[發明專利]一種水體旋轉、排水儲能與發電的系統及控制方法

在審

• 申請號: 202310098440.4
• 申請日: 2023-02-10
• 公開（公告）號: CN116025504A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 王哲;趙勇;曹國恩;侯彥嬌;陳卓;王一波
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: F03B17/02
• 分類號: F03B17/02;F03B3/10;F03B11/08
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 江亞平

1.一種水體旋轉、排水儲能與發電的系統，其特征在于：包括圓臺形沉箱儲能單元、發電單元、生物清理單元、水體旋轉減阻單元；

所述圓臺形沉箱儲能單元位于一定規模和深度的水體中；發電單元位于圓臺形沉箱的頂蓋和靠近底部；生物清理單元位于圓臺形沉箱內并與圓臺形沉箱同軸漂浮在水體上；水體旋轉減阻單元位于圓臺形沉箱內外。

2.根據權利要求1所述的一種水體旋轉、排水儲能與發電的系統，其特征在于：所述的圓臺形沉箱儲能單元包括：圓臺形沉箱、水泵/水輪一體機；其中，圓臺形沉箱內部為上小下大的圓臺形結構，沿內壁水平方向由下到上分布若干條倒階梯式氣室帶，每條倒階梯式氣室帶通過氣室隔板隔開，易于氣泡沿圓臺形沉箱內壁附著，并存儲在每條倒階梯式氣室帶內；當每條倒階梯式氣室帶充滿氣體時，氣體將旋轉所述水體與圓臺形沉箱內壁隔開，降低水體與圓臺形沉箱內壁粘滯阻力；水泵/水輪一體機位于圓臺形沉箱的外面底部，水泵/水輪一體機與進排水管道連接，進排水管道另一端位于圓臺形沉箱外部水體的上部，防止儲能發電進排水時對底層水體的擾動；水泵/水輪一體機的另一端，分別與貫穿圓臺形沉箱底部的抽排水導流管道和水輪機出水導流管道連接；其中，抽排水導流管道沿圓臺形沉箱內壁鋪設，在有新能源發電無法外送產生剩余電力時，通過水泵/水輪一體機之水泵將圓臺形沉箱內水和水生物排出，提供水輪機發電空間，同時在抽排水導流管道進水水流的作用下，水體發生旋轉；圓臺形沉箱頂蓋安裝有與大氣連通通道，圓臺形沉箱內氣體通過大氣連通管道、大氣排氣閥與大氣連通。

3.根據權利要求1所述的一種水體旋轉、排水儲能與發電的系統，其特征在于：所述的發電單元包括：水輪機和葉輪發電機組，其中，水輪機為水泵/水輪一體機置于圓臺形沉箱的外面底部，水輪機出水導流管道一端與水輪機出口連接，另一端穿過圓臺形沉箱靠近底部壁，并沿圓臺形沉箱內部鋪設，控制水流沿圓臺形沉箱內壁流動，在水輪機發電的同時使圓臺形沉箱內水體旋轉，驅動葉輪平臺旋轉，帶動葉輪發電機組發電。

4.根據權利要求1所述的一種水體旋轉、排水儲能與發電的系統，其特征在于：所述葉輪發電機組包含：電動/發電機、主軸、葉輪平臺；所述主軸與圓臺形沉箱同軸，并貫穿通過圓臺形沉箱的頂蓋，上端安裝電動/發電機，下端通過軸承與圓臺形沉箱內底部連接，在圓臺形沉箱內貫穿通過漂浮式空化射流氣泡槍，以及貫穿通過葉輪平臺中心并在靠近主軸底部與之固定連接；所述葉輪平臺包括：葉輪托盤、葉輪組，其中，葉輪托盤內為葉輪托盤氣室，主軸上端安裝貫穿葉輪托盤中心并在靠近主軸底部的位置進行連接，葉輪組均勻垂直分布安裝在葉輪托盤和主軸之間并連接；其中，葉輪組在水流驅動下葉輪平臺旋轉；通過葉輪托盤下部葉輪托盤氣室中的氣體，將葉輪平臺與下面水體分開，降低水體與葉輪平臺底部水的粘滯力，以及通過控制葉輪托盤邊緣的氣體溢出，提供圓臺形沉箱內壁倒階梯式氣室帶氣體，由于圓臺形沉箱為上小下大圓臺結構，有益于葉輪托盤邊緣溢出氣體沿圓臺形沉箱內壁上升，充滿浸沒在水體中的倒階梯式氣室帶，將水體與圓臺形沉箱內壁隔離，降低水體與圓臺形沉箱內壁的粘滯力。

5.根據權利要求1所述的一種水體旋轉、排水儲能與發電的系統，其特征在于：所述的生物清理單元包括漂浮式空化射流氣泡槍，其漂浮在水體表面，主軸貫穿漂浮式空化射流氣泡槍中心，隨水體上下浮動和旋轉，漂浮式空化射流氣泡槍將空化射流氣泡，對圓臺形沉箱內壁水生物進行掃描清理，清理下來的水生物在旋轉水體離心力和重力的作用下落入到葉輪平臺邊緣，當經過抽排水導流管道口時，在水流的作用下通過水泵排出。