CN102797616A - 综合利用多种自然能实现全天候稳定供电的多功能独立电站 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种综合利用多种自然能实现全天候稳定供电的多功能独立电站，为解决海岛缺电问题，其包括一个建于高处的高位水库和通过下行管道与高位水库相连的水轮发电机组，将上下起伏波浪能转化为往复或者旋转机械能的波浪动力装置驱动水泵向高位水库输水；或者将风能转化为旋转机械能的风能动力装置驱动水泵向高位水库输水；或者将海岛水域、或者大陆沿海水域、或者内陆水域上下起伏波浪能转化为往复或者旋转机械能的波浪动力装置和将风能转化为旋转机械能的风能动力装置驱动水泵向高位水库输水。其具有运行成本低，寿命长，不受天气影响，能保证持续稳定供电，除能提供价格低的自然能网电外，还能联产淡水、氢气、氧气等多种海岛稀缺资源，为海洋保护和开发提供强大基础资源支持，还能在海岛、大陆沿海以外的其它内陆地表水源地推广应用的优点。
Description
技术领域
本发明涉及供电技术，特别是涉及一种综合利用多种自然能实现全天候稳定供电的多功能独立电站。
背景技术
海岛供电水平是制约海洋保护和开发的最重要因素之一，目前海岛供电方式主要有：1)大型岛屿自备经济实用的大型电厂，不存在供电问题；2)临近大陆或者有电厂大岛的海岛通过海底电缆接用大陆或者大岛的网电，也不存在供电问题；3)远离大陆或者大岛的中小型岛屿使用柴油发电机供电，供电成本太高，甚至于使“电”成为奢侈品，且受柴油供应水平严格制约；4)远离大陆或者大岛的中小型岛屿使用自然能转化电能装置再经蓄电池存储供电，投资成本高，蓄电池寿命短、且储电量有限，不能保证稳定和足负荷供电。
现有技术利用抽水蓄能电站对电网进行消峰平谷，即利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。又称蓄能式水电站。它可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力***的周波和电压，且宜为事故备用，还可提高***中火电站和核电站的效率。但是，这种技术只能是取自于电网用用于电网，不能脱离电网独立运行。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种运行成本低，且能保证供电的综合利用多种自然能实现全天候稳定供电的多功能独立电站。
为实现上述目的，本发明综合利用多种自然能实现全天候稳定供电的多功能独立电站(最主要是海岛独立电站)包括一个建于高处的高位水库和通过下行管道与高位水库相连的水轮发电机组，将海岛水域、或者大陆沿海水域、或者内陆水域上下起伏波浪能转化为往复或者旋转机械能的波浪动力装置驱动水泵向高位水库输水；或者将风能转化为旋转机械能的风能动力装置驱动水泵向高位水库输水；或者将海岛水域、或者大陆沿海水域、或者内陆水域上下起伏波浪能转化为往复或者旋转机械能的波浪动力装置和将风能转化为旋转机械能的风能动力装置驱动水泵向高位水库输水。如此设计，高位水库作为蓄能形式与现有的蓄电池储能相比，成本低，寿命长，只要库容量够大，足够持续到波浪能和风能的 补给，不会使水库缺水停电；以波浪能和风能作为输水的能源支持，海上无风三尺浪，即使在无风的天气里都有波浪能支持输水，再加上风能输水更能保证高位水库的输水和水位，保证正常的发供电需要。当然在内陆水域，虽然水面上波浪比海面要小很多，但是只要有水流或者微风都能够推动波浪动力装置的浮体上下浮动，进而转化出往复机械能，因为往复机械能的利用不受往复幅度限制。因此，其具有运行成本低，且能保证供电的优点。
作为优化，将太阳能转化为电能的光伏发电装置驱动水泵向高位水库输水。当然如果，光伏发电量供给输水有富余时，也可以向下述的电解水装置供电，当然这个富余供电量由检测发电负荷与用电负荷之间差值的实时用电负荷检测装置来控制。波浪能和风能供水再加上光伏发电装置供水，能够实现全天候供水发电，即使，水库容量不太大，也不会出现因水库水位低停电的事故。
作为优化，所述水轮发电机组为并列配置的多个，多个并列的水轮发电机组分别通过手动或者电动阀连接自高位水库引水的下行管道。这样可以根据用电负荷，选择全部开启发电或者部分开启发电，避免盲目超额发电，有利于减少输水负担，保证持续发供电。所述水轮发电机组向海岛电网供电，海岛电网还通过充电桩向岛上或者海上电动交通工具供电，从而能够最大幅度地减少海岛对石油能源的依赖，能够节省出大量燃料资源用于支持海岛与陆地之间大量物流运输，为高水平保护海洋主权和科学开发海洋资源提供强大的能源和物资支持。
作为优化，所述高位水库还通过下行管道和控制阀连接反渗透式海水淡化装置，反渗透式海水淡化装置通过淡水输出管道连接自来水池或者自来水塔。这样借用高位水库的水压，不用再配其它任何加压设备，就能轻易实现海水淡化，并且，通过供水阀门就能自由控制淡水生产。能够低成本解决海岛普遍缺少淡水的问题。
作为优化，所述反渗透式海水淡化装置副产的高盐水通过电热蒸发制盐，或者通过日晒制盐，或者通过太阳能集热装置加热制盐，或者通过电热或者太阳能集热装置加热和淡水水冲真空泵负压强制蒸发制盐，并同时让强制循环的高压淡水流吸收蒸发出的水份，富集淡水。海岛水域的海水水质都比较好，这样能够以较低成本制成高品质海盐。
作为优化，所述高位水库还配置有超高水位和高水位传感器，所述水轮发电机组还包括至至少一组超高水位启动和高水位关闭的调蓄发电机组，调蓄发电机组向电解水装置供电，电解水装置输出的氢气和氧气分别通过压缩机输入压缩氢气储存罐和氧气储存罐。这样，既能解决水库溢流问题，又能为海岛提供额外的清洁能源，即向潜艇或者其它用设备提供燃料电池用氢气和氧气，向潜海设备提供氧气。当然，也可以用产生的氢气和氧气反 向发电，输入用电网，或者供给不能配置本发明电站的其它岛屿用燃料电池发电供电。
作为优化，除调蓄发电机组以外的其它水轮发电机组通过实时用电负荷检测装置连接供电网，还通过时用电负荷检测装置操控的电流控制器向上述电解水装置供电。当发电量与用电量相比，富余时，则将富余的电量输送到电解水装置用于生产氢气和氧气，用于向水上舰艇的燃料电池补充燃料，和潜水装置补充氧气，当然更可以向陆上燃料电池交通工具或者其它燃料电池动力装置提供燃料。这样可以用于电网平谷，实现科学合理用电。
作为优化，所述水泵为柱塞泵，所述水泵通过上行管道向高位水库输水；所述波浪动力装置是利用随波浪上下起伏的浮子或者浮体或者浮箱提供上下往复动力驱动柱塞泵，这样可在任何水域任意配置，各独立装置之间无需要任何连接，只需铺设通向高位水库的输水管路，结构简单，性能可靠，投资非常少，非常有利于推广。柱塞泵的扬程不受动力频率和运行幅度限制，在慢波浪或者微波浪，和微风、光伏电池输出微电压时，都能保证正常工作输水，非常适合上述三种自然能源的充分利用。
作为优化，所述水泵通过单向阀连接支路上行管道，各支路上行管道再通过总路上行管道向高位水库输水；所述上行管道、下行管道及其它与海水接触的部件表面利用导电涂料防止海洋生物附着，这样能够避免海洋生物附着影响正常输水，避免不必要的检修维护。单向阀的引入能够避免个别水泵检修或者故障时，上行管道中水回流，造成不必要的水势能浪费和不必要的水冲隐患。
作为优化，所述波浪动力装置和风能动力装置分别为并列配置的多套，每套动力装置驱动各自的水泵；所述水轮发电机组排出的水通过管路流入水产养殖池，为水产养殖池或者或者养殖围网区提供持续的活水支持后排入取水水源，非常适合高档鱼类或者其它水产品的集约化养殖，具有极高的经济效益，这样可以显著增加电站收入，分担发电站的成本，为电站长期稳定运行增加经济保障。各自独立工作，即使个别装置出现故障或者检修维护，也不会影响整体装置的正常运行输水，从而保证正常供电。
采用上述技术方案后，本发明综合利用多种自然能实现全天候稳定供电的多功能独立电站具有运行成本低，寿命长，不受天气影响，能保证持续稳定供电，除能提供价格低的自然能网电外，还能联产淡水、氢气、氧气等多种海岛稀缺资源，为海洋保护和开发提供强大基础资源支持，还能在海岛、大陆沿海以外的其它内陆地表水源地推广应用的优点。
具体实施方式
实施例一，本发明综合利用多种自然能实现全天候稳定供电的多功能独立电站包括一个建于高处的高位水库和通过下行管道与高位水库相连的水轮发电机组，将海岛水域、或 者大陆沿海水域、或者内陆水域上下起伏波浪能转化为往复或者旋转机械能的波浪动力装置驱动水泵向高位水库输水。
实施例二，本发明综合利用多种自然能实现全天候稳定供电的多功能独立电站包括一个建于高处的高位水库和通过下行管道与高位水库相连的水轮发电机组，将风能转化为旋转机械能的风能动力装置驱动水泵向高位水库输水。
实施例三，本发明综合利用多种自然能实现全天候稳定供电的多功能独立电站包括一个建于高处的高位水库和通过下行管道与高位水库相连的水轮发电机组，将海岛水域、或者大陆沿海水域、或者内陆水域上下起伏海浪能转化为往复或者旋转机械能的波浪动力装置和将风能转化为旋转机械能的风能动力装置驱动水泵向高位水库输水。
实施例四，本发明综合利用多种自然能实现全天候稳定供电的多功能独立电站与实施例三的区别在于还用将太阳能转化为电能的光伏发电装置驱动水泵向高位水库输水。
实施例五，本发明综合利用多种自然能实现全天候稳定供电的多功能独立电站与实施例1-4的区别在于：所述水域为海岛水域，所述高位水库还通过下行管道和控制阀连接反渗透式海水淡化装置，反渗透式海水淡化装置通过淡水输出管道连接自来水池或者自来水塔。
实施例六，本发明综合利用多种自然能实现全天候稳定供电的多功能独立电站与实施例五的区别在于：所述反渗透式海水淡化装置副产的高盐水通过电热蒸发制盐，或者通过日晒制盐，或者通过太阳能集热装置加热制盐，或者通过电热或者太阳能集热装置加热和淡水水冲真空泵负压强制蒸发制盐，并同时让强制循环的高压淡水流吸收蒸发出的水份，富集淡水。
实施例七，本发明综合利用多种自然能实现全天候稳定供电的多功能独立电站与实施例1-6的区别在于：所述高位水库还配置有超高水位和高水位传感器，所述水轮发电机组还包括至至少一组超高水位启动和高水位关闭的调蓄发电机组，调蓄发电机组向电解水装置供电，电解水装置输出的氢气和氧气分别通过压缩机输入压缩氢气储存罐和氧气储存罐。
实施例八，本发明综合利用多种自然能实现全天候稳定供电的多功能独立电站与实施例7的区别在于：除调蓄发电机组以外的其它水轮发电机组通过实时用电负荷检测装置连接供电网，还通过时用电负荷检测装置操控的电流控制器向上述电解水装置供电。
以上所述1-8实施例中：所述水轮发电机组优选为并列配置的多个，多个并列的水轮发电机组分别通过手动或者电动阀连接自高位水库引水的下行管道。所述波浪动力装置和风能动力装置分别优选为并列配置的多套，每套动力装置驱动各自的水泵；所述水轮发电 机组排出的水通过管路流入水产养殖池，为水产养殖池或者或者养殖围网区提供活水支持后排入取水水源。所述水泵优选为柱塞泵，所述水泵通过上行管道向高位水库输水；所述波浪动力装置是利用随波浪上下起伏的浮子或者浮体或者浮箱提供上下往复动力驱动柱塞泵。所述水泵优选通过单向阀连接支路上行管道，各支路上行管道再通过总路上行管道向高位水库输水；海岛水域或者大陆沿海水域的所述上行管道、下行管道及其它与海水接触的部件优选表面利用导电涂料防止海洋生物附着。
Claims (10)
1.一种综合利用多种自然能实现全天候稳定供电的多功能独立电站，包括一个建于高处的高位水库和通过下行管道与高位水库相连的水轮发电机组，其特征在于将海岛水域、或者大陆沿海水域、或者内陆水域上下起伏波浪能转化为往复或者旋转机械能的波浪动力装置驱动水泵向高位水库输水；或者将风能转化为旋转机械能的风能动力装置驱动水泵向高位水库输水；或者将海岛水域、或者大陆沿海水域、或者内陆水域上下起伏波浪能转化为往复或者旋转机械能的波浪动力装置和将风能转化为旋转机械能的风能动力装置驱动水泵向高位水库输水。
2.根据权利要求1所述独立电站，其特征在于将太阳能转化为电能的光伏发电装置驱动水泵向高位水库输水。
3.根据权利要求1所述独立电站，其特征在于所述水轮发电机组为并列配置的多个，多个并列的水轮发电机组分别通过手动或者电动阀连接自高位水库引水的下行管道。
4.根据权利要求1所述独立电站，其特征在于所述高位水库还通过下行管道和控制阀连接反渗透式海水淡化装置，反渗透式海水淡化装置通过淡水输出管道连接自来水池或者自来水塔。
5.根据权利要求4所述独立电站，其特征在于所述反渗透式海水淡化装置副产的高盐水通过电热蒸发制盐，或者通过日晒制盐，或者通过太阳能集热装置加热制盐，或者通过电热或者太阳能集热装置加热和淡水水冲真空泵负压强制蒸发制盐，并同时让强制循环的高压淡水流吸收蒸发出的水份，富集淡水。
6.根据权利要求1所述独立电站，其特征在于所述高位水库还配置有超高水位和高水位传感器，所述水轮发电机组还包括至至少一组超高水位启动和高水位关闭的调蓄发电机组，调蓄发电机组向电解水装置供电，电解水装置输出的氢气和氧气分别通过压缩机输入压缩氢气储存罐和氧气储存罐。
7.根据权利要求6所述独立电站，其特征在于除调蓄发电机组以外的其它水轮发电机组通过实时用电负荷检测装置连接供电网，还通过时用电负荷检测装置操控的电流控制器向上述电解水装置供电。
8.根据权利要求1或者2或者3或者4或者5或者6或者7所述独立电站，其特征在于所述水泵为柱塞泵，所述水泵通过上行管道向高位水库输水；所述波浪动力装置是利用随波浪上下起伏的浮子或者浮体或者浮箱提供上下往复动力驱动柱塞泵。
9.根据权利要求8所述独立电站，其特征在于所述水泵通过单向阀连接支路上行管道，各支路上行管道再通过总路上行管道向高位水库输水；所述水域为海岛水域或者大陆沿海水域时，所述上行管道、下行管道及其它与海水接触的部件表面利用导电涂料防止海洋生物附着。
10.根据权利要求1或者2或者3或者4或者5或者6或者7所述独立电站，其特征在于所述波浪动力装置和风能动力装置分别为并列配置的多套，每套动力装置驱动各自的水泵；所述水轮发电机组排出的水通过管路流入水产养殖池，为水产养殖池或者或者养殖围网区提供持续活水支持后排入取水水源。
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