一種由井字形模塊組裝成的海上水電站的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于海洋平臺結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體涉及一種由井字形模塊組裝成的海上水電站。
【背景技術(shù)】
[0002]波浪能發(fā)電(wave power generat1n)是以波浪的能量為動力生產(chǎn)電能。海洋波浪蘊(yùn)藏著巨大的能量，隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的激增、社會的進(jìn)步，人們對能源的需求日益增長。占地球表面積70%的廣闊海洋，集中了 97%的水量，蘊(yùn)藏著大量的能源，其中包括波浪能、潮汐能、海流能等。其中，波浪能由于在開發(fā)過程中對環(huán)境影響最小，且以機(jī)械能的形式存在，是品味最尚的海洋能。
[0003]波浪能的轉(zhuǎn)換一般有三級。第一級為波浪能的收集，通常采用聚波和共振的方法把分散的波浪能聚集起來。第二級為中間轉(zhuǎn)換，即能量的傳遞過程，包括機(jī)械傳動、低壓水力傳動、高壓液壓傳動、氣動傳動，從而使波浪能轉(zhuǎn)換為有用的機(jī)械能。第三級轉(zhuǎn)換又稱為最終轉(zhuǎn)換，即由機(jī)械能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。
[0004]目前波浪發(fā)電方案有很多種，但現(xiàn)實(shí)中卻少有規(guī)模化或商業(yè)化的波浪發(fā)電廠?，F(xiàn)有的波浪發(fā)電大都是小型裝置，用于航標(biāo)燈照明等諸如此類，無法作為海島鎮(zhèn)村級別的主要電力來源更不具備向大陸電網(wǎng)供電的能力。原有的方案不夠成熟，且無法在工業(yè)上批量生產(chǎn)。
[0005]目前在市面上還沒有一種成本較低，可在海上快速吊裝組合的模塊化平臺及其安裝整體，能夠提供穩(wěn)定的電力輸出。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種由井字形模塊組裝成的海上水電站，應(yīng)用海域水深達(dá)當(dāng)?shù)乩碚摶鶞?zhǔn)海面下5-30米，能夠?qū)⒁烟嵘胶０?0-30米之上的海水，引到對應(yīng)的水輪發(fā)電機(jī)中，從而生產(chǎn)符合現(xiàn)代工業(yè)化電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的電力產(chǎn)品，并將產(chǎn)生的電能輸送到海島或大陸上。整體模塊保證了在海浪的隨機(jī)大小變化的狀態(tài)下，仍然能夠?qū)崿F(xiàn)各蓄水池海水的統(tǒng)一調(diào)度發(fā)電。
[0007]本實(shí)用新型所公開的一種由井字形模塊組裝成的海上水電站，包括海下粧體安裝平臺和海上安裝平臺；所述的海上安裝平臺由下向上依次安裝有尾水管平臺、水輪發(fā)電機(jī)組平臺、井字形支架和蓄水池，海上安裝平臺上部通過支撐柱給各部分做支撐；所述的水輪發(fā)電機(jī)組平臺上設(shè)置有水輪發(fā)電機(jī)，水輪發(fā)電機(jī)頭部的引水管的入水口與蓄水池底部的出水口相連通，水輪發(fā)電機(jī)尾部的尾水管的末端伸入到實(shí)際海域的最低水位下2-5米；所述的相鄰蓄水池之間通過鋼管相連接；海上安裝平臺支撐柱的頂端支點(diǎn)與方形框架的四邊支架的連接點(diǎn)相焊連，方形框架的橫向與縱向方向上延伸有相同的方形框架結(jié)構(gòu)，在每個方形框架結(jié)構(gòu)的側(cè)部通過預(yù)留法蘭與兩個浮筒支架相固定，在四個最邊緣的方形框架結(jié)構(gòu)的外部通過預(yù)留法蘭與一個浮筒支架相固定；所述的浮筒支架上固定安裝有海浪提水裝置。
[0008]優(yōu)選方案如下:
[0009]水輪發(fā)電機(jī)為混流式或貫流式水輪發(fā)電機(jī)。若在中國海域，波高小于英國北海，宜選混流式?；炝魇浇Y(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行可靠，效率高，能適應(yīng)很寬的水頭范圍，是目前應(yīng)用最廣泛的水輪機(jī)之一。
[0010]海浪提水裝置個數(shù)為12個。
[0011]海浪提水裝置個數(shù)為20個。根據(jù)具體海域或具體實(shí)施時的提水要求來設(shè)計(jì)海浪提水裝置的個數(shù)。
[0012]其中，海下粧體安裝平臺與海上安裝平臺的安裝粧均按國家海工作業(yè)規(guī)范設(shè)計(jì)施工，按國家強(qiáng)制規(guī)定的海工安全要求進(jìn)行設(shè)計(jì)穿過海底泥沙層、風(fēng)化巖層、半風(fēng)化巖層入基巖2.5米左右，或者，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)實(shí)際情況使用摩擦粧。采用符合國家水電站引水流速設(shè)計(jì)規(guī)范且耐腐蝕的管路，將該平臺周邊及附近的海浪提水裝置所采集到的壓力達(dá)2至3公斤左右的低壓海水送至蓄水池的水面上。
[0013]在當(dāng)?shù)乩碚摳叱袒鶞?zhǔn)海面為基準(zhǔn)的水深5-30米的海中，用粧基礎(chǔ)支撐尾水管平臺和水輪發(fā)電機(jī)組平臺，用來控制浮筒式海浪提水裝置，且該平臺中心上置放有含變電站和控制柜的集裝箱的井字形鋼構(gòu)平臺和蓄水池，以模塊化的方式安裝組合，形成抗風(fēng)浪的剛性整體，能夠承載水輪發(fā)電機(jī)組和高位蓄水池以及10千伏或35千伏變電站，將波浪能轉(zhuǎn)換成10千伏或35千伏的交流電，并以相應(yīng)電壓等級的電纜外送電力。
[0014]這一標(biāo)準(zhǔn)模塊組合的海上水電站，可與各種波浪提水裝置相匹配的通用型海上水電站。例如，可與英國已核準(zhǔn)的Oyster (牡蠣)浮力擺式波浪提水裝置、臺灣在青島投資設(shè)立的威展能源公司的波浪提水裝置等等之類的相配合。本實(shí)用新型代替了岸上水庫，免除了向岸上水庫長距離輸送海水的能量損耗?？蓪⒉ɡ颂崴b置提上來的海水就地轉(zhuǎn)化為質(zhì)量合格的電力產(chǎn)品，用電纜輸送到岸上電網(wǎng)。
[0015]充份利用標(biāo)準(zhǔn)化的模塊形成對稱平衡的布置，不但抗各向風(fēng)浪的能力強(qiáng)，而且構(gòu)成了較大的空間，可設(shè)置容量相對較大的蓄水池。蓄水池中的海水重量占粧體基礎(chǔ)懸空水電站重量的主要部份，這一海上水電站的抗風(fēng)設(shè)計(jì)和工程結(jié)構(gòu)的成本，是圍繞著位于最高處的巨大的蓄水池展開的，這是以往的波浪發(fā)電專利所沒有論述到的。
[0016]其中，蓄水池的容積，是按波浪學(xué)所確定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律:
[0017]當(dāng)有效波高H1/3為I米時:
[0018]平均波高H = 0.63米；
[0019]Η1/10=1.27 米；
[0020]H17100= 1.61 米;
[0021]Hviqqq=L 94 米。
[0022]對提水裝置所在海域的波浪情況(年平均波高及各月均值的離散度，年平均波浪周期及各月均值的離散度)，進(jìn)行核算后確定的。
[0023]這一巨大的緩沖水量，再加上水輪發(fā)電機(jī)組所配的慣性飛輪和高性能的調(diào)速器及閥門，再加上水量的統(tǒng)一調(diào)度和水輪發(fā)電機(jī)組中部份機(jī)組關(guān)停啟動的組合運(yùn)行方式，確保了發(fā)電頻率的穩(wěn)定，從而確保了這一海上水電站所生產(chǎn)的電力，是工業(yè)化電網(wǎng)所能接受的合格產(chǎn)品。這也是以往的波浪發(fā)電專利中所忽視的。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、操作方便、能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的流水作業(yè)并制造安裝，平臺耐用且經(jīng)濟(jì)而高效，可將波浪提水裝置提上來的海水就地轉(zhuǎn)化為質(zhì)量合格的電力產(chǎn)品，用電纜輸送到岸上電網(wǎng)，可以工業(yè)化推廣投產(chǎn)使用。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本實(shí)用新型12個海浪提水裝置的海上水電站的俯視圖；
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