一种水上发电群制造技术

本实用新型专利技术公开了一种水上发电群，所述水上发电群包括固定桩、拉索、发电装备阵列，所述固定桩通过拉索与发电装备阵列相连，所述发电装备阵列漂浮在河流上，所述发电装备阵列由若干发电装备总成通过串联或并联组成，每台发电装备总成正对河流的水流方向。在河流的上游修筑有若干固定桩，每个固定桩上套装两根主拉索，所述主拉索上根据需要安装若干根分支拉索并用夹具夹住，所述分支拉索的另一端缠绕在转盘上，每台发电装备总成左右两侧均有两根分支拉索固定。每台发电装备总成下方的河床上修筑有导流坡。本实用新型专利技术的水上发电群投资和运行成本低，分步投资，上马快，不需要移民。不需要移民。不需要移民。

【技术实现步骤摘要】
一种水上发电群


[0001]本技术涉及水力发电
，具体涉及一种大型发电系统的水上发电群。

技术介绍

[0002]水电是清洁能源，可再生、无污染、运行费用低，便于进行电力调峰，有利于提高资源利用率和经济社会的综合效益，与其它发电技术相比较具有十分明显的发展优势。采用这种筑坝方式的水力发电效益很好，但投资大、耗费的时间长、淹没土地资源、需要移民等，工程量极大，对周围环境造成影响。即使通过几十年的发展，水能资源的利用率还是很，2020年中国水流发电装机容量达35990 万千瓦，水力发电量为13552.1亿千瓦时，水力发电量占总发电量的17.4％。水电站利用的是坝上高水位的水势能转换为动能，从坝口喷出时冲击发电机而发电，此时只是瞬时利用了水的动能，虽然发电量很大，但是水能的利用率不高，大部分的能量从坝口喷出后却被闲置了。没有修水电站的河道的河道成千上万，其流水的动能极大，也被闲置了。有很多小水电因为筑坝而影响下游生态，逐渐被废弃，回归无坝的自然水流状态。如果这些被闲置的水能资源被有效利用，则水力发电量将成倍增加，对碳达峰、碳中和将是一大贡献。
[0003]已经有很多利用流水发电的专利，均为单台设备或装置，即使能发电，也没有多大发电能力。

技术实现思路

[0004]为了解决有多台发电装备总成的发电群能在河道上有整体发电效率和长期安全发电的问题，本技术对多台发电装备总成的布置，固定桩的设置、主拉索及分支拉索的设计、浮坞的固定和水位的自动调节、发电装备总成并联等问题进行系统研究，根据水流的力学特性、河流的不同水面比降、洪峰及枯水等不确定性，设计一种水上发电群。
[0005]本技术是通过以下技术方案予以实现的：
[0006]一种水上发电群，包括固定桩、拉索、发电装备阵列；由两台或以上发电装备总成通过串联或并联组成发电装备阵列，每台发电装备总成正对河流的水流方向；所述发电装备阵列由若干发电装备总成左右相邻、互相平齐、并联形成横排；所述发电装备阵列沿河流方向设有若干发电横排，下一个发电横排的单个发电装备与上一发电横排的单个发电装备由拉索串联连接形成竖行，下一个发电横排与上一发电横排之间留有间距；所述发电装备阵列通过固定桩与拉索固定在河流上。
[0007]优选的，所述发电装备总成包括左浮坞、右浮坞、发电机、滚轮式叶轮、主轴、左轴承座、右轴承座，所述滚轮式叶轮安装在主轴上，所述主轴通过左轴承座、右轴承座分别安装在左浮坞、右浮坞上，所述滚轮式叶轮位于左浮坞、右浮坞的中间位置，且所述滚轮式叶轮正对河流的水流方向，所述主轴的一端通过联轴器或变速箱与发电机的输入轴相连；所述左浮坞、右浮坞的侧边均设有两根分支拉索，所述分支拉索的一端与主拉索固定相连，所述分支拉索的另一端被缠绕在转盘上，每台发电装备总成均由四根分支拉索分左右两侧调
节固定。
[0008]优选的，所述发电装备总成的左浮坞或右浮坞的前后位置安装有连接板，所述连接板将相邻的两台发电装备总成连接固定在一起。
[0009]优选的，所述发电横排的下方的河床上修筑有一个由石块或混凝土形成的导流坡。
[0010]优选的，每台发电装备总成的发电机均与输电线相连，所述水上发电群的每台发电装备总成上的输电线并联在一起，形成一根总输电线升压并入电网；所述发电装备总成或主拉索上安装有拦截除杂装置。
[0011]本技术采用如下方式实施：
[0012]1.水上发电群的布局。
[0013]对于发电群在河床上的布局要考虑的因素有水流速度的影响：水流速度越快，其动能越大，其发电量也越多。相反，流速越慢发电量越少。
[0014]本技术发电装备总成横排的布局：如果没有行船(如堤坝式发电站的尾水段)，考虑到滚轮式叶轮对水流的阻力，防止水的外溢，应保持左右发电装备总成平齐并尽可能装满河床，每一排发电装备总成似乎形成一个微型拦河坝；如果有行船，则要留出行船的空间。本技术优选无行船的河道以及水电站的尾水地段。
[0015]本技术发电装备总成竖向的布局：对于上下游布置的发电装备总成，下游发电装备总成的水流速度有减慢，滚轮式叶轮转速减慢，发电量会减少，发电装备总成上安装有水流速度传感器和网关，控制平台根据每台发电装备总成的水流速度，给出指令自动调节发电机转速器，以便满足发电要求。本技术的水上发电群是沿河床安装的多个发电矩阵，当水流速度慢到不能让发电装备总成产生发电经济效益时，下游即停止安装发电装备总成。当河床拐弯时或竖向发电装备总成累计货载达到拉索或固定桩的货载时，重新设置固定桩，重新布置发电矩阵。
[0016]2.水上发电群的固定。
[0017]本技术设计低矮的固定桩、主拉索、分支拉索、分支拉索升缩机。按照本技术设计的发电群，两根主拉索设置在发电装备总成浮坞两边固定拉住发电装备总成，沿途拉住20台100KW的发电装备总成，则每根拉索需要承受的拉力至少为500吨，一个固定桩上套装两根拉索，则每个固定桩需要承受的拉力至少为1000吨。固定桩如果高出地面，水对固定桩有冲击力，因此，将固定桩设计为低矮状，稍高出地面即可。主拉索拉住的发电装备总成台数越多，投资成本越低，固定桩、主拉索所需承受的固定拉力就越高。
[0018]3.发电装备总成稳定与水位的调节。
[0019]单台发电装备总成在水上，稳定性受水流速度的影响，尤其是水流速度大时，对发电装备总成的冲击会很强。为了应对高水流速度的影响，本技术设计将横排的发电装备总成通过锁扣将左右相邻发电装备总成连成整体，以便稳定发电装备总成。
[0020]本技术一台发电装备总成两侧各设计两根分支拉索，那么，每台发电装备总成有四根分支拉索，分支拉索一端固定在主拉索上，另一端缠绕在拉索升缩机转盘上。每个发电装备总成上安装有水位传感器、物联网网关，物联网网关获取的水位高低数据发送至控制平台，系统根据数据给拉索升缩机发出指令，指令拉索升缩机控制分支拉索的长短，实现自动调节浮坞的水位高低，以便稳定发电装备总成并使滚轮式叶轮处于最佳发电水位。
[0021]如果水流速度低于2米/秒处，则在每台发电装备总成下方的河床上修筑一个石块或混凝土的导流坡，导流坡抬高水位，提高电装备叶轮的进、出水的落差，以提高水能转换为机械能的转换效率，提高发电效率。
[0022]4.拉索的设计。
[0023]主拉索是由拉绳对折后制成，并在对折处部分不织在一起，保留一个环。将拉索的环套挂在固定桩凹槽里，固定主拉索的上端，主拉索下端用于固定发电装备总成。分支拉索也是由拉绳对折后制成，在对折处保留一个环，使用时，主拉索穿过分支拉索的环，用夹具夹住分支拉索，固定分支拉索的主拉索端；主拉索与分支拉索长期浸泡在水里，主拉索与分支拉索的耐腐蚀性是发电群能否长期使用的主要保障。本技术选用非金属的碳纤维拉索、超高分子量聚乙烯拉索、芳纶纤维拉索或尼龙纤维拉索。
[0024]5.升压并网。
[0025]水上发电群的单台发电装备总成上的输电线并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水上发电群，包括固定桩、拉索、发电装备阵列，其特征在于：由两台或以上发电装备总成通过串联或并联组成发电装备阵列，每台发电装备总成正对河流的水流方向；所述发电装备阵列由若干发电装备总成左右相邻、互相平齐、并联形成横排；所述发电装备阵列沿河流方向设有若干发电横排，下一个发电横排的单个发电装备与上一发电横排的单个发电装备由拉索串联连接形成竖行，下一个发电横排与上一发电横排之间留有间距；所述发电装备阵列通过固定桩与拉索固定在河流上。2.根据权利要求1所述的水上发电群，其特征在于：所述发电装备总成包括左浮坞、右浮坞、发电机、滚轮式叶轮、主轴、左轴承座、右轴承座，所述滚轮式叶轮安装在主轴上，所述主轴通过左轴承座、右轴承座分别安装在左浮坞、右浮坞上，所述滚轮式叶轮位于左浮坞、右浮坞的中间位置，且所述滚轮式叶轮正对河流的水流...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾建祥，欧阳路，
申请(专利权)人：深圳沃腾能源有限公司，
类型：新型
国别省市：