RU2499865C1 - Method to construct no-pause tidal float power plant with single-side shutoff site - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: estuary is protected against sea waters with a breakwater (dam) and gates that open to empty the estuary in case of ebb. A canal is laid along the river-sea line with installation of water conduits in its boards (walls) in the quantity equal to the design quantity of float power units. Upon completion of laying works at the side of the sea the water area is closed with gates locked at the pressure of the river flow during ebb and opened with another tide overcoming the river flow, which provides for passage of vessels, also tugboats with float power units to the place of their installation.

EFFECT: no-pause operation of float power units installed along both boards of a canal.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области альтернативных источников электроэнергии, в частности к приливным электростанциям, возводимых в устьях рек. Оно может быть использовано, практически, во всех устьях северных рек европейской части РФ, с амплитудой прилива от 3-15 м.The invention relates to the field of alternative sources of electricity, in particular to tidal power plants built in estuaries. It can be used, practically, in all estuaries of the northern rivers of the European part of the Russian Federation, with an amplitude of the tide from 3-15 m.

Известна первая промышленная приливная электростанция (ПЭС), построенная в устье реки Ране в 1967 году (Франция). Ее мощность, вырабатываемая 24 капсульными агрегатами, составляет 240 тыс кВт, при этом агрегаты работают как в фазе прилива, так и отлива, причем в направлении бассейн-море, при подпоре русла 21 км ПЭС вырабатывает 537 кВт/ч, а в направлении море-бассейн - 71,5 кВт/ч. Главным недостатком ПЭС на р.Ранс, как и всех приливных электростанций, являются их остановки (паузы) при смене направления приливной волны, причем этот недостаток усугубляется еще и тем, что эти паузы возникают по лунному календарю и никак не стыкуются с земным производственным процессом, а это значит, что при использовании ПЭС потребуется посторонний источник электроэнергии.The first industrial tidal power plant (PES) is known, built at the mouth of the Rane River in 1967 (France). Its power generated by 24 capsule units is 240 thousand kW, while the units operate both in the ebb and flow phases, and in the pool-sea direction, with 21 km of river bed support, PES generates 537 kW / h, and in the sea- pool - 71.5 kW / h. The main disadvantage of TEC on the Rans river, as well as of all tidal power plants, is their stops (pauses) when the tidal wave changes direction, and this disadvantage is further aggravated by the fact that these pauses occur on the lunar calendar and do not interfere with the Earth's production process, and this means that when using PES, an external source of electricity will be required.

К другим недостаткам ПЭС следует отнести высокую стоимость капсульных агрегатов и самой плотины, в том числе судопропускных шлюзов, на все это потребовалось 40 тыс куб.м бетона, из чего следует, что окупаемость ПЭС может растянуться на десятки лет, что мало привлекательно для инвестирующей стороны.Other disadvantages of PES include the high cost of capsule aggregates and the dam itself, including ship locks, all of which required 40 thousand cubic meters of concrete, which implies that the recoupment of PES can stretch for decades, which is not very attractive for the investing party .

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что при сравнимых условиях можно достичь лучших результатов при значительно меньших затратах, в частности, отказаться от строительства плотины как ненужного элемента.The technical result of the invention lies in the fact that under comparable conditions it is possible to achieve better results at significantly lower cost, in particular, to abandon the construction of the dam as an unnecessary element.

В предложенном варианте поплавково-приливная электростанция (далее ППЭС) с односторонним запором створа обеспечивает беспрерывность работы ППЭС в независимости от состояния приливной волны. Предложенная схема не исключает использования капсульных агрегатов как более производительных турбин по сравнению с традиционными вертикальными при низких перепадах, однако у предлагаемых вертикальных турбин в поплавковом исполнении есть ряд весомых преимуществ, в частности, на их производительности не скажется не только смена потока, но и его полная остановка, что часто случается при ветровых нагонах и сгонах, при которых турбины ПЭС перестают вращаться уже по вине стихии. Для ППЭС такие явления только на пользу.In the proposed embodiment, a float-tidal power plant (hereinafter referred to as PPES) with one-sided constipation of the gauge ensures uninterrupted operation of the PPES regardless of the state of the tidal wave. The proposed scheme does not exclude the use of capsule units as more productive turbines compared to traditional vertical turbines at low differences, however, the proposed vertical turbines in a float design have a number of significant advantages, in particular, not only will the flow change affect its performance, but also its full a stop, which often happens during wind surges and overhangs, in which PES turbines cease to rotate due to the fault of the elements. For PPES, such phenomena are only beneficial.

В настоящем изобретении предложен способ строительства беспаузной поплавковой приливной электростанции с односторонним запорным створом, отличающийся тем, что через эстуарий, защищенный от приливной волны молом (дамбой) и воротами, открывающимся на опорожнение акватории эстуария при отливе, прокладывают по линии река-море канал с установкой в его бортах (стенках) водоводов в количестве, равном проектному количеству поплавковых энергоблоков; при завершении прокладочных работ со стороны моря закрывают воротами, запирающимися под напором речного стока при отливе и открывающися преодолевающим речной сток очередным приливом, что обеспечивает пропуск судов, в том числе буксиров с поплавковыми энергоблоками к месту их установки.The present invention proposes a method of constructing a pause-free tidal power plant with a one-way locking gate, characterized in that a channel with installation is laid along the river-sea line through the estuary protected by a tide (pier) and gates opening to empty the estuary water area at low tide in its sides (walls) of water conduits in an amount equal to the design number of float-operated power units; at the end of laying works from the sea side, they are closed with gates that lock under the pressure of the river flow at low tide and open with the next tide overcoming the river flow, which ensures the passage of ships, including tugboats with float power units, to their installation site.

Использование канала с односторонним запорным створом обеспечивает беспаузную (безостановочную) работу турбин энергоблоков в независимости от состояния фаз прилива.The use of a channel with a one-sided shutter provides uninterrupted (non-stop) operation of power unit turbines regardless of the state of the tidal phases.

Применение энергоблоков в поплавковом исполнении упрощает их монтаж и обслуживание, а также при необходимости их взаимозаменяемость, при этом поверхностный забор рабочего потока не причиняет вреда морским обитателям.The use of power units in a float design simplifies their installation and maintenance, as well as their interchangeability, if necessary, while the surface fence of the working stream does not cause harm to marine inhabitants.

К преимуществам ППЭС следует отнести поплавковые энергоблоки, с точки зрения удобства их сборки, осуществимой практически в любом удобном месте, и затем буксировки до места их установки, причем по прикидочным данным установка одного блока с включением его в работу займет не более одного часа.The advantages of PPES include float power units, from the point of view of ease of assembly, which can be carried out in almost any convenient place, and then towing to the place of their installation, and according to estimates, the installation of one unit with its inclusion in operation will take no more than one hour.

Указанный технический результат достигается тем, что через эстуарий (устье реки), защищенный от приливной волны дамбой, и при отливе обеспечивающими опорожнение бассейна порта (гавани) от речного стока самооткрывающимися воротами прокладывают наплавным способом, по линии река-море-канал, с установкой в его бортах (стенках) водоводов в количестве, равном количеству поплавковых энергоблоков. По завершению прокладочных работ канал со стороны моря закрывают двустворчатыми воротами, запирающимися речным стоком в фазе отлива, открытие ворот происходит под напором приливной волны, в это время осуществляется проход судов, в том числе буксиров с поплавковыми энергоблоками, доставляемыми на место их установки в специальные ниши, где при причаливании произойдет их самоцентровка, обеспечивающая совмещение узлов сброса поплавковых энергоблоков с раструбами водоводов, и при заполнении забортной водой трюмов осуществится их стыковка с одновременным запуском в рабочее положение турбин, причем уже при первом отдельно установленном энергоблоке ППЭС начнет вырабатывать электроэнергию.The specified technical result is achieved by the fact that through the estuary (estuary), protected from the tidal wave by a dam, and at low tide, emptying the port basin (harbor) from the river flow, self-opening gates are laid in a floating method, along the river-sea-canal line, with installation in its sides (walls) of water conduits in an amount equal to the number of float-operated power units. Upon completion of the laying works, the canal from the sea side is closed with double-leaf gates, which are locked by river flow at low tide, the gates are opened under the pressure of a tidal wave, at this time ships pass, including tugboats with float power units, delivered to the place of their installation in special niches where, when approaching, they will self-center, ensuring the combination of discharge units of the float-operated power units with the bells of the water conduits, and when filling the outboard holds, they will be docked with the simultaneous start-up of turbines, and even with the first separately installed power unit, the PPES will begin to generate electricity.

На фигуре 1 в плане показано устье реки, место расположения порта, закрытого от морских волн молом, для ППЭС эту акваторию еще надежно закрывают герметичными воротами, открывающимися только под напором стока при отливе. Эстуарий разделен на две неравные части каналом, борта которого по высоте рассчитаны на удержание максимального уровня прилива. При отливе ворота закрываются речным стоком, при этом сам сток с закрытым створом распределяется между десятью энергоблоками, состыкованными с водоводами обеспечивающими рабочий сброс в закрытую акваторию эстуария, выравнивание уровней между его разделенными частями осуществляется дюкером (1), проложенным под каналом, ширина канала определяется его судоходностью, для малокаботажных судов ширина ворот по норме должна быть 100 м, для этого в качестве затвора используют специально приспособленные две баржи, их развод ограничивают опорными стойками, а при закрытии - якорными цепями (2).Figure 1 in the plan shows the mouth of the river, the location of the port, which is closed from the sea waves by a pier, for the PPES this area is still reliably closed with hermetic gates that open only under the pressure of the flow at low tide. The estuary is divided into two unequal parts by a channel, the sides of which are designed to maintain the maximum tide level in height. At low tide, the gates are closed by river runoff, while the runoff with a closed gate itself is distributed between ten power units docked with water conduits providing a working discharge into the closed water area of the estuary, leveling between its separated parts is carried out by a duker (1), laid under the channel, the channel width is determined by navigability, for small cabs, the gate width should normally be 100 m, for this purpose specially adapted two barges are used as a shutter, their divorce is limited by supporting struts, and when closed - anchor chains (2).

На фигуре 2 показан энергоблок в разрезе. При помощи штурвала (3) открыты жалюзи забора, запуск турбины в работу осуществляют рукояткой (4), открытие люка, через который забортная вода в виде балласта заполнит трюм, при этом уровень энергоблока понизится и через жалюзи забортная вода попадет на лопасти турбины и одновременно сорвет гибкую заглушку (5), удерживаемые ею стыковочный узел (6) под собственным весом опустится в раструб водовода. Для надежной стыковки стыковочный узел делают раздвижным, либо гибко-гофрированным. Центрирующая ниша (7) и сифонная трубка (8).Figure 2 shows a section of a power unit. Using the control wheel (3), the intake shutters are opened, the turbine is started up using the handle (4), the hatch is opened through which the outboard water in the form of ballast will fill the hold, while the power unit will decrease and the outboard water will enter the turbine blades through the blinds and at the same time the flexible plug (5), the docking unit (6) held by it, under its own weight, will lower into the socket of the water conduit. For reliable docking, the docking station is made sliding, or flexibly corrugated. Centering niche (7) and siphon tube (8).

Корпус поплавкового энергоблока изготавливают из железобетона в матрицах с применением гибких (эластичных) замкнутых пневнопалубок, причем нижнюю тяжелую полусферу и верхнюю легкую изготавливают отдельно с последующей их стыковкой в шар или эллипсоид только при завершении работ по установке внутренних перекрытий.The body of the float power unit is made of reinforced concrete in matrices using flexible (elastic) closed pneumatic decks, and the lower heavy hemisphere and upper light are made separately with their subsequent docking in a ball or ellipsoid only when the installation of internal ceilings is completed.

ЛитератураLiterature

Жибра Р. Энергия приливов и приливные электростанции / перевод с французского. Москва: Мир 1964 г.Gibra R. Tidal Energy and Tidal Power Plants / French translation. Moscow: World 1964

Морской энциклопедический справочник в двух томах под редакцией Н.Н. Исанина. - Л.: Судостроение, 1987 г.Encyclopedic Maritime Reference in two volumes, edited by N.N. Isanina. - L .: Shipbuilding, 1987

Claims (3)

1. Способ строительства беспаузной поплавковой приливной электростанции с односторонним запорным створом, отличающийся тем, что через эстуарий, защищенный от приливной волны молом (дамбой) и воротами, открывающимся на опорожнение акватории эстуария при отливе, прокладывают по линии река-море канал с установкой в его бортах (стенках) водоводов в количестве, равном проектному количеству поплавковых энергоблоков, при завершении прокладочных работ со стороны моря закрывают воротами, запирающимися под напором речного стока при отливе и открывающимися преодолевающим речной сток очередным приливом, что обеспечивает пропуск судов, в том числе буксиров с поплавковыми энергоблоками к месту их установки.1. A method of constructing a pause-free tidal power plant with a one-way locking gate, characterized in that through the estuary protected from the tidal wave by a pier (dam) and gates that open to empty the estuary during low tide, a channel is laid along the river-sea line with the installation in on the sides (walls) of water conduits in an amount equal to the design number of float power units, at the end of laying work from the sea side, close with gates that lock under the pressure of the river flow at low tide and open the next tide that overcomes the river flow, which ensures the passage of vessels, including tugboats with float-operated power units, to their installation site. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что использованием канала с односторонним запорным створом обеспечивается беспаузная (безостановочная) работа турбин энергоблоков в независимости от состояния фаз прилива.2. The method according to claim 1, characterized in that the use of a channel with a one-sided shutter ensures uninterrupted (non-stop) operation of power unit turbines regardless of the state of the tidal phases. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что применение энергоблоков в поплавковом исполнении упрощает их монтаж и обслуживание, а также при необходимости их взаимозаменяемость, при этом поверхностный забор рабочего потока не причиняет вреда морским обитателям. 3. The method according to claim 1, characterized in that the use of power units in a float design simplifies their installation and maintenance, as well as, if necessary, their interchangeability, while the surface fence of the working stream does not harm marine inhabitants.

Images