[發明專利]水下發電站、系統和方法

有效

• 申請號: 201780041941.1
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN109416015B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 羅阿爾·克里斯滕森
• 申請（專利權）人: 挪威潮汐解決方案有限公司
• 主分類號: F03B13/26
• 分類號: F03B13/26;F03B13/08;F03B17/06;E02B9/08
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王瑞朋;胡彬

一種用于將流動水的動能轉化為電的水下發電站(1)、方法以及系統，所述發電站包括：至少一個渦輪機容納件(4)，所述渦輪機容納件限定用于容納渦輪機設備(23)的管道(400)；以及連接器件(24，241)，所述連接器件用于將所述渦輪機設備(23)附接在所述管道(400)中，其中，所述連接器件(24，241)包括至少一個可滑動連接至所述渦輪機容納件(4)的構件(24)，以允許所述渦輪機設備(23)滑出、滑入所述渦輪機容納件(4)或在所述渦輪機容納件內滑動。

技術領域

本發明涉及水下發電站。更具體地，本發明涉及一種用于將流動水的動能轉換成電的水下發電站。該發電站包括：至少一個渦輪機容納件，其限定用于容納渦輪機設備的管道；以及用于將渦輪機設備附接在管道中的連接器件。本發明進一步涉及一種包括該水下發電站的發電站系統，以及用于將該發電站的部件帶入或帶出該系統的方法。該發電站的部件可以被帶入或帶出該系統，或者渦輪機設備可以相對于渦輪機容納件完全自動地或者通過來自船舶或來自遠程位置的ROV的操作而滑動。

背景技術

通過相對于渦輪機容納件(該渦輪機容納件優選地成形為類似文丘里管道)滑動渦輪機設備，渦輪機可以定位在渦輪機容納件的具有所需水速的部分中。根據本發明的水下發電站將在小潮和大潮情況下同樣工作良好，因為渦輪機設備可以被構造為自動尋找用于可能的最佳電力生產的最優水速，如下文將說明的。

水下發電站由于其靈活的設計和可擴展性而具有獨特性，并且其可以模塊化構建或者構建為大型整體式結構(solid structure)，該大型整體式結構可以被構造為漂浮至某一位置，在該位置處該大型整體式結構通過直接在其位置上減少浮力而置于海底上。

在過去幾十年中，世界人口急劇增加。人口的這種增加以及許多地區生活水平的強勁增加導致了能源消耗的增長。

在2015年巴黎氣候變化會議之后，各方的目標是盡快達到溫室氣體排放的全球峰值，并且186個國家的政府已承諾制定他們將削減其排放的量的目標。因此，該會議象征著國際氣候合作的一個主要轉折點。

因此，存在對可再生能源的迫切需求，例如來自使用時不耗盡的來源的能量，比如，風、水或太陽能。然而，從風中獲取的能量需要陸地或海上的主要風電場或風電園。這種風電場可能由數百個單獨的風渦輪機組成，并且可能覆蓋幾十平方公里的延伸區域。因此，至少對于一些人來說，風電場可能為可視污染和/或可聽污染。雖然用于電能的自供給的太陽能板可以結合在現有建筑物中，但是設計用于向社區產生電的太陽能發電站具有相同的缺點。

風電場和太陽能發電站的主要缺點是它們分別依靠風和太陽(來自太陽的輻射)來產生能量。

從水(比如例如海流)獲取能量相比于從其他可再生能量來源(比如風和太陽)獲取能量具有若干優點。海流可以是相對恒定的，并因此獨立于天氣條件的變化而提供可靠的能量來源。可以通過不會表現為任何可視污染的水下發電站來獲取能量。與風相比，從水中獲取能量的另一個主要優點是水的密度約為空氣的密度的832倍，從而導致用于相似功率輸出的渦輪機葉片直徑減小。

公開文件US2012/189448A1公開了一種錯流輪機。該錯流輪機在底座和與至少一個發電機連接的一系列渦輪級之間包括導向塊，該導向塊可移動地附接至渦輪機的較低級并安置在底座上。該導向塊包括端部緊固至底座的導引纜線的卷繞器。

專利公開US 8,120,197 B2公開了一種用于產生電的水力渦輪機。該水利渦輪機包括定位在兩個工字梁之間的水力渦輪機組件的陣列，所述工字梁被打入到流動水系統的基床中。每個水力渦輪機組件包括模塊化箱形殼體，其具有用于加速通過其中的水的流動的入口和出口。渦輪機具有圍繞其周緣定位的環形齒輪，其與多個發電機機械連通，發電機用于將流動水的動能轉換成電。接收裝置定位并附接至殼體的入口和出口，用于在每個水力渦輪機組件的吼道部段中收集、集中、導向和加速通過渦輪機的水。每個箱形模塊化殼體與其它殼體通過互鎖配合表面在結構上連通。