一種配用于波浪提水的導(dǎo)管架儲(chǔ)能發(fā)電裝置及其系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于海洋平臺(tái)及儲(chǔ)能領(lǐng)域，具體設(shè)及一種配用于波浪提水的導(dǎo)管架儲(chǔ)能發(fā) 電裝置及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 全球波浪發(fā)電已有相當(dāng)多的技術(shù)專利方案，但至今仍未能用作海島獨(dú)立電網(wǎng)的主 電源，仍未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化運(yùn)用，關(guān)鍵在于波浪的隨機(jī)性。
[0003] 即便是在日常平均波高穩(wěn)定的時(shí)段，按波浪學(xué)科的基本歸納總結(jié)，當(dāng)平均波高H為 0. 63 米時(shí)，Hi/3、Hi/i。、Hi/i。。、Hi/i。。。、Hi/i。。。。、分別為 1 米、1. 27 米、1. 61 米、1. 94 米，僅運(yùn)些 波高對(duì)應(yīng)的能量變化范圍，至少在1倍至9. 3倍之間，可見(jiàn)隨機(jī)波動(dòng)相當(dāng)之大。
[0004] 并且海浪日常的平均波高并不是穩(wěn)定的，波浪提水裝置相配的水輪發(fā)電機(jī)所發(fā)出 的工頻電力功率，會(huì)在100%與3. 2%之間，并且不W人的意志為轉(zhuǎn)移，隨機(jī)波動(dòng)。運(yùn)樣的情 況下，很難保持發(fā)電頻率和電壓的穩(wěn)定。 陽(yáng)0化]若進(jìn)一步，擴(kuò)展到全年的時(shí)間段，考慮到當(dāng)?shù)睾Ｓ驓庀蠛r在春夏秋冬四季的變 化，那么，浮筒提水裝置產(chǎn)出功率的隨機(jī)變動(dòng)范圍，會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，運(yùn)不難理解。根據(jù)實(shí)測(cè)加 上推算，隨機(jī)變動(dòng)范圍至少會(huì)在1倍至100倍之間，也就是說(shuō)，與運(yùn)一波浪提水裝置相配的 水輪發(fā)電機(jī)所發(fā)出的工頻電力，至少會(huì)在100 %至1 %之間，隨機(jī)變化。
[0006] 眾所周知，任何一個(gè)發(fā)電廠在1倍至100倍的范圍內(nèi)，即在滿發(fā)功率100%與滿發(fā) 功率的1%之間隨機(jī)變化，隨機(jī)波動(dòng)地生產(chǎn)工頻電力，向島上獨(dú)立電網(wǎng)用戶供電，即便發(fā)電 廠的技術(shù)超乎尋常，能穩(wěn)住頻率和電壓，全球沒(méi)有一個(gè)島上獨(dú)立電網(wǎng)用戶有能力接受功率 如此變動(dòng)的電力供應(yīng)。
[0007] 功率在運(yùn)么大范圍內(nèi)全年隨機(jī)波動(dòng)的工頻電力，在全球任何海島，均不可能用作 海島獨(dú)立電網(wǎng)的主電源，甚至無(wú)法接納作為輔助電源。即便是規(guī)模容量巨大的大陸電網(wǎng)，一 般也不會(huì)輕易同意較大容量的運(yùn)類型電廠入網(wǎng)，除非另加相關(guān)措施。運(yùn)是迄今為止，波浪發(fā) 電仍未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)用的關(guān)鍵問(wèn)題。
[0008] 可W說(shuō)，在隨機(jī)變動(dòng)范圍1倍至至100倍的波浪提水流量和平穩(wěn)可控生產(chǎn)工頻電 力之間，如何W較低的成本，實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存緩沖，是目前波浪發(fā)電能否實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化 運(yùn)用的主要矛盾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高的導(dǎo)管架裝置及導(dǎo)管架 上配套的能夠最大限度的儲(chǔ)能發(fā)電的裝置及其控制系統(tǒng)。
[0010] 本發(fā)明公開一種配用于波浪提水的導(dǎo)管架儲(chǔ)能發(fā)電裝置，梯形導(dǎo)管架通過(guò)在導(dǎo)管 架粧腿中穿過(guò)并穿透海底軟覆蓋層、砂層、強(qiáng)風(fēng)化巖、中風(fēng)化巖直插入海底弱風(fēng)化巖的鋼管 粧及間隙間的高強(qiáng)固化水泥，固定在海底上，導(dǎo)管架粧腿與豎直方向存在5-15度的夾角； 導(dǎo)管架粧腿之間從上至下依次設(shè)置有頂橫撐面、中橫撐面和底橫撐面，底橫撐面上設(shè)置有 圓柱形的水下儲(chǔ)水罐；所述的水下儲(chǔ)水罐和導(dǎo)管架粧腿之間放置有配重砂石；中橫撐面上 設(shè)置有水輪發(fā)電機(jī)組平臺(tái)，其水輪發(fā)電機(jī)組平臺(tái)的末端設(shè)置有尾水管鋼結(jié)構(gòu)；
[0011] 頂橫撐面上有2-3米處設(shè)置有承載水上儲(chǔ)水罐的鋼構(gòu)平臺(tái)，在該鋼構(gòu)平臺(tái)的四 周設(shè)置有伸入到海底弱風(fēng)化巖的浮筒中屯、定位粧，浮筒中屯、定位粧上設(shè)置有浮筒提水裝 置；鋼構(gòu)平臺(tái)通過(guò)帶螺絲推瓦的橫向支撐鋼桿與浮筒提水裝置相連；水上儲(chǔ)水罐包括上層 罐和下層罐，且上層罐的下底面為下層罐的上表面；浮筒提水裝置通過(guò)中部匯水管和頂部 輸水鴨嘴與上層罐相連通；
[0012] 所述的上層罐的頂部入水端為輸水鴨嘴的出水端，底部入水端通過(guò)水下儲(chǔ)水罐引 水管與水下儲(chǔ)水罐的底部相連通；上層罐的出水端通過(guò)上層罐底的上層罐引水管與水輪發(fā) 電機(jī)的入水端相連，下層罐的出水端通過(guò)下層罐底的下層罐引水管與水下儲(chǔ)水罐的頂端相 連通；
[0013] 所述導(dǎo)管架頂橫撐面之上、水上儲(chǔ)水罐底面之下的空間設(shè)置有高壓儲(chǔ)氣罐罐組， 高壓儲(chǔ)氣罐罐組包括有若干個(gè)相連的高壓儲(chǔ)氣罐、兩處儲(chǔ)能工作機(jī)房、變壓器和其配備的 控制室；第一處儲(chǔ)能工作機(jī)房的氣體壓縮機(jī)一端與高壓儲(chǔ)氣罐相連通，一端通過(guò)輸氣管道 與下層罐頂端相連通，第二處儲(chǔ)能工作機(jī)房的氣體壓縮機(jī)一端與高壓儲(chǔ)氣罐相連通，一端 通過(guò)輸氣管道與上層罐頂端相連通；所述的水上儲(chǔ)水罐上層罐內(nèi)部設(shè)置有連通至鋼構(gòu)平臺(tái) 下方的溢水管，溢水管在鋼構(gòu)平臺(tái)下方端設(shè)置有溢水管閥口。
[0014] 優(yōu)選方案如下：
[0015] 中橫撐面上設(shè)置有水輪發(fā)電機(jī)組及其水下廠房，在中橫撐面和頂橫撐面之間設(shè)置 有上下通道。上下通道可供工作人員進(jìn)出水下廠房。
[0016] 上層罐的水體表面和下層罐的水體表面上設(shè)置有防止水體晃動(dòng)的浮頂。
[0017] 底橫撐面橫撐桿中部設(shè)置有粧靴。
[0018] 導(dǎo)管架底橫撐面上設(shè)置有底面鋼板和四周的鋼板墻，導(dǎo)管架底橫撐面與水下儲(chǔ)水 罐之間設(shè)置有配重砂石，其相對(duì)應(yīng)的鋼板墻外圍設(shè)置有碎石堆圍護(hù)。
[0019] 一種配用于波浪提水的導(dǎo)管架儲(chǔ)能發(fā)電裝置的控制系統(tǒng)如下： 陽(yáng)020] (1)設(shè)定上層罐的預(yù)定最低起動(dòng)水位和預(yù)定最高起動(dòng)水位及溢水水位，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 上層罐的實(shí)際水位與預(yù)定最低起動(dòng)水位和預(yù)定最高起動(dòng)水位及溢水水位的大?。?br>[0021] (2)當(dāng)上層罐的實(shí)際水位小于等于預(yù)定最低起動(dòng)水位時(shí)，減小上層罐引水管輸向 水輪發(fā)電機(jī)的海水流量；同時(shí)開啟第一處儲(chǔ)能工作機(jī)房的滿輪發(fā)動(dòng)機(jī)，高壓儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣 體經(jīng)過(guò)滿輪發(fā)動(dòng)機(jī)后，將氣體通過(guò)輸氣管道輸入下層罐，下層罐內(nèi)的海水通過(guò)下層罐引水 管壓入水下儲(chǔ)水罐，水下儲(chǔ)水罐內(nèi)的海水通過(guò)水下儲(chǔ)水罐引水管進(jìn)入上層罐中，補(bǔ)充提水 流量的不足；同時(shí)，高壓儲(chǔ)氣罐氣體通過(guò)第二處儲(chǔ)能工作機(jī)房的滿輪發(fā)動(dòng)機(jī)后，通過(guò)溢水 管進(jìn)入上層罐水體上方的空間，該空間中的空氣通過(guò)上層罐水體和輸向水輪發(fā)電機(jī)的引水 管，作用在水輪發(fā)電機(jī)的葉片上，維持水輪發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行出力；
[0022] 當(dāng)上層罐的實(shí)際水位大于等于預(yù)定最高起動(dòng)水位時(shí)，增大上層罐引水管輸向水輪 發(fā)電機(jī)的海水流量，加大水下廠房中水輪發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)產(chǎn)出功率；同時(shí)，下層罐水體上方空 間的壓縮空氣通過(guò)輸氣管道經(jīng)過(guò)第一處儲(chǔ)能工作機(jī)房的氣體壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入高壓儲(chǔ)氣 罐，重復(fù)該操作直至下層罐內(nèi)充滿海水；同時(shí)，上層罐水體上方空間的壓縮空氣通過(guò)溢水管 經(jīng)過(guò)第二處儲(chǔ)能工作機(jī)房的氣體壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入高壓儲(chǔ)氣罐，重復(fù)該操作直至上層罐內(nèi) 海水達(dá)到溢水水位，此時(shí)加大水輪發(fā)電機(jī)的用水流量，當(dāng)提水流量超過(guò)水輪發(fā)電機(jī)所能承 接的最大用水流量時(shí)，則打開溢水管閥口，將提水流量超過(guò)水輪發(fā)電機(jī)所能承接的最大用 水流量的部份，從溢水管泄出至鋼構(gòu)平臺(tái)下方的海面上；當(dāng)提水流量減小后，上層罐水位低 于溢水水位時(shí)，關(guān)閉溢水管，第二處儲(chǔ)能工作機(jī)房向上層罐水體上方空間注入壓縮空氣；
[0023] (3)判斷上層罐的實(shí)際水位與預(yù)定最低起動(dòng)水位和預(yù)定最高起動(dòng)水