负荷电力输出状态。6.根据权利要求1所述的一种铁锚扎入江河泥底的驳船，共三种模式，其特征分别在于：1.驳船通过铁锚固定在江河某一个位置的水能发电站；2.单根圆柱状孔径3米以上，通过打桩船打入江河泥地深处的单点系泊，由此固定驳船的水能发电站；3.淘汰废弃的海上油田提供住宿后勤服务的钻井船，可保留升降功能、压载等部分功能，并增加水能发电机组等设施，可以再次使用的水能发电站。上述三种船体系泊定位方式可以一种方式成组使用，也可以多种方式综合使用。7.为增加船体的稳定性，可以采用双船体系统以及双锚锚定系统，亦可以通过河岸对驳船进行锚定。8.根据权利要求1所述的双导流板实为船体左右各连接一块带有弧度整块钢板，安装后与船体正前方形成三十度夹角，可以更大面积聚集水能水势，从而提高单体发电量。9.根据权利要求1所述的驳船其特征在于：船体分设若干舱室，按照功能分配，大部分为压载舱，舱室后部倒数第二排为若干个发电机舱室，分别凸出于舱室底部，发电机通过平行安装的连接轴连接大型叶轮(建造叶轮的技术要求可大大低于航行船舶所采用的叶轮)。船体尾部共安装同型叶轮若干。舱室后部倒数第三排为螺旋轴发电机系统，发电机通过万
向轴软性连接于螺旋轴(螺旋轴的长度、叶轮的直径)可根据叶轮发电机来匹配，以便电控系统进行适度微调即可电力组网。10.根据权利要求1所述的驳船甲板其特征在于：1.有人值守发电站：主甲板安装有配电室(电控系统)、变压升压室、监控操作室、设备维修室、水文气象室、储藏室、生活区、风力应急发电储能系统、小型塔吊(电吊)、避雷装置、风向标、卫星天线、安全栏杆、驳船左右侧拖轮靠泊梯、锚定系统、高强度舱室强制通风系统，数据传输系统、应急逃生系统(救生艇筏)。2.无人值守发电站：主甲板安装有配电室(电控系统)、变压升压室、维修休息室、风力应急发电储能系统、小型塔吊(电吊)、避雷装置、风向标、卫星天线、安全栏杆、驳船左右侧拖轮靠泊小平台、锚定系统、高强度舱室强制通风系统、应急逃生系统(救生筏)、数据传输系统。

技术总结
一种基于双锚双导流板的江河水能发电站，本发明是绿色能源装置，利用大江大河的天然水流移动形成的不竭动能(亦称“江河水能”)作为原始动力资源进行发电，采用双锚及锚链(固定装置及锚链)装置对驳船进行定位，江河流水由于位差形成势能并冲击螺旋桨(螺旋轴)，带动发电机旋转并转换为电能，经过电控系统调谐，汇聚多组或矩阵式安装的发电机共同的电能，形成600V三相电，并升压至60KV后，通过高压电缆汇入发电总场，最后并入国家电网并输送至用户。最后并入国家电网并输送至用户。最后并入国家电网并输送至用户。


技术研发人员：ꢀ(51)Int.Cl.F03B13/00
受保护的技术使用者：蒋金良
技术研发日：2021.05.27
技术公布日：2021/11/16