[發明專利]雙庫自調節潮汐能發電方法及其系統

無效

• 申請號: 200810062950.1
• 申請日: 2008-07-14
• 公開（公告）號: CN101314943A
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（設計）人: 顧正華;徐錦才;殷蕾
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E02B9/08
• 分類號: E02B9/08;F03B13/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明屬于潮汐能發電領域，特別是一種雙庫自調節潮汐能發電方法及其系統。

背景技術

能源危機與環境污染已成為人類發展面對的重大問題，發展清潔的可再生能源為世界各國所共識。潮汐能以其可再生性、巨大的蘊藏量和良好的環保效應成為未來最具發展潛力的綠色能源之一，潮汐發電是當前潮汐能利用的主要方式。由于潮汐能轉換成電能的轉換效率低和電站水庫的泥沙淤積等問題導致潮汐電站一次性投資大，經濟效益不高，從而影響了潮汐能發電的應用規模。

潮汐電站主要有單庫單向式、單庫雙向式和雙庫單向式三種類型，最早出現的單庫單向式電站結構簡單、投資少，但不能連續發電(日均發電10-12h)，潮汐能利用效率低(電站效率僅為22％)，這種型式的電站已經逐漸被放棄；其后出現的單庫雙向式電站可以實現部分連續發電(日均發電16-20h)，只在水庫內外水位相同的平潮時才不能發電，目前規劃建設的潮汐電站大多采用這種型式，但這種電站廠房和機組結構復雜，對水輪發電機組設計參數有很高要求；而最近出現的雙庫單向式電站基本可以實現全日連續發電，由于它最符合水電站的原理使得引入成熟的水力發電技術成為可能，開始得到研究人員的青睞，其缺點是降低了水輪機的工作水頭，潮汐能利用率沒有真正發揮出來，此外由于現有技術條件的限制導致水輪發電機組運行工況復雜，雖然如此，這種類型的潮汐電站卻是今后研究發展的主要方向，據有關學者指出：這種新型的潮汐電站開發模式將使潮汐能開發的經濟性、電能質量的可控性、資源開發的拓展性具備了大規模市場開發的商業價值。需要指出的是，以上三種類型的潮汐電站目前還都沒有考慮水庫的泥沙控制問題，由于近海潮汐挾帶大量的泥沙，泥沙進入水庫會導致水庫淤積減小水庫的有效庫容和磨損水輪機，對電站的使用壽命有著致命的影響，這點往往被研究人員所忽視。即使是在常規水電站設計中，保證發電機組出力、控制入庫泥沙也是兩個關鍵性的問題。所以，發展雙庫單向式潮汐電站發電技術，提高其工作水頭、控制入庫泥沙，是今后潮汐能發電技術的主要研究趨勢。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種雙庫自調節潮汐能發電方法及其系統。

雙庫自調節潮汐能發電方法是：當潮位高于上水庫水位時，上水庫進水閘門自動打開，上水庫充分納潮，上水庫進水閘門阻擋潮水挾帶的部分泥沙，并對上水庫進水閘門后的部分淤沙進行沖刷，當潮位低于上水庫水位時，上水庫進水閘門自動關閉，保持上水庫水位，當潮位低于下水庫水位時，下水庫出水閘門自動打開，下水庫充分泄水，下水庫出水閘門拉動并排出下水庫的部分淤沙，當潮位高于下水庫水位時，下水庫出水閘門自動關閉，保持上下水庫水位差，通過上下水庫水位的自動和自適應調節實現水輪發電機組全天候24小時連續發電，并控制入庫泥沙。

雙庫自調節潮汐能發電系統包括：上水庫進水閘門、上水庫、壓力管道、水輪發電機組、下水庫、下水庫出水閘門，上水庫設有上水庫進水閘門，下水庫設有下水庫出水閘門，上水庫與下水庫通過壓力管道相連接，在壓力管道上設有水輪發電機組。

所述的上水庫進水閘門采用半開頂軸式水力自控閘門。

所述的下水庫出水閘門采用全開頂軸式水力自控閘門。

本發明是將水庫的控制閘門設計成頂軸式水力自控閘門，其中半開頂軸式水力自控閘門具有適時充分引水并適時自動關閉以保持上水庫庫水位的作用，還具有擋沙和閘下沖淤等功能，全開頂軸式水力自控閘門具有適時充分泄水并適時自動關閉以保持上下水庫水位差的作用，還具有拉沙功能，及時排除下水庫的淤沙。

本發明能控制入庫泥沙，巧妙地運用潮汐自然變化規律充分保持潮汐電站的工作水頭，此外除了利用潮汐原有的勢能還能借助閘門自重將潮汐的部分動能轉化為發電勢能，顯著提高了潮汐能量轉換效率。本發明投資節省、環境友好、結構簡單、操作方便、工作壽命長，能適應極端氣象條件和潮汐電站站址的自然條件，實現全天候24小時連續發電，并保持很高的發電效率。

附圖說明

圖1是雙庫自調節潮汐能發電系統的平面示意圖

圖2是用于上水庫的半開頂軸式水力自控閘門示意圖

圖3是用于下水庫的全開頂軸式水力自控閘門示意圖

具體實施方式