專利名稱：潮汐能發(fā)電系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)及其倍率提升系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種利用潮汐能的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
潮汐能是一種清潔、不污染環(huán)境、不影響生態(tài)平衡的可再生能源。潮水每日漲落， 周而復(fù)始，取之不盡，用之不竭。潮汐能是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能。它是一種相對穩(wěn)定的可靠能源，很少受氣候、水文等自然因素的影響，全年總發(fā)電量穩(wěn)定，不存在豐、枯水年和豐、枯水期影響，不需淹沒大量農(nóng)田構(gòu)成水庫，不存在人口遷移、淹沒農(nóng)田等復(fù)雜問題。目前，最常見的、已有成功應(yīng)用的潮汐發(fā)電是利用海水的勢能和動能，通過水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能。但由于潮汐電站通常需建在港灣?？?，水深壩長，施工、地基處理及防淤等問題較困難。土建和機電投資大，造價較高。同時，為實現(xiàn)全日連續(xù)發(fā)電，必須采用雙水庫的潮汐電站，造成工程量和投資的成倍增長，影響了潮汐發(fā)電站的發(fā)展，影響了潮汐能的利用。同時，并非所有的海面均適合筑壩圍海發(fā)電，因此，潮汐資源的利用受到很大的限制。潮汐能量利用的另一種方式是利用“密閉空浮筒”的浮力和“充水浮筒”的重力， 在漲潮和退潮過程中，浮筒產(chǎn)生相當于潮差高度的垂直運動，將浮筒的垂直運動傳遞出來發(fā)電，實現(xiàn)潮汐浮力發(fā)電。綜觀采用該原理的各種實用新型和設(shè)計，基本有三種方式(1)浮筒直接驅(qū)動氣缸活塞把空氣壓入壓力罐，從而將潮汐能量轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s空氣儲存起來發(fā)電。由于大行程、大直徑氣缸受現(xiàn)有制造技術(shù)和制造成本的限制，該設(shè)計尚未見產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用(潮汐差為2 15米不等，通常為4 5米，而氣缸行程大于2米、缸徑大于 0.4米的制造就非常困難，且價格高昂，不能適應(yīng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用)；(2)浮筒直接驅(qū)動液壓缸活塞把海水壓至高位水庫，從而將潮汐能量轉(zhuǎn)變?yōu)楦呶凰膭菽軆Υ嫫饋戆l(fā)電。由于大行程、大直徑液壓缸受現(xiàn)有制造技術(shù)和制造成本的限制， 且須進行高位水庫施工，該設(shè)計也未見產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。(3)浮筒驅(qū)動齒條、齒輪等機械機構(gòu)運動，將潮汐能量實時轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃又鬏S的扭力，驅(qū)動增速箱發(fā)電。由于大行程機械結(jié)構(gòu)受現(xiàn)有制造技術(shù)和制造成本的限制，且該方案未設(shè)計能量儲存機制，故該設(shè)計也未見產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服已有技術(shù)的問題，提高利用潮汐能的效率。本實用新型的基本構(gòu)思為利用潮水的升降將儲能組件提高至接近2倍于潮高的高度，以提高利用潮汐能的效率。根據(jù)前述構(gòu)思，本實用新型提供一種潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電方法，其特點是， 該方法在一個潮汐周期中執(zhí)行以下步驟，一個潮汐周期包括初始階段、漲潮階段、平潮階段以及退潮階段步驟a，在初始階段，使浮體成為密閉空浮體；步驟b，在漲潮階段，將浮體受
5浮力上升的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件的重力勢能；步驟C，在平潮階段時，對浮體進行充水；步驟d，在退潮階段時，使浮體成為充有水的密閉體，并將浮體受重力下降的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件的重力勢能；以及步驟e，下降儲能組件，將儲能組件的重力勢能轉(zhuǎn)換為電能；該方法在下一個潮汐周期到來時，重復(fù)前述步驟。本實用新型的方法利用“密閉空浮筒”的浮力和“充水浮筒”的重力，在漲潮和退潮時對儲能組件雙向作用，將2倍于潮汐勢能的能量貯存于儲能組件之中，因此提高了利用潮汐能的效率。所述的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電方法，在步驟e中，將儲能組件分為多組；在一個潮汐周期結(jié)束后，保持儲能組件的重力勢能，脫離潮汐周期的限制；分時釋放各組儲能組件，以實現(xiàn)日夜連續(xù)發(fā)電。按程序逐漸釋放能量即可實現(xiàn)潮汐日夜連續(xù)發(fā)電，無需筑壩施工。根據(jù)前述構(gòu)思，本實用新型提供一種潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)，其特點是， 包括至少一個系統(tǒng)單元，該系統(tǒng)單元包括儲能組件，還包括可充、放水的浮體；將浮體受浮力上升的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件的重力勢能的初次能量轉(zhuǎn)換裝置；將充水的浮體受重力下降的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件的重力勢能的倍率能量轉(zhuǎn)換裝置；以及將儲能組件的重力勢能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置。本實用新型的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)在漲潮時利用浮體的浮力將儲能組件提高至大約潮水高度的位置，并在浮體下降時繼續(xù)利用充水浮體的重力將儲能組件再次提高至大約潮水高度的位置，相對于現(xiàn)有技術(shù)，實現(xiàn)了潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電的目的。所述的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述浮體包括設(shè)置在浮體的底部的受控的進排水閥門和設(shè)置在浮體的上部的受控的進排氣閥門。在浮體底部設(shè)置受控的進排水閥門，在上部設(shè)置受控的進排氣閥門，可以更有效地提高潮汐能的利用效率，浮體由于進排水均在浮體底部進行，海水在強大的水壓下進入和排出浮體，則在上部的進排氣口也將產(chǎn)生氣體的高速出入(進水時浮體內(nèi)產(chǎn)生正壓力，氣體高速噴出，排水時浮體內(nèi)產(chǎn)生負壓，氣體高速吸入)，該能量也能進一步獲得應(yīng)用，尤其是在群集建設(shè)時，進排氣的總量很大，更具綜合利用價值，可降低運行成本。所述的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述初次能量轉(zhuǎn)換裝置包括浮體托架、上拉件以及上拉件離合器，浮體托架連接浮體，隨浮體上升而上升，隨浮體下降而下降，浮體托架借助于上拉件離合器與上拉件可分離地連接，上拉件連接所述儲能組件。浮體托架連接浮體，隨浮體上升而上升，隨浮體下降而下降，在漲潮時，上拉件離合器與上拉件嚙合，從而帶動儲能組件上升，實現(xiàn)初次儲能的目的。所述的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述倍率能量轉(zhuǎn)換裝置也包括所述浮體托架，還包括下拉件、下拉件離合器以及傳動撓性件，浮體托架借助于下拉件離合器與下拉件可分離地連接，下拉件通過傳動撓性件由滑輪導(dǎo)向后連接上拉件。在退潮時，浮體稱為充水密閉體，浮體托架僅借助于下拉件離合器連接下拉件，不再連接上拉件，浮體的下降因此帶動下拉件下降，下拉件的下降通過滑輪導(dǎo)向裝置導(dǎo)向后可繼續(xù)提升儲能組件，從而實現(xiàn)倍率儲能的目的。所述的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)單元還包括保持儲能組件的重力勢能的保持裝置，該保持裝置為定位離合器，該定位離合器固定于該系統(tǒng)單元的基礎(chǔ)上，該定位離合器與儲能組件相關(guān)聯(lián)，可將定位離合器保持在預(yù)定的高度，并且脫離潮汐周期的限制。利用定位離合器將儲能組件保持在預(yù)定的高度，并且脫離潮汐周期的限制，分時釋放儲能組件，因此可實現(xiàn)連續(xù)發(fā)電。所述的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)單元還包括保持儲能組件的重力勢能的保持裝置，該保持裝置為定位離合器，該定位離合器固定于該系統(tǒng)單元的基礎(chǔ)上，該定位離合器與下拉件可分離地連接，以將定位離合器保持在預(yù)定的高度，并且脫離潮汐周期的限制。定位離合器與下拉件嚙合后，可將定位離合器保持在預(yù)定的高度。所述的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電裝置包括發(fā)電機組，所述滑輪為棘輪，該棘輪的外圈對撓性件進行導(dǎo)向，該棘輪的內(nèi)圈固定在傳動主軸上，所述棘輪的傳動方向順著儲能組件的下降方向，儲能組件在下降過程中能帶動棘輪轉(zhuǎn)動，從而帶動該傳動主軸，該傳動主軸與發(fā)電機組連接，以驅(qū)動發(fā)電機組發(fā)電。儲能組件提升時棘輪外圈與傳動主軸作逆向運動，根據(jù)棘輪原理，此時不消耗主軸轉(zhuǎn)矩能量儲能塊下降時，棘輪外圈與主軸作同向運動，可將外圈轉(zhuǎn)矩通過棘輪機構(gòu)傳遞給內(nèi)圈，從而驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)。利用棘輪的單向傳動的特點，即滿足了倍率儲能的需求，同時也滿足了直接驅(qū)動傳動主軸的要求， 以傳動主軸直接帶動發(fā)電機組進行發(fā)電，而不必通過水輪機、透平機等動力機械將水能轉(zhuǎn)換為電能，從而大大提高了能量轉(zhuǎn)換效率，簡化了設(shè)備，降低了系統(tǒng)投資。所述的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述儲能組件為固態(tài)儲能組件。固態(tài)儲能組件的作用在于儲存潮汐能量，其重量與浮體的排水量相當。其構(gòu)成材料取決與整體結(jié)構(gòu)對儲能組件體積的要求(無強度要求)，當總體結(jié)構(gòu)要求儲能組件體積較小時，可用金屬、甚至重金屬材料(鋼鐵、鉛塊、水銀等)。當總體結(jié)構(gòu)對儲能組件體積無要求時，可采用混凝土、甚至是箱裝的卵石、砂石、泥土或水等，以降低造價和投資。所述的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括多個儲能組件，每一儲能組件對應(yīng)連接一個所述初次能量轉(zhuǎn)換裝置和對應(yīng)連接一個所述倍率能量轉(zhuǎn)換裝置，該多個儲能組件對應(yīng)的初次能量轉(zhuǎn)換裝置、倍率能量轉(zhuǎn)換裝置共用一個浮體托架，該多個儲能組件成多組配置，上升到最高位置后由保持裝置保持在最高位置，并且由保持裝置對各組儲能組件分時釋放。每組儲能組件提升到額定位置后，在定位離合器的作用下保持在額定高度，從而脫離潮汐周期的限制，按規(guī)定的程序分時釋放儲能組件下落，驅(qū)動發(fā)電機組，也即實現(xiàn)了潮汐能的儲存，實現(xiàn)日夜連續(xù)發(fā)電。所述的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述上拉件為棘齒拉桿，棘齒拉桿和其對應(yīng)的離合器通過棘齒嚙合。棘齒拉桿和離合器的嚙合為單向嚙合，可更好的滿足倍率儲能的要求。所述的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)，其中，初次能量轉(zhuǎn)換裝置和倍率能量轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置在海上平臺上，儲能單元由傳動撓性件引向海上平臺以外的位置，多個系統(tǒng)單元的儲能單元在該平臺以外的位置集群。發(fā)電機組等裝置均安裝在海面平臺之上或近海陸地上，無需在海下施工、運行和操作，可大大簡化施工難度，并減少投資。所述的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電裝置包括發(fā)電機組，多個系統(tǒng)單元的所述傳動撓性件分別由棘輪導(dǎo)向，所述棘輪固定在同一根傳動主軸上，該棘輪的外圈對傳送撓性件進行導(dǎo)向，該棘輪的內(nèi)圈固定在傳動主軸上，所述棘輪的傳動方向順著儲能組件的下降方向，儲能組件在下降過程中能帶動棘輪轉(zhuǎn)動，從而帶動該傳動主軸，該傳動主軸與發(fā)電機組連接，以驅(qū)動發(fā)電機組發(fā)電。本實用新型的發(fā)電系統(tǒng)若為一個獨立單元系統(tǒng)，獨立單元系統(tǒng)的發(fā)電量可大可小(從幾千瓦到數(shù)千千瓦均可)，并可集群運行，可形成規(guī)模的潮汐發(fā)電基地。根據(jù)前述構(gòu)思，本實用新型提供一種潮汐能儲存方法，其特點是，一個潮汐周期包括初始階段、漲潮階段、平潮階段以及退潮階段，該方法包括步驟a，在初始階段，使浮體成為密閉空浮體；步驟b，在漲潮階段，將浮體受浮力上升的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件的重力勢能；步驟c，在平潮階段時，對浮體進行充水；以及步驟d，在退潮階段時，使浮體成為充有水的密閉體，并將浮體受重力下降的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件的重力勢能。根據(jù)前述構(gòu)思，本實用新型提供一種潮汐能儲存系統(tǒng)，其特點是，包括至少一個系統(tǒng)單元，該系統(tǒng)單元包括儲能組件，還包括可充、放水的浮體；將浮體受浮力上升的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件的重力勢能的初次能量轉(zhuǎn)換裝置；以及將充水的浮體受重力下降的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件的重力勢能的倍率能量轉(zhuǎn)換裝置。本實用新型的潮汐能儲存方法、系統(tǒng)如前所述，其可以實現(xiàn)倍率儲能的目的，并且其不僅可以用于發(fā)電，還可以用于例如海水淡化處理等工業(yè)應(yīng)用。根據(jù)前述構(gòu)思，本實用新型提供用于潮汐能儲存的浮體，其特點是，該浮體具有空腔，在浮體的底部設(shè)置有受控的進排水閥門，在浮體的上部設(shè)置有受控的進排氣閥門。浮體的進排水閥門具有進排水的功能，進排氣閥門具有進排氣的功能，其與現(xiàn)有的“進排水單向浮體”有以下原則區(qū)別“單向進排水浮體”的進水閥門在浮體頂部，出水閥門在浮體底部，運行時必須在達到滿潮位置之前，強行停止浮體的上浮運動，并須使海水淹沒浮體一定的深度，這樣，不僅需要安裝一個能夠克服強大浮力的、位置可調(diào)的限位裝置，而且還將損失相當?shù)某辈钅芰浚黾恿送顿Y，減少了能量產(chǎn)出；“單向進排水浮體”的上部進水的設(shè)計取消了進排氣口，同時也喪失了高速出入氣體綜合利用的可能，而本實用新型的浮體由于進排水均在浮體底部進行，海水在強大的水壓下進入和排出浮體，則在上部的進排氣口也將產(chǎn)生氣體的高速出入(進水時浮體內(nèi)產(chǎn)生正壓力，氣體高速噴出，排水時浮體內(nèi)產(chǎn)生負壓，氣體高速吸入)，該能量也能進一步獲得應(yīng)用，尤其是在群集建設(shè)時，進排氣的總量很大，更具綜合利用價值，可降低運行成本；上部進水時，海水進入浮體的速度遠低于底部進水的速度，而保持平潮的時間有限，當浮體排水量超過一定范圍時，易出現(xiàn)來不及灌水的情況，影響正常運行。根據(jù)前述構(gòu)思，本實用新型提供適用于潮汐能儲存的倍率提升系統(tǒng)，用于提升儲能組件，其特點是，包括浮體托架、上拉棘齒桿、上拉棘齒桿離合器、傳動撓性件、滑輪、傳動主軸、下拉棘齒桿以及下拉棘齒桿離合器，傳動撓性件繞過滑輪并將上拉棘齒桿和下拉棘齒桿分別懸置于滑輪的兩側(cè)，浮體托架的兩側(cè)分別安裝了上拉棘齒桿離合器、下拉棘齒桿離合器，浮體托架借助于上拉棘齒桿離合器與上拉棘齒桿可分離地連接，并借助于下拉棘齒桿離合器與下拉棘齒桿可分離地連接，上拉棘齒桿用于連接儲能組件。漲潮時“密閉空浮筒”在浮力作用下推動浮體托架上升，此時浮體托架借助于上拉棘齒桿離合器與上拉棘齒桿連接，同時與下拉棘齒桿松開，拉動儲能組件上升到滿潮位置， 平潮時下拉棘齒桿離合器閉合，抱住下拉棘齒桿，上拉棘齒桿離合器打開，釋放上拉棘齒桿，退潮時“充水浮筒”在重力作用下落下，拉動下拉棘齒桿下降，通過傳動撓性件再次拉動儲能組件，當浮體高度<<潮差時，儲能組件上升的總高度 2倍潮差，實現(xiàn)了本實用新型的“倍率提升”要求。根據(jù)前述構(gòu)思，本實用新型提供潮汐能儲存系統(tǒng)，其特點是，包括至少一個系統(tǒng)單元，該系統(tǒng)單元包括儲能組件，還包括浮體，具有空腔，在浮體的底部的受控的進排水閥門和設(shè)置在浮體的上部的受控的進排氣閥門；以及倍率提升系統(tǒng)，包括浮體托架、上拉棘齒桿、上拉棘齒桿離合器、傳動撓性件、滑輪、傳動主軸、下拉棘齒桿以及下拉棘齒桿離合器， 傳動撓性件繞過滑輪并將上拉棘齒桿和下拉棘齒桿分別懸置于滑輪的兩側(cè)，浮體托架的兩側(cè)分別安裝了上拉棘齒桿離合器、下拉棘齒桿離合器，浮體托架借助于上拉棘齒桿離合器與上拉棘齒桿可分離地連接，并借助于下拉棘齒桿離合器與下拉棘齒桿可分離地連接，上拉棘齒桿連接儲能組件。根據(jù)前述構(gòu)思，本實用新型提供潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特點是，包括至少一個系統(tǒng)單元，該系統(tǒng)單元包括儲能組件，還包括浮體，具有空腔，在浮體的底部的受控的進排水閥門和設(shè)置在浮體的上部的受控的進排氣閥門；倍率提升系統(tǒng)，包括浮體托架、上拉棘齒桿、上拉棘齒桿離合器、傳動撓性件、滑輪、傳動主軸、下拉棘齒桿以及下拉棘齒桿離合器，傳動撓性件繞過滑輪并將上拉棘齒桿和下拉棘齒桿分別懸置于滑輪的兩側(cè)，浮體托架的兩側(cè)分別安裝了上拉棘齒桿離合器、下拉棘齒桿離合器，浮體托架借助于上拉棘齒桿離合器與上拉棘齒桿可分離地連接，并借助于下拉棘齒桿離合器與下拉棘齒桿可分離地連接，上拉棘齒桿連接儲能組件；發(fā)電機組；以及傳動主軸，與儲能組件相關(guān)聯(lián)，由下降的儲能組件驅(qū)動， 傳動主軸驅(qū)動發(fā)電機組進行發(fā)電。所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述滑輪為棘輪，棘輪的內(nèi)圈固定在傳動主軸上， 棘輪的外圈由傳動撓性件繞過，該傳動撓性件能帶動棘輪的外圈。所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)單元具有海上平臺，浮體、倍率提升系統(tǒng)安裝在海上平臺上，上拉棘齒拉桿與儲能組件由牽引撓性件連接，該牽引撓性件延伸至海上平臺以外的位置，并在該位置繞過棘輪，棘輪的內(nèi)圈固定在傳動主軸上，棘輪的外圈由牽引傳動撓性件繞過，所述棘輪的傳動方向順著儲能組件的下降方向，儲能組件在下降過程中能帶動棘輪轉(zhuǎn)動。所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其中，多個系統(tǒng)單元的儲能組件的牽引撓性件繞過的棘輪共同設(shè)置在一根傳動主軸上。所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其中，該牽引撓性件延伸至海上平臺以外的陸地位置，在該陸地位置上、儲能組件的下方形成有地坑。所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)單元還包括定位離合器，該定位離合器設(shè)置在該系統(tǒng)單元的基礎(chǔ)上，與下拉棘齒桿可分離地嚙合。所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)單元包括多組儲能組件，每一儲能組件由一個所述倍率提升系統(tǒng)提升，并由一個所述定位離合器嚙合相應(yīng)的下拉棘齒桿而定位，該多個儲能組件對應(yīng)的倍率提升系統(tǒng)共用一個浮體托架，各組儲能組件的定位離合器可分時釋放下拉棘齒桿。本實用新型的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了倍率儲能，儲能組件的上升高度雖然為2倍率潮差高度，但相對現(xiàn)有技術(shù)那些需要將潮水送往高處的系統(tǒng)來說是較低的，本實用新型的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)可在無法筑壩圍海的平直海灘、淺海灘及海島沿岸實現(xiàn)潮汐發(fā)電，大大擴大了潮汐資源的利用范圍。本實用新型的前述目的、特征以及技術(shù)效果將在后面結(jié)合附圖說明和具體實施方式
進行詳細的描述。

圖1顯示了本實用新型的第一實施例-潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)。圖2顯示了第一實施例的滿潮空浮筒的狀態(tài)。圖3顯示了第一實施例的滿潮充水狀態(tài)。圖4顯示了第一實施例的退潮排水狀態(tài)。圖5顯示了本實用新型的第二實施例-潮汐浮力重力倍率儲能海水淡化處理系統(tǒng)。圖6顯示了本實用新型的第三實施例-浮動擴散式潮汐浮力海水淡化處理系統(tǒng)-的低潮狀態(tài)。圖7顯示了第三實施例的漲潮狀態(tài)。圖7a顯示了本實用新型的第四實施例-潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)，其浮體處于低潮空浮筒狀態(tài)。圖7b是第四實施例的浮體滿潮充水狀態(tài)。圖7c是第四實施例的浮體退潮排水狀態(tài)。圖8是本實用新型的第五實施例-潮汐浮力重力倍率儲能連續(xù)發(fā)電系統(tǒng)，其中， (a)為主視圖，(b)為側(cè)視剖面圖，(c)為俯視圖。圖9a顯示了第五實施例的儲能組件在初始低潮階段的狀態(tài)。圖9b顯示了第五實施例的儲能組件在第一次漲-退潮階段的狀態(tài)。圖9c顯示了第五實施例的儲能組件在第一次漲-低潮階段的狀態(tài)。圖9d顯示了第五實施例的儲能組件在第二次漲-退潮階段的狀態(tài)。圖9e顯示了第五實施例的儲能組件在第二次漲-低潮階段的狀態(tài)。圖9f顯示了第五實施例的儲能組件在第三次漲-退潮階段的狀態(tài)。圖9g顯示了第五實施例的儲能組件在第三次漲-低潮階段的狀態(tài)。圖9h顯示了第五實施例的儲能組件在第四次漲-退潮階段的狀態(tài)。圖10是本實用新型的第六實施例-儲能組件移出式發(fā)電系統(tǒng)-的低潮狀態(tài)圖。圖11是本實用新型的第六實施例的滿潮狀態(tài)圖。圖12是本實用新型的第六實施例的退潮狀態(tài)圖。圖13是本實用新型的第七實施例-儲能組件移出式發(fā)電系統(tǒng)-的地坑式工作狀態(tài)圖。圖14是本實用新型的第八實施例-集群式浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。圖15是本實用新型的第九實施例-潮汐、風力、太陽三維能源綜合利用能場示意圖。
具體實施方式
同時結(jié)合圖1到圖4，本實用新型的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電方法包括多個步驟，該步驟將以潮汐周期為周期重復(fù)進行，一個潮汐周期包括初始階段、漲潮階段、平潮階段以及退潮階段，該方法包括步驟a，在初始階段，如圖1所示，使浮體3成為密閉空浮體；步驟b，在漲潮階段，同時參照圖1和圖2，將浮體3受浮力上升的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件8的重力勢能；步驟c，如圖3所示，在接近平潮階段或者說滿潮時，對浮體3進行充水，此時打開上閥門21和下閥門2，潮水從下閥門2進入，浮體空腔中的氣體從上閥門21中排出，潮水將迅速充滿浮體；步驟d，繼續(xù)參照圖3，在退潮階段時，關(guān)閉上閥門21、下閥門2，使浮體3成為充有水的密閉體，并將浮體3受重力下降的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件的重力勢能；步驟e，如圖4所示，將儲能組件的重力勢能轉(zhuǎn)換為電能；以及步驟f，當下一個潮汐到來時，重復(fù)前述步驟。對應(yīng)本實用新型的方法，圖1至圖4示出了潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)，圖1 到圖4顯示的是一個系統(tǒng)單元100，整個系統(tǒng)可以由至少這樣一個系統(tǒng)單元構(gòu)造，該系統(tǒng)單元100包括浮體3和儲能組件8，對應(yīng)前述步驟b，還包括將浮體3受浮力上升的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件8的重力勢能的初次能量轉(zhuǎn)換裝置；對應(yīng)前述步驟c，還包括將充水的浮體3受重力下降的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件8的重力勢能的倍率能量轉(zhuǎn)換裝置；以及對應(yīng)前述步驟e， 還包括將儲能組件8的重力勢能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置。前述浮體控制裝置、初次能量轉(zhuǎn)換裝置、倍率能量轉(zhuǎn)換裝置、發(fā)電裝置在圖1和圖4以較佳實施例示出，但不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的精神還可以對系統(tǒng)的各個裝置進行變化或變型。如圖1所示，浮體3具有空腔1，還具有上閥門(進排氣閥門)21和下閥門(進排水閥門)2，上閥門21和下閥門2可以但不限于是電磁閥，可通過PLC等邏輯控制單元來控制各種執(zhí)行單元開執(zhí)行上閥門21、下閥門2的開啟、閉合，執(zhí)行單元例如是機械傳動機構(gòu)， 或者是液壓傳動單元，或者是氣動傳動單元，在圖中為了便于清楚觀察的目的，沒有顯示邏輯控制單元、執(zhí)行機構(gòu)，上閥門21、下閥門2及其對應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)、邏輯控制單元構(gòu)成了本實用新型的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)的浮體控制裝置，該浮體控制裝置可以在前述方法的步驟a中，關(guān)閉上閥門21、下閥門2，在前述方法的步驟c中，打開上閥門21和下閥門2，而在步驟d中再次關(guān)閉閥門21、2，其更為具體的工作原理將在后面描述。浮體控制裝置邏輯控制單元和執(zhí)行機構(gòu)在一些特別的情況下可以是集成在一起的。前面說明不是要窮舉浮體控制裝置的各種實現(xiàn)方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本實用新型的精神在面臨具體的情況時選擇或組合現(xiàn)有技術(shù)來構(gòu)造各種各樣的可以打開、關(guān)閉浮體3的浮體控制裝置。繼續(xù)參照圖1，初次能量轉(zhuǎn)換裝置包括浮體托架7、上拉件離合器11和上拉件10。 浮體托架7連接浮體3，二者通過樞軸6相接，從而二者可以以樞軸6為中心相對轉(zhuǎn)動，這種柔性連接可以應(yīng)付潮水波動引起的各種浮體擺動。浮體托架7上安裝有上拉件離合器11 和下拉件離合器17，借助于上拉件離合器11與上拉件10可脫離地連接，并借助于下拉件離合器17與下拉件16可脫離地連接，但是通過后面的工作過程的描述將理解到，浮體托架7 不同時與上拉件10、下拉件16連接。上拉件10的下端通過繩索(牽引撓性件)9懸吊儲能組件8，上端連接繩索(傳動撓性件)12的右端，繩索9的長度被示意性地顯示，通過后面的描述將理解到，其實際長度將遠遠大于圖中顯示的長度。上拉件離合器11與上拉件10，或者下拉件離合器17與下拉件16的嚙合有多種方式，上拉件10為拉桿，下拉件16也為拉桿，例如在拉桿10、拉桿16上形成棘齒，相應(yīng)地在離合器11、17上也形成有配對的棘齒，在后述的一些實施例中，上拉件10稱為上拉棘齒桿或上拉桿或棘齒拉桿或簡稱拉桿，下拉件 16稱為下拉棘齒桿或下拉桿或棘齒拉桿或簡稱拉桿，相應(yīng)地，離合器11、17分別稱為上拉棘齒桿離合器11、下拉棘齒桿離合器17或均簡稱為離合器。 儲能組件8在圖中以方塊顯示，但其形狀不限于此，儲能組件8可以選擇非常低成本的方式提供，例如選擇箱裝的泥土、河沙、海水等等，儲能組件8可以稱為固態(tài)儲能組件， 因為儲能組件8不再像現(xiàn)有技術(shù)那樣通過必須要流動的水來儲能，將在后面的描述中理解到，儲能組件8主要是通過獲得提升高度從而存儲重力勢能，其重量與浮體的排水量相當， 其構(gòu)成材料取決與整體結(jié)構(gòu)對儲能組件體積的要求(無強度要求)，當總體結(jié)構(gòu)要求儲能組件體積較小時，可用金屬、甚至重金屬材料(鋼鐵、鉛塊、水銀等)。當總體結(jié)構(gòu)對儲能組件體積無要求時，可采用混凝土、甚至是箱裝的卵石、砂石、泥土或水等，以降低造價和投資。繩索12或繩索9可以是鋼絲繩或者玻璃纖維或鏈條等任意的具有較高拉伸強度的材料構(gòu)成可以撓曲的撓性件。繼續(xù)參照圖1，倍率能量轉(zhuǎn)換裝置包括浮體托架7、下拉件16和下拉件離合器17。 繩索12由棘輪13、14導(dǎo)向后其左端連接下拉件16的上端，下拉件16的下端可脫離地連接下拉件離合器17，并且還可脫離地連接定位離合器18，但是并不同時連接離合器17、18。定位離合器18固定在連接座19上，連接座19安裝在平臺5上，平臺5高出水平面22。浮體托架7連接浮體3后，可隨浮體3的升降而升降。連接座19具有穿孔，下拉件16可在該穿孔中無阻礙地上、下移動。繼續(xù)參照圖1，發(fā)電裝置包括發(fā)電機(圖中沒有顯示)、棘輪13、14。棘輪13、14包括外圈13以及內(nèi)圈14，外圈13起著滑輪的作用，由撓性件9繞過，棘輪13、14之間只能進行單向傳動，在圖中棘輪的單向傳動方向為順時針方向，順著儲能組件8的下降方向。棘輪內(nèi)圈14固定安裝在傳動主軸15上，傳動主軸15隨棘輪內(nèi)圈14同步轉(zhuǎn)動。對前述離合器11、17、18以及浮體控制的控制裝置可以集成在一起(后面以集成在一起的方式進行描述，對它們的控制的裝置都稱為控制裝置)，也可以分開設(shè)置，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需求選擇電控、氣控、液控等任意控制方式的控制裝置。下面結(jié)合圖1-圖4對本實用新型的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)的一個工作周期進行描述。圖1顯示的是系統(tǒng)處于潮汐周期的初時階段，此時，浮體3的下閥門2和上閥門21 關(guān)閉，空腔1為密閉腔體，浮體3在儲能組件8的重壓下沉于水中，浮體內(nèi)充滿空氣，浮體呈 “密閉空浮筒”狀態(tài)，僅浮體上表面露出水面，儲能組件8的重力通過離合器11和拉桿10嚙合壓置在浮體托架上，浮力與儲能組件的重力平衡，處于平臺的最低位置，當處于漲潮階段時，浮體3受到最大的浮力并因此會開始上升，此時浮體托架7隨之上升，浮體托架7此時通過上拉件離合器11和上拉件10連接在一起，而浮體托架7與下拉件16脫離，即下拉件離合器17松開，定位離合器18也松開，拉桿10與浮體托架7連接在一起，因此拉桿10也隨之上升，儲能組件8在拉桿10的帶動下將開始升高，由此開始儲存重力勢能，下拉件16隨著上拉件10的升高而下降，上拉件10和下拉件16由于繩索9的連接而能聯(lián)動，并且運動方向始終相反，并且此時儲能組件上升時帶動棘輪外圈13與主軸逆向轉(zhuǎn)動，此時主軸15、棘輪內(nèi)圈14不運動。如圖2所示，浮體3上升到接近最高位置，此時浮體托架7連同上拉件10共同作用，完成了固態(tài)儲能組件8的初次儲能工作，對比圖2和圖1，固態(tài)儲能組件8已上升了一高度，該高度大致等于潮水高度。如圖3所示，在平潮時候，控制裝置打開浮體3的下閥門2和上閥門21，此時潮水快速地將空腔1充滿。隨后潮水將退去，當浮體3被充滿后，控制裝置再次關(guān)閉下閥門2和上閥門21，浮體3因此稱為密閉的充滿潮水的重物，該重物的重量要大于儲能組件8的重量，當潮水在退去的過程中，浮體3將在重力的作用下下降，此時，再次上拉件離合器17關(guān)閉，將浮體托架 7和再次上拉桿16連接在一起，并且上拉件離合器11和定位離合器18松開，因此，當浮體 3下降時，浮體托架7隨之下降，再次上拉桿16也開始下降，同時上拉件10連同儲能組件8 上升。當浮體降至接近低潮海面(距水面0.2米)時，在下拉件離合器17閉合、抱住拉桿 16的同時，安裝在平臺上的離合器18也閉合，抱住拉桿16，使浮體停留在接近低潮海面的位置，此時儲能組件8的上升高度=潮差-浮體高度。當浮體高度<<潮差時，上升高度 潮差，則儲能組件上升的總高度 2倍潮差，實現(xiàn)了的“倍率提升”從而實現(xiàn)了倍率儲能。如圖4所示，當浮體的下閥門距水面0.2米左右時控制離合器17、18的閉合狀態(tài)， 使浮體停止下降，控制裝置同時將下閥門2和上閥門21同時打開，浮體3中的海水自行排除，海水排空后，關(guān)閉下閥門2和上閥門21，浮體3又恢復(fù)到密閉狀態(tài)。同時，離合器17、11 松開，排空密閉的浮體3將在重力的作用下下降沒入海水之中，恢復(fù)到初始位置，準備進入下一周期的潮汐運行。此時定位離合器18閉合，抱住上拉桿16，儲能組件8保持在最高位置，在等待下一次潮水來臨的過程中(即停潮階段)，可以按程序逐步釋放儲能組件8，以實現(xiàn)連續(xù)發(fā)電，逐步釋放的方法將在后面描述。釋放儲能組件8即松開離合器18后，儲能組件8將下降，儲能組件8同時會帶動棘輪外圈13轉(zhuǎn)動，棘輪外圈13帶動整個棘輪逆時針轉(zhuǎn)動，棘輪帶動傳動主軸15開始驅(qū)動發(fā)電機或發(fā)電機組發(fā)電，從而將儲能組件8的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能，這種方式直接將潮汐勢能轉(zhuǎn)變?yōu)橹鬏S的旋轉(zhuǎn)力矩，可直接驅(qū)動減速器帶動發(fā)動機發(fā)電，而不必通過水輪機、透平機等動力機械將水能轉(zhuǎn)換為電能，從而大大提高了能量轉(zhuǎn)換效率，簡化了設(shè)備，降低了系統(tǒng)投資。根據(jù)前述描述，儲能組件8在漲潮和退潮過程中受到密閉的空浮體浮力和充水浮體重力的雙向作用，在初次能量轉(zhuǎn)化裝置和倍率能量轉(zhuǎn)化裝置的作用下被提升到約2倍于潮差的高度H，儲能組件的重力與浮體排水量相同，從而實現(xiàn)了潮汐落差能量向儲能組件的轉(zhuǎn)移和貯存。在此過程中，不僅沒有能量的損耗，并且由于提升高度2倍于潮差，儲能組件含蘊的勢能2倍于浮體覆蓋的潮汐能(E = mg2H, m為浮體重量)。圖5顯示了本實用新型的第二實施例，第二實施例為潮汐浮力重力倍率儲能海水淡化處理系統(tǒng)200，海水淡化處理系統(tǒng)200包括第一實施例所述的發(fā)電系統(tǒng)100、海水蒸發(fā)塔30和蒸汽冷凝塔31，海水蒸發(fā)塔30配置有真空泵32，真空泵32與傳動主軸15相關(guān)聯(lián)， 即傳動主軸15和真空泵32通過動力傳遞機構(gòu)相接，從而傳動主軸15可驅(qū)動真空泵32工作，在本實施例中，發(fā)電系統(tǒng)100可以僅作為動力系統(tǒng)提供動力，而不起發(fā)電功能(取消發(fā)電機組)。海水蒸發(fā)塔30在本實施例中為固定體積的筒體，海水蒸發(fā)塔30還可選擇性地配置熱水器33，海水從進水管34中被抽送到熱水器33中，熱水器33中被加熱的海水再進入到海水蒸發(fā)塔30中，海水蒸發(fā)塔30的底部為海水，真空泵32與海水蒸發(fā)塔30的上部通過管道36a相接，真空泵32對海水蒸發(fā)塔30抽真空后，從而在海水蒸發(fā)塔30中形成負壓，所產(chǎn)生的負壓使海水中的水分迅速從海水中蒸發(fā)出來，被真空泵32抽走，真空泵32還通過管道36b與冷凝塔31相接，冷凝塔31內(nèi)盛放有冷卻水，冷卻水中通有盤管35，從真空泵中送出的高壓蒸汽進入到盤管35中被冷卻水冷卻后冷凝，最后冷凝形成的淡水放入到容器36 中。而從海水蒸發(fā)塔30中放出的高濃度鹽水進入到容器35中，容器35中的高濃度鹽水可以用于制鹽。圖6和圖7顯示了本實用新型的第三實施例，第三實施例為潮汐浮力重力倍率儲能海水淡化處理系統(tǒng)300，該實施例的海水淡化處理系統(tǒng)300是在第一實施例的發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上變化形成的，在第一實施例的基礎(chǔ)上，將儲能組件替換為浮動擴散式海水蒸發(fā)塔 40，并且原本連接儲能組件的鋼索9被延長，鋼索9經(jīng)由滑輪組23導(dǎo)向后延伸到陸地上，并且原本帶動傳動主軸15的棘輪13、14也被移至陸地上，被移至陸地上的棘輪13、14，海水蒸發(fā)塔40等由陸地上的支架20a支承，在海面平臺5上的支架20支承著支承軸1 和定滑輪14a。第三實施例與將在后面所述的第六實施例在利用潮汐能量方面有實質(zhì)上相同的原理。海水蒸發(fā)塔40包括上浮筒41a和固定筒41b，固定筒41b上部提供有環(huán)形的密封槽42，上浮筒41a的下部插入到密封槽42中，且可在密封槽中上下移動，上浮筒41a插入到密封槽42后將固定筒41b罩住，在密封槽42中加入液體(例如海水)后，就實現(xiàn)了海水蒸發(fā)塔40的密封，并且由上浮筒41a和固定筒41b限定的密封空間是可以變化的，上浮筒41a 和固定筒41b之間的密封結(jié)構(gòu)除了液封外還可是其他密封結(jié)構(gòu)，借助于上浮筒41a的向上運動，以擴大蒸發(fā)塔40的內(nèi)部空間，從而產(chǎn)生真空負壓。固定筒41b的下部借助于管道43a引入海水，在管道43a中設(shè)置了電磁閥44a，在固定筒41b內(nèi)離底部適當高度支承有凝露水匯集盤49，匯集盤49通過管道4 將淡水或水氣混合物輸出到冷凝塔，管道43b中設(shè)置有電磁閥44b，在固定筒41b的底部還連接有管道43c，管道43c中設(shè)置有電磁閥44c，高濃度的鹽水從固定筒41b的底部流到管道43c中， 并最終流出固定筒41b，在固定筒41b的內(nèi)壁和凝露水匯集盤49之間還設(shè)置有凝露水刮板 48，凝露水刮板48將順著筒體內(nèi)壁的水蒸氣凝結(jié)液導(dǎo)入到匯集盤49中，在匯集盤49的底部設(shè)置有淡水導(dǎo)出管43b。海水蒸發(fā)塔40最好還配置有熱水器，例如太陽能熱水器，管道 43a中的海水是由熱水器加熱后的海水。下面描述本實施例的工作過程。如圖6b所示，漲潮-退潮階段，潮汐對浮體雙向作用，通過鋼索9直接將海水蒸發(fā)塔40上部的上浮筒41a提升2H(H為潮高)高度，使密封的“海水蒸發(fā)塔”體積擴大而產(chǎn)生負壓。提升2H高度后，電磁拉桿離合器18閉合，抱住棘齒拉桿16，使上浮筒41a保持在最高位置，持續(xù)保持蒸餾塔內(nèi)真空的真空度。打開進水電磁閥44a，海水在負壓作用下流經(jīng)太陽能熱水器進入固定筒41b，經(jīng)預(yù)熱后的海水在固定筒41b持續(xù)保持的負壓作用下迅速蒸發(fā)，產(chǎn)生大量水蒸氣。低潮階段，電磁拉桿離合器18打開，釋放棘齒拉桿16，上浮筒41a在重力作用下下降，固定筒41b內(nèi)壓力增大，部分水蒸氣將凝結(jié)為水順筒壁流下，水然后順著凝露水刮板 48進入凝露水匯集盤49，在上浮筒41a下降的重力作用下，將水氣混合物通過管道4 送往冷凝塔(在圖6中沒有顯示，可參考圖5來理解)，冷凝后即可源源不斷產(chǎn)生淡水。蒸發(fā)塔40中的海水則因水的蒸發(fā)而鹽份濃度增大，控制電磁閥44c，可將濃鹽水排出制成食鹽， 新鮮的海水則由海水蒸發(fā)塔的負壓作用吸入塔內(nèi)，如此周而復(fù)始，可連續(xù)不斷的在潮汐作用下以海水為原料生產(chǎn)淡水和鹽。相對于第二實施例，第三實施例利用浮動擴散式海水蒸發(fā)塔40節(jié)省了真空泵。如圖6所示，為了降低支架20a的高度，可將蒸發(fā)塔40設(shè)置在地坑中。圖7a至圖7c顯示了本實用新型的第四實施例，第四實施例是在第一實施例的基礎(chǔ)上增加了壓力罐51和真空罐50。真空灌50和壓力罐51均通過管道連接到浮體3的上閥門21。連接壓力罐51的管道上設(shè)置有電磁閥510，連接真空罐50的管道上設(shè)置有電磁閥500。如圖7a所示，在低潮空浮筒狀態(tài)，電磁閥510和電磁閥500均為關(guān)閉狀態(tài)，浮體3 和壓力罐51、真空罐50不相通。如圖7b所示，當浮體處于滿朝充水階段時，下閥門2和上閥門21均打開，潮水從下閥門2沖入到浮體3中，同時將浮體3中的空氣排出，此時電磁閥 510打開，排出的空氣進入到壓力罐51中。如圖7c所示，當浮體處于退潮排水階段時，電磁閥510關(guān)閉，電磁閥500打開，浮體內(nèi)的海水在自重的作用下流出浮體3，浮體的流出會到浮體3內(nèi)形成負壓，從而對真空灌50抽真空。第四實施例的好處就是在發(fā)電的同時還形成了副產(chǎn)品，即真空罐50和壓力罐51。顯然第四實施例中，真空罐50、壓力罐51連接到浮體上閥門21的結(jié)構(gòu)可應(yīng)用到前述各個、以及后述各個實施例。圖8顯示了本實用新型的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)的另一實施例(本實用新型的第五實施例)，圖8也僅顯示了一個系統(tǒng)單元400，整個系統(tǒng)由至少一個這樣的系統(tǒng)單元400構(gòu)造。圖8中，(a)是主視圖，(b)為剖面視圖，(c)為俯視圖。該實施例與圖1所示實施例的主要不同之處在于為實現(xiàn)全日連續(xù)發(fā)電，儲能組件區(qū)分為多組儲能組件，在圖8 所示的系統(tǒng)單元400中，是以區(qū)分為A組、B組以及C組為例進行說明，對于每一儲能組件的儲能方式與圖1所示的實施例一樣，由浮體托架、多個離合器、上拉桿和下拉桿配合來完成倍率儲能，但是在釋放儲存能量時有所不同，如圖8所示，各組儲能組件共用了一個浮體托架7。每組“儲能組件”提升到額定位置后，在定位離合器18的作用下保持在額定高度， 從而脫離潮汐周期的限制，按規(guī)定的程序分時釋放儲能組件下落，驅(qū)動發(fā)電機組，也即實現(xiàn)了潮汐能的儲存，實現(xiàn)日夜連續(xù)發(fā)電。同時結(jié)合圖9a到圖9h，下面說明圖8所示實施例的工作過程。1)初始階段(如圖9a所示)。①海面位置海面處于低潮位置。②浮體3位置及其上、下閥門開啟狀態(tài)浮體3在儲能組件8的重壓下沉于水中， 浮體3內(nèi)充滿空氣，進排水閥門2(下閥門)、進排氣閥門21 (上閥門)處于關(guān)閉狀態(tài)，浮體 3呈“密閉空浮筒”狀態(tài)，僅浮體上表面露出水面(可同時參看圖2對此進行理解)。③電磁離合器與棘齒拉桿工作狀態(tài)電磁離合器11閉合，抱住棘齒拉桿10 ；電磁拉桿離合器17、電磁拉桿離合器19打開，棘齒拉桿16被釋放。④儲能組件8位置各組“儲能組件” A、B、C的重力通過電磁拉桿離合器11和棘齒拉桿10嚙合壓置在浮體托架7上，浮力與儲能組件的重力平衡，處于平臺的最低位置，[0112]⑤棘輪13、14工作狀態(tài)棘輪13、14未運轉(zhuǎn)⑥主軸15工作狀態(tài)主軸15未運轉(zhuǎn)2)漲潮階段，如圖9b所示①海面位置海面逐漸上升，從低潮位置逐漸上漲達到滿潮位置；②浮體位置與上、下閥門開啟狀態(tài)浮體在浮力的作用下上升到滿潮位置，浮體內(nèi)充滿空氣，進排水閥門2、進排氣閥門21處于關(guān)閉狀態(tài)；③電磁離合器與拉桿工作狀態(tài)海面逐漸上升的過程中，電磁離合器11閉合，抱住棘齒拉桿10 ；達到滿潮位置后， 電磁離合器11打開，釋放棘齒拉桿10，同時電磁拉桿離合器17閉合，抱住棘齒拉桿16 ；電磁拉桿離合器18打開，棘齒拉桿16可在其中滑動。④儲能組件位置海面逐漸上升的過程中，安裝在浮體托架7上的電磁離合器11 抱住棘齒拉桿10，牽引所有“儲能組件”向上提升，逐漸達到滿潮位置；⑤棘輪的工作狀態(tài)儲能組件8與拉桿16通過鏈條12連接，圍繞在主軸棘輪外圈 13上，儲能組件8上升時帶動棘輪外圈13與主軸15逆向轉(zhuǎn)動，由于棘輪13、14的單向傳動作用，棘輪外圈13的轉(zhuǎn)動不驅(qū)動主軸15。⑥主軸工作狀態(tài)主軸15未運轉(zhuǎn)3)平潮階段，繼續(xù)參照圖9b①海面位置保持在滿潮位置。②浮體位置與水、氣閥門開啟狀態(tài)浮體3保持在滿潮位置，啟動電磁控制系統(tǒng)打開進排水閥門3和進排氣閥門21，海水在平潮期間充滿浮體，當浮體3充滿海水后，啟動電磁控制系統(tǒng)關(guān)閉進排水閥門3和進排氣閥門21，浮體3轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺渌⊥病保谥亓ψ饔孟孪陆?。③電磁離合器與拉桿工作狀態(tài)電磁離合器11打開，釋放棘齒拉桿10。電磁拉桿離合器17閉合，抱住棘齒拉桿16電磁拉桿離合器18打開，棘齒拉桿16可在其中滑動。④儲能組件位置所有“儲能組件” A、B、C處于滿潮位置。⑤棘輪的工作狀態(tài)平潮階段棘輪13、14不運動。⑥主軸工作狀態(tài)主軸15未運轉(zhuǎn)。4)退潮階段，繼續(xù)參照圖9b①海面位置從滿潮位置下降到低潮位置。②浮體位置與水、氣閥門開啟狀態(tài)浮體3從滿潮位置下降，當進排水閥門距水面 0. 2米時控制電磁拉桿離合器17、18的開啟狀態(tài)，使浮體3停止下降，啟動電磁控制系統(tǒng)打開進排水閥門2和進排氣閥門21，使海水按自由落體方式排出浮體3 ；海水排空后，關(guān)閉進排水閥門2和進排氣閥門21，使浮體3回復(fù)到“密閉空浮筒”狀態(tài)，控制離合器11、17和 18，使得浮體依靠自重和儲能組件的重量逐漸沒入海水中，恢復(fù)到初始階段的位置。③電磁離合器與拉桿工作狀態(tài)電磁離合器11打開，釋放棘齒拉桿10。開始退潮時，電磁拉桿離合器17閉合，抱住棘齒拉桿16，使棘齒拉桿16牽引儲能組件8隨浮體3下降而上升。當浮體降至接近低潮海面(距水面0.2米)時，在下拉件離合器17閉合、抱住拉桿16的同時，安裝在平臺上的離合器18也閉合，抱住拉桿16，使浮體停留在接近低潮海面的位置。④儲能組件位置儲能組件8受棘齒拉桿16和鏈條12的牽引，從滿潮位置繼續(xù)上升，上升高度=落潮差H-浮體高度h (當h < < H時可忽略，可視浮體上升高度為H)，則儲能組件8上升的最大總高度為2倍落潮差，即2H。當儲能組件8達到最高位置后，電磁拉桿離合器18閉合，抱住棘齒拉桿16，使其停留在最高位置，此時儲能組件8的勢能為E = mg2H，即儲存了 2倍潮汐能量。⑤棘輪工作狀態(tài)拉桿16下降時，通過鏈條12拉動棘輪外圈13與主軸14作逆向轉(zhuǎn)動，不驅(qū)動主軸14。⑥主軸工作狀態(tài)主軸15未運轉(zhuǎn)。5)第一次停潮階段(即低潮后到下一次漲潮的階段)，如圖9c所示。①海面位置海面再次處于低潮位置0。②浮體位置與水、氣門開啟狀態(tài)浮體3在儲能組件8的重壓下沉于水中，浮體3 內(nèi)充滿空氣，進排水閥門2、進排氣閥門21處于關(guān)閉狀態(tài)，浮體3呈“密閉空浮筒”狀態(tài)，僅浮體上表面露出水面。③電磁離合器與棘齒拉桿工作狀態(tài)為實現(xiàn)全日連續(xù)發(fā)電，不能讓全部“儲能組件”在停潮階段全部參與釋放能量，將 “儲能組件總成”分成A、B、C三組“儲能組件”，由PLC控制系統(tǒng)按程序打開各組電磁拉桿離合器18，釋放棘齒拉桿16，則各組“儲能組件”在重力作用下從最高點逐漸下降。鏈條12帶動棘輪外圈13與主軸15同向旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動主軸15，將轉(zhuǎn)矩連續(xù)傳遞給減速器和發(fā)電機組。各組釋放規(guī)律為A組電磁拉桿離合器11、17、18按程序打開，釋放棘齒拉桿10、16，使A組各儲能組件分時下降釋放能量；B組電磁拉桿離合器18閉合，抱住棘齒拉桿16C組電磁拉桿離合器18閉合，抱住棘齒拉桿16④儲能組件位置(如圖9c所示)各組儲能組件運動與釋能程序如下A組儲能組件在停潮階段各“儲能組件”分時作下降運動，釋放能量。當停潮階段結(jié)束時，A組各“儲能組件”全部從最高位置2H降至最低點，完成能量釋放，驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動發(fā)電；B組、C組“儲能組件”在停潮階段保持在最高位置，在漲潮-平潮-退潮階段輪流工作，保證主軸在潮汐所有階段均有儲能組件釋放能量，驅(qū)動主軸工作，實現(xiàn)日夜連續(xù)發(fā) H1^ ο⑤棘輪工作狀態(tài)A組儲能組件下降時，通過鏈條12帶動棘輪外圈13與主軸15作同向運動，從而將棘輪外圈13轉(zhuǎn)矩通過棘輪機構(gòu)13、14傳遞給內(nèi)圈14，驅(qū)動主軸15旋轉(zhuǎn)。[0158]B組、C組“儲能組件”仍保持在最高位置，其對應(yīng)的棘輪不轉(zhuǎn)動⑥主軸工作狀態(tài)主軸在A組儲能組件的驅(qū)動下作順時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動增速器帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)發(fā)電。6)第二次漲潮階段，如圖9d所示①海面位置海面逐漸上升，從低潮位置逐漸上漲達到滿潮位置。②浮體位置與水、氣閥門開啟狀態(tài)浮體在浮力的作用下上升到滿潮位置，浮體內(nèi)充滿空氣，進排水閥門2、進排氣閥門21處于關(guān)閉狀態(tài)。③電磁離合器與拉桿工作狀態(tài)A組電磁離合器11閉合，抱住棘齒拉桿10 ；達到滿潮位置后，電磁離合器11打開，釋放棘齒拉桿10，同時電磁拉桿離合器17 閉合，抱住棘齒拉桿16;B組電磁拉桿離合器18打開，釋放棘齒拉桿16，使B組儲能組件下降；C組電磁拉桿離合器18閉合，抱住棘齒拉桿16，使C組儲能組件繼續(xù)停留在最高位置；④儲能組件位置A組安裝在浮體托架7上的電磁離合器11抱住棘齒拉桿10，牽引A組“儲能組件”向上提升，逐漸達到滿潮位置，開始第二周期的儲能運行；B組漲潮時開始從最高位置下降，驅(qū)動主軸15連續(xù)工作；C組保持在最高位置。⑤棘輪的工作狀態(tài)A組儲能組件上升，通過鏈條推動棘輪外圈13作與主軸15逆向的轉(zhuǎn)動，由于棘輪作用，不影響主軸15的運轉(zhuǎn)；B組儲能組件下降，帶動棘輪外圈13與主軸15同向轉(zhuǎn)動，將力矩傳遞給主軸15 ；C組儲能組件靜止，棘輪不轉(zhuǎn)動。⑥主軸工作狀態(tài)主軸15在B組儲能組件的驅(qū)動下作逆時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動減速器帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)發(fā)電。7)第二次平潮階段，繼續(xù)參照圖9d①海面位置保持在滿潮位置；②浮體位置與水、氣閥門開啟狀態(tài)浮體3保持在滿潮位置，啟動電磁控制系統(tǒng)打開進排水閥門2和進排氣閥門21，海水在平潮期間充滿浮體；當浮體充滿海水后，啟動電磁控制系統(tǒng)關(guān)閉進排水閥門2和進排氣閥門21，浮體轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺渌⊥病保谥亓ψ饔孟孪陆?；③電磁離合器與拉桿工作狀態(tài)A組電磁離合器11打開，釋放棘齒拉桿10 ；電磁拉桿離合器17閉合，抱住棘齒拉桿16 ；電磁拉桿離合器18打開，棘齒拉桿16可在其中滑動；B組電磁拉桿離合器11、17、18均打開，棘齒拉桿10、16滑動，儲能組件下降；C組電磁拉桿離合器18閉合，抱住棘齒拉桿16，儲能組件不下降④儲能組件位置A組儲能組件處于滿潮位置；[0188]B組儲能組件下降；C組儲能組件保持在最高位置。⑤棘輪的工作狀態(tài)A組棘輪不運動B組棘輪外圈與主軸作同向運動，驅(qū)動主軸運動C組棘輪不運動⑥主軸工作狀態(tài)主軸在B組儲能組件的驅(qū)動下作順時針運轉(zhuǎn)，驅(qū)動發(fā)動機發(fā)電。8)第二次退潮階段，參照圖9d和圖9e①海面位置從滿潮位置下降到低潮位置；②浮體位置與水、氣閥門開啟狀態(tài)浮體3從滿潮位置下降，當進排水閥門距水面 0. 2米時控制電磁拉桿離合器17、18的開啟狀態(tài)，使浮體3停止下降。啟動電磁控制系統(tǒng)打開進排水閥門2和進排氣閥門21，使海水按自由落體方式排出浮體(見圖如圖9d所示)； 海水排空后，關(guān)閉進排水閥門2和進排氣閥門21，使浮體回復(fù)到“密閉空浮筒”狀態(tài)；依靠自重和儲能組件的重量逐漸沒入海水中，恢復(fù)到初始階段的位置。③電磁離合器與拉桿工作狀態(tài)A組電磁離合器11打開，釋放棘齒拉桿10 ；開始退潮時，電磁拉桿離合器17閉合，抱住棘齒拉桿16，使棘齒拉桿17牽引儲能組件隨浮體下降而上升；當浮體降至接近低潮海面(距水面0. 2米)時，在下拉件離合器17閉合、抱住拉桿16的同時，安裝在平臺上的離合器18也閉合，抱住拉桿16，使浮體停留在接近低潮海面的位置B組電磁拉桿離合器11、17、18均打開，棘齒拉桿10、16滑動，儲能組件下降，直
至達到最低位置。C組電磁拉桿離合器18閉合，抱住棘齒拉桿16，儲能組件不下降。④儲能組件位置A組儲能組件受棘齒拉桿16和鏈條的牽引，從滿潮位置繼續(xù)上升，達到最大高度 2H。當儲能組件達到最高位置后，電磁拉桿離合器18閉合，抱住棘齒拉桿16，使其停留在最高位置。B組電磁拉桿離合器11、17、18均打開，棘齒拉桿10、16滑動，儲能組件下降，逐
漸達到最低位置。C組電磁拉桿離合器18閉合，抱住棘齒拉桿16，儲能組件不下降。⑤棘輪工作狀態(tài)A組棘輪外圈與主軸作逆向轉(zhuǎn)動，不驅(qū)動主軸。B組棘輪外圈與主軸作同向運動，驅(qū)動主軸運動C組棘輪外圈不運動。⑥主軸工作狀態(tài)主軸在B組儲能組件的驅(qū)動下作順時針運轉(zhuǎn)，驅(qū)動發(fā)動機發(fā)電。第三次停潮階段(如圖9e所示)①海面位置海面處于低潮位置0。②浮體位置與水、氣門開啟狀態(tài)浮體在儲能組件的重壓下沉于水中，浮體內(nèi)充滿空氣，進排水閥門2、進排氣閥門21處于關(guān)閉狀態(tài)，浮體呈“密閉空浮筒”狀態(tài)，僅浮體上表面露出水面。③電磁離合器與棘齒拉桿工作狀態(tài)A組電磁拉桿離合器11、17、18按程序打開，釋放棘齒拉桿10、16，使A組各儲能組件分時下降釋放能量；B組電磁拉桿離合器11閉合，抱住棘齒拉桿10 ；C組電磁拉桿離合器18閉合，抱住棘齒拉桿16。④儲能組件位置A組儲能組件在停潮階段各“儲能組件”分時作下降運動，釋放能量；當停潮階段結(jié)束時，A組各“儲能組件”全部從最高位置2H降至最低點，完成能量釋放，驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動發(fā)電；B組“儲能組件”降至最低位置；C組“儲能組件”保持在最高位置。⑤棘輪工作狀態(tài)A組儲能組件下降，通過鏈條帶動棘輪外圈與主軸作同向運動，從而將外圈轉(zhuǎn)矩通過棘輪機構(gòu)傳遞給內(nèi)圈，驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)；B組儲能組件達到最低位置，棘輪不轉(zhuǎn)動；C組儲能組件保持在最高位置，棘輪不轉(zhuǎn)動。⑥主軸工作狀態(tài)主軸在A組儲能組件的驅(qū)動下作順時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動減速器帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)發(fā)電。10)第三次漲潮階段(見圖9f)①海面位置海面逐漸上升，從低潮位置逐漸上漲達到滿潮位置。②浮體位置與水、氣閥門開啟狀態(tài)浮體在浮力的作用下上升到滿潮位置，浮體內(nèi)充滿空氣，進排水閥門2、進排氣閥門21處于關(guān)閉狀態(tài)。③電磁離合器與拉桿工作狀態(tài)A組、B組電磁離合器11閉合，抱住棘齒拉桿10 ；達到滿潮位置后，電磁離合器11打開，釋放棘齒拉桿10，同時電磁拉桿離合器17 閉合，抱住棘齒拉桿16;C組電磁拉桿離合器11、17、18均打開，棘齒拉桿10、16釋放，儲能組件從最高位置下降④儲能組件位置A組、B組安裝在浮體托架上的電磁離合器11抱住棘齒拉桿10，牽引所有“儲能組件”向上提升，逐漸達到滿潮位置，開始第三周期的儲能運行C組從最高位置下降⑤棘輪的工作狀態(tài)A組、B組儲能組件上升，通過鏈條推動棘輪外圈作與主軸逆向的轉(zhuǎn)動，由于棘輪作用，不影響主軸的運轉(zhuǎn)。C組儲能組件下降，棘輪正向轉(zhuǎn)動。⑥主軸工作狀態(tài)主軸在C組儲能組件的驅(qū)動下作順時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動減速器帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)發(fā)電。11)第三次平潮階段，如圖9f所示。①海面位置保持在滿潮位置②浮體位置與水、氣閥門開啟狀態(tài)浮體保持在滿潮位置，啟動電磁控制系統(tǒng)打開進排水閥門2和進排氣閥門21，海水在平潮期間充滿浮體3，當浮體3充滿海水后，啟動電磁控制系統(tǒng)關(guān)閉進排水閥門2和進排氣閥門21，浮體3轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺渌⊥病保谥亓ψ饔孟孪陆耽垭姶烹x合器與拉桿工作狀態(tài)A組、B組電磁離合器11打開，釋放棘齒拉桿10，電磁拉桿離合器17閉合，抱住棘齒拉桿16，電磁拉桿離合器18打開，棘齒拉桿16可在其中滑動。C組電磁拉桿離合器11、17、18均打開，棘齒拉桿10、16釋放，儲能組件從最高位置下降。④儲能組件位置A組、B組儲能組件處于滿潮位置，C組儲能組件從最高位置下降。⑤棘輪的工作狀態(tài)A組、B組儲能組件上升，通過鏈條推動棘輪外圈作與主軸逆向的轉(zhuǎn)動，由于棘輪作用，不影響主軸的運轉(zhuǎn)。C組儲能組件下降，棘輪正向轉(zhuǎn)動。⑥主軸工作狀態(tài)主軸在C組儲能組件的驅(qū)動下作逆時針運轉(zhuǎn)，驅(qū)動發(fā)動機發(fā)電。12)第三次退潮階段(同時參照圖9f和圖9g)①海面位置從滿潮位置下降到低潮位置0 ②浮體位置與水、氣閥門開啟狀態(tài)浮體從滿潮位置下降，當進排水門距水面0. 2 米時控制電磁拉桿離合器B、C的開啟狀態(tài)，使浮體停止下降，啟動電磁控制系統(tǒng)打開進排水閥門2和進排氣閥門21，使海水按自由落體方式排出浮體(見圖9b)，海水排空后，關(guān)閉進排水閥門2和進排氣閥門21，使浮體回復(fù)到“密閉空浮筒”狀態(tài)，依靠自重和儲能組件的重量逐漸沒入海水中，恢復(fù)到初始階段的位置。③電磁離合器與拉桿工作狀態(tài)A組B組電磁離合器11打開，釋放棘齒拉桿10，開始退潮時，電磁拉桿離合器17 閉合，抱住棘齒拉桿16，使棘齒拉桿16牽引儲能組件隨浮體下降而上升，當浮體降至接近低潮海面(距水面0.2米)時，在下拉件離合器17閉合、抱住拉桿16的同時，安裝在平臺上的離合器18也閉合，抱住拉桿16，使浮體停留在接近低潮海面的位置。C組電磁拉桿離合器11、17、18均打開，棘齒拉桿10、16釋放，儲能組件下降。④儲能組件位置A組、B組儲能組件達到最高位置2H。C組儲能組件下降。⑤棘輪工作狀態(tài)A組、B組儲能組件上升，通過鏈條推動棘輪外圈作與主軸逆向的轉(zhuǎn)動，由于棘輪作用，不影響主軸的運轉(zhuǎn)。C組儲能組件下降，棘輪正向轉(zhuǎn)動。⑥主軸工作狀態(tài)主軸在C組儲能組件的驅(qū)動下作逆時針運轉(zhuǎn)，驅(qū)動發(fā)動機發(fā)電。13)第四次停潮階段(如圖9h)從該階段開始，重復(fù)第一周期的運動，各組儲能組件在潮汐作用下，按上述程序作周而復(fù)始的分時上升和下降運動，將潮汐能轉(zhuǎn)換為儲能組件的機械能，驅(qū)動主軸連續(xù)轉(zhuǎn)動， 實現(xiàn)不間斷的日夜連續(xù)發(fā)電。在不同周期中存在區(qū)別的僅僅是B組儲能組件與C組儲能組件的交互運行。圖10至圖12顯示了本實用新型的第六實施例，該實施例顯示的是一個系統(tǒng)單元 500，浮力重力倍率發(fā)電系統(tǒng)可以由至少一個系統(tǒng)單元500構(gòu)造。與第一實施例相比，第六實施例的不同之處在于，儲能組件8與棘齒拉桿10是通過鋼索9進行軟連接，并且根據(jù)集群應(yīng)用的需要，鋼索9被延長，通過轉(zhuǎn)向滑輪組23，儲能組件8移至平臺5以外的位置，在平臺5上可以保留設(shè)置傳動主軸15和棘輪內(nèi)圈14a，也可以在平臺上將主軸15和棘輪內(nèi)圈Ha替換成定滑輪，而將第一實施例中所述的傳動主軸15、棘輪外圈13、棘輪內(nèi)圈14移至平臺5以外的陸地沈上，由支架20a支承，整個裝置的運行情況完全不變。該實施例的意義在于在集群應(yīng)用時，多個儲能組件8所產(chǎn)生的力矩，能夠很方便的匯集到同一根主軸 15上來，實現(xiàn)了單元裝置所采集的力矩和能量的疊加，從而解決了浮力重力潮汐能利用的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵問題。圖10至圖12所示的實施例的儲能組件顯然也可以是第五實施例所述的可以分組儲能以及分組釋放儲能單元的儲能組件。圖13顯示了本實用新型的第七實施例，該實施例顯示的是一個系統(tǒng)單元600，浮力重力倍率發(fā)電系統(tǒng)可以由至少一個系統(tǒng)單元600構(gòu)造。該實施例與第六實施例相比，不同之處在于，在儲能組件8的下方陸地沈上設(shè)置有地坑沈1，這樣可以降低支承棘輪13、14 以及主軸15的支架20a的高度。圖14顯示了本實用新型的第八實施例，其是第六實施例或第七實施例所述的多個系統(tǒng)單元500或600的集群。如圖14所示，在近海海面22上安裝多個系統(tǒng)單元500或 600，多個系統(tǒng)單元500或600的牽引儲能組件8的鋼索9經(jīng)過海岸線25并經(jīng)由轉(zhuǎn)向滑輪組23轉(zhuǎn)向后將儲能組件8懸置在同一根傳動主軸15上，傳動主軸15設(shè)置在陸地沈上，傳動主軸15由主軸軸承座152支承，對于每根鋼索9，對應(yīng)有棘輪13、14，儲能組件8會按照前述原理來驅(qū)動主軸15轉(zhuǎn)動，尤其是可以按照第五實施例所述的原理來驅(qū)動主軸15不間斷地轉(zhuǎn)動，主軸15帶動傳動機構(gòu)151 (例如為帶傳動機構(gòu)，但不限于此)，傳動機構(gòu)151帶動增速器27，增速器27將動力輸出給均速飛輪觀，均速飛輪28帶動發(fā)電模塊四發(fā)電。在前述實施例中，儲能組件8下降可驅(qū)動主軸15作旋轉(zhuǎn)運動，但速度太低，不宜直接驅(qū)動發(fā)電機，需通過增速器27提升速度，增速器可選擇行星-針擺增速器，其變速范圍大 (兩級減速時轉(zhuǎn)動比為1 121 7569)，效率高(90%以上)，可有效將轉(zhuǎn)速提升到350轉(zhuǎn) /分以上，適合驅(qū)動發(fā)電機。在前述實施例中，在變速器27輸出端安裝一個能量均速飛輪觀，預(yù)先儲存1 2個周期的潮汐能量，以便在儲能組件交替運行和外界負荷變化時保持發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。圖15顯示了本實用新型的第九實施例，其形成了潮汐、風力、太陽三維能源綜合利用能場。[0279]傳統(tǒng)的太陽能發(fā)電與風力發(fā)電進入規(guī)模建設(shè)時有以下兩大弊端，導(dǎo)致電廠投資規(guī)模大、發(fā)電成本高，影響了太陽能和風力發(fā)電的發(fā)展速度一 .風力采集場和太陽能采集場均必須占用很大的地面面積，不僅提高了建設(shè)和運營成本，從資源利用的角度而言，在利用風力資源和太陽資源的同時又產(chǎn)生了土地資源的浪費；二 .風力發(fā)電和太陽能發(fā)電均須采用龐大的電池組和逆變器裝置，以保證連續(xù)供電和發(fā)電質(zhì)量，不僅提高了發(fā)電成本，而且電池組的長期使用、維護還會產(chǎn)生化學物質(zhì)，帶來新的二次環(huán)境污染。如圖15所示，潮汐、風力、太陽三維能源綜合利用能場包括由多個(圖中顯示了三個)系統(tǒng)單元500、600構(gòu)成的潮汐浮力重力倍率儲能發(fā)電系統(tǒng)，潮汐浮力重力海水淡化處理系統(tǒng)200，各個系統(tǒng)單元500、600、200的固定在海面上的平臺上安裝了太陽能加熱器91 和風力發(fā)電機90，這些太陽能加熱器91構(gòu)成了太陽能加熱器群，這些風力發(fā)電機90構(gòu)成了風力發(fā)電機群。多個系統(tǒng)單元500、600的儲能組件構(gòu)成了儲能組件群92，儲能組件群92 按照前述各個實施例的方式那樣存儲潮汐能，存儲了潮汐能的儲能組件群92驅(qū)動同一根傳動主軸93，并且海水淡化處理系統(tǒng)200的儲能組件也驅(qū)動傳動主軸93，傳動主軸93由軸承座93a支承，一方面，傳動主軸93的一端通過傳動機構(gòu)9 驅(qū)動增速箱95，增速箱95 帶動勻速飛輪96，勻速飛輪96帶動發(fā)電機組97進行發(fā)電。另一方面，傳動主軸93的另一端通過傳動機構(gòu)94b驅(qū)動真空泵95b，真空泵％b對海水蒸發(fā)塔82抽取空氣，使得海水蒸發(fā)塔82內(nèi)形成負壓，被太陽能熱水器91加熱的海水由管道輸送到海水蒸發(fā)塔82中，熱的海水在負壓作用下迅速蒸發(fā)，形成低壓蒸汽，低壓蒸汽被真空泵％b吸走，低壓蒸汽在真空泵 95b內(nèi)增壓后，形成高壓蒸汽被輸出，真空泵％b的高壓蒸汽輸出端與蒸汽壓力罐98通過管道相接，高壓蒸汽因此被輸送到蒸汽壓力罐98中，蒸汽壓力罐98配置有電加熱器81，電加熱器81的電力來自風力由發(fā)電機90發(fā)電產(chǎn)生，電加熱器81進一步對蒸汽壓力罐98內(nèi)的高壓蒸汽加熱，蒸汽壓力罐98的蒸汽輸出端與汽輪機99通過管道相接，蒸汽壓力罐98內(nèi)的高壓蒸汽驅(qū)動汽輪機99轉(zhuǎn)動，汽輪機99的動力輸出軸連接勻速飛輪96b，勻速飛輪96b 還帶動發(fā)電機組97b。水蒸氣驅(qū)動汽輪機后失去能量、降低溫度，水蒸氣即凝結(jié)為淡水，剩余的尾氣可進入冷凝器，進一步回收淡水，如圖所示，汽輪機99內(nèi)高壓蒸汽以淡水的形態(tài)被回收到淡水接收處83。海水蒸發(fā)塔82內(nèi)的高濃度的鹽水則進入到鹽水接收處84。從圖15中可以看出，風力發(fā)電機90是在各個系統(tǒng)單元的海面平臺上建造立柱，風力發(fā)電機安裝在立柱上，從而可有效減少風力發(fā)電系統(tǒng)占用土地資源的弊病。與圖5所示的實施例一樣，在圖15所示的實施例中，可以在海水蒸發(fā)塔82中安裝電加熱器，風力發(fā)電機90發(fā)出的電力直接對電加熱器供電，加熱蒸發(fā)塔中的海水，可有效提高海水的蒸發(fā)速度，提高水蒸氣的出率。在蒸汽壓力罐98 (也可稱為儲氣罐)中也可安裝電加熱器81，風力發(fā)電90發(fā)出的電力直接對電熱器供電，可提高儲氣罐中的蒸汽壓力， 驅(qū)動汽輪機99運動，由于電加熱器對供電質(zhì)量和供電連續(xù)性無要求，故無需通過蓄電池組和逆變器配電，可大大降低風力發(fā)電的成本，并提高電能的利用效率。在圖15所示的實施例中，各個系統(tǒng)單元的“海面平臺”上有大量面積可安裝“太陽能熱水器”，因此可有效減少太陽能采集板占用土地資源的弊??；在圖中所示的實施例可采用廉價高效的“盤管式太陽能熱水器”進行太陽能利用，海水直接由“太陽能熱水器”加熱，在海水蒸發(fā)塔的負壓作用下加熱的海水被吸入海水蒸發(fā)塔，高溫海水可有效提高蒸發(fā)速度，提高水蒸氣的出率。雖然圖15顯示的潮汐浮力重力海水淡化處理系統(tǒng)200與圖5所示的海水淡化處理系統(tǒng)相同或者說實質(zhì)相同，但圖15中的海水淡化處理系統(tǒng)200也可以替換為圖6和圖7 所示的具有浮動擴散式海水蒸發(fā)塔40的海水淡化處理系統(tǒng)。圖15的海水淡化處理系統(tǒng) 200不僅起到了海水淡化的作用，還驅(qū)動汽輪發(fā)電機進行發(fā)電。相對于已有技術(shù)，圖15所示的實施例在海面上搭建“海面平臺”作支承潮汐發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備之用，但潮汐發(fā)電裝置對該平臺表面的面積使用較少，因此，平臺的表面因此可設(shè)置成“太陽能采集場”(即安裝太陽能發(fā)電裝置、或太陽能加熱裝置等)，平臺的上空可設(shè)置成“風力采集場”(即安裝了風力發(fā)電裝置等)，平臺下方則用作“潮汐能量采集場”，從而形成了 “三維能源綜合利用立體空間”。不僅降低了潮汐發(fā)電系統(tǒng)的投資和運行成本，并解決了風力發(fā)電、太陽能發(fā)電占用土地資源和運營成本高的問題。由于風力發(fā)電、太陽能發(fā)電與潮汐發(fā)電的聯(lián)合運行，可使風能和太陽能的能量輸出方式發(fā)生轉(zhuǎn)變，即不必采用風力電和太陽電獨立輸出的方式，改變?yōu)轱L力發(fā)出的電能無需通過逆變裝置而直接用于加熱進入“海水蒸發(fā)塔”的海水、太陽能則無需轉(zhuǎn)換為電力， 直接通過電加熱器98 (如盤管加熱器)將海水加熱后輸入“海水蒸發(fā)塔”，通過提高海水的蒸發(fā)速度和產(chǎn)生的蒸汽量，提高潮汐發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機組的發(fā)電量，三維能量的綜合利用， 將大幅度降低系統(tǒng)投資和運營成本，使真正清凈的可再生自然能源資源綜合利用產(chǎn)業(yè)化成為可能。三維能源綜合運行從根本上解決了風力、太陽能發(fā)電必須采用龐大的電池組和逆變器的問題，并且，在發(fā)電的同時還產(chǎn)出了淡水和海鹽。
權(quán)利要求1.一種潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個系統(tǒng)單元，該系統(tǒng)單元包括儲能組件，還包括可充、放水的浮體；將浮體受浮力上升的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件的重力勢能的初次能量轉(zhuǎn)換裝置；將充水的浮體受重力下降的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件的重力勢能的倍率能量轉(zhuǎn)換裝置；以及將儲能組件的重力勢能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述浮體包括設(shè)置在浮體的底部的受控的進排水閥門和設(shè)置在浮體的上部的受控的進排氣閥門。
3.如權(quán)利要求1所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述初次能量轉(zhuǎn)換裝置包括浮體托架、上拉件以及上拉件離合器，浮體托架連接浮體，浮體托架借助于上拉件離合器與上拉件可分離地連接，上拉件連接所述儲能組件。
4.如權(quán)利要求3所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述倍率能量轉(zhuǎn)換裝置也包括所述浮體托架，還包括下拉件、下拉件離合器以及傳動撓性件，浮體托架借助于下拉件離合器與下拉件可分離地連接，下拉件通過傳動撓性件由滑輪導(dǎo)向后連接上拉件。
5.如權(quán)利要求1所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)單元還包括保持儲能組件的重力勢能的保持裝置，該保持裝置為定位離合器，該定位離合器固定于該系統(tǒng)單元的基礎(chǔ)上，該定位離合器與儲能組件相關(guān)聯(lián)。
6.如權(quán)利要求4所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)單元還包括保持儲能組件的重力勢能的保持裝置，該保持裝置為定位離合器，該定位離合器固定于該系統(tǒng)單元的基礎(chǔ)上，該定位離合器與下拉件可分離地連接。
7.如權(quán)利要求4所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電裝置包括發(fā)電機組，所述滑輪為棘輪，該棘輪的外圈對撓性件進行導(dǎo)向，該棘輪的內(nèi)圈固定在傳動主軸上，所述棘輪的傳動方向順著儲能組件的下降方向，儲能組件在下降過程中能帶動棘輪轉(zhuǎn)動，從而帶動該傳動主軸，該傳動主軸與發(fā)電機組連接，以驅(qū)動發(fā)電機組發(fā)電。
8.如權(quán)利要求1所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能組件為固態(tài)儲能組件。
9.如權(quán)利要求6所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括多個儲能組件，每一儲能組件對應(yīng)連接一個所述初次能量轉(zhuǎn)換裝置和對應(yīng)連接一個所述倍率能量轉(zhuǎn)換裝置，該多個儲能組件對應(yīng)的初次能量轉(zhuǎn)換裝置、倍率能量轉(zhuǎn)換裝置共用一個浮體托架，該多個儲能組件成多組配置。
10.如權(quán)利要求6所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述上拉件為棘齒拉桿，棘齒拉桿和其對應(yīng)的離合器通過棘齒嚙合。
11.如權(quán)利要求1至6以及8至10中任一項所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，初次能量轉(zhuǎn)換裝置和倍率能量轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置在海上平臺上，儲能單元由傳動撓性件引向海上平臺以外的位置，多個系統(tǒng)單元的儲能單元在該平臺以外的位置集群。
12.如權(quán)利要求11所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電裝置包括發(fā)電機組， 多個系統(tǒng)單元的所述傳動撓性件分別由棘輪導(dǎo)向，所述棘輪固定在同一根傳動主軸上，該棘輪的外圈對傳送撓性件進行導(dǎo)向，該棘輪的內(nèi)圈固定在傳動主軸上，所述棘輪的傳動方向順著儲能組件的下降方向，儲能組件在下降過程中能帶動棘輪轉(zhuǎn)動，從而帶動該傳動主軸，該傳動主軸與發(fā)電機組連接，以驅(qū)動發(fā)電機組發(fā)電。
13.一種潮汐能儲存系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個系統(tǒng)單元，該系統(tǒng)單元包括儲能組件，還包括可充、放水的浮體；將浮體受浮力上升的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件的重力勢能的初次能量轉(zhuǎn)換裝置；以及將充水的浮體受重力下降的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件的重力勢能的倍率能量轉(zhuǎn)換裝置。
14.一種適用于潮汐能儲存的倍率提升系統(tǒng)，用于提升儲能組件，其特征在于，包括浮體托架、上拉棘齒桿、上拉棘齒桿離合器、傳動撓性件、滑輪、傳動主軸、下拉棘齒桿以及下拉棘齒桿離合器，傳動撓性件繞過滑輪并將上拉棘齒桿和下拉棘齒桿分別懸置于滑輪的兩側(cè)，浮體托架的兩側(cè)分別安裝了上拉棘齒桿離合器、下拉棘齒桿離合器，浮體托架借助于上拉棘齒桿離合器與上拉棘齒桿可分離地連接，并借助于下拉棘齒桿離合器與下拉棘齒桿可分離地連接，上拉棘齒桿用于連接儲能組件。
15.一種潮汐能儲存系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個系統(tǒng)單元，該系統(tǒng)單元包括儲能組件，還包括浮體，具有空腔，在浮體的底部的受控的進排水閥門和設(shè)置在浮體的上部的受控的進排氣閥門；以及倍率提升系統(tǒng)，包括連接浮體的浮體托架、上拉棘齒桿、上拉棘齒桿離合器、傳動撓性件、滑輪、傳動主軸、下拉棘齒桿以及下拉棘齒桿離合器，傳動撓性件繞過滑輪并將上拉棘齒桿和下拉棘齒桿分別懸置于滑輪的兩側(cè)，浮體托架的兩側(cè)分別安裝了上拉棘齒桿離合器、下拉棘齒桿離合器，浮體托架借助于上拉棘齒桿離合器與上拉棘齒桿可分離地連接，并借助于下拉棘齒桿離合器與下拉棘齒桿可分離地連接，上拉棘齒桿連接儲能組件。
16.一種潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個系統(tǒng)單元，該系統(tǒng)單元包括儲能組件，還包括浮體，具有空腔，在浮體的底部設(shè)置受控的進排水閥門，設(shè)置在浮體的上部設(shè)置受控的進排氣閥門；倍率提升系統(tǒng)，包括連接浮體的浮體托架、上拉棘齒桿、上拉棘齒桿離合器、傳動撓性件、滑輪、傳動主軸、下拉棘齒桿以及下拉棘齒桿離合器，傳動撓性件繞過滑輪并將上拉棘齒桿和下拉棘齒桿分別懸置于滑輪的兩側(cè)，浮體托架的兩側(cè)分別安裝了上拉棘齒桿離合器、下拉棘齒桿離合器，浮體托架借助于上拉棘齒桿離合器與上拉棘齒桿可分離地連接，并借助于下拉棘齒桿離合器與下拉棘齒桿可分離地連接，上拉棘齒桿連接儲能組件；發(fā)電機組；以及傳動主軸，與儲能組件相關(guān)聯(lián)，由下降的儲能組件驅(qū)動，傳動主軸驅(qū)動發(fā)電機組進行發(fā)電。
17.如權(quán)利要求16所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述滑輪為棘輪，棘輪的內(nèi)圈固定在傳動主軸上，棘輪的外圈由傳動撓性件繞過，該傳動撓性件能帶動棘輪的外圈，所述棘輪的傳動方向順著儲能組件的下降方向，儲能組件在下降過程中能帶動棘輪轉(zhuǎn)動。
18.如權(quán)利要求16所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)單元具有海上平臺，浮體、倍率提升系統(tǒng)安裝在海上平臺上，該牽引撓性件延伸至海上平臺以外的位置，并在該位置繞過棘輪后連接儲能組件，棘輪的內(nèi)圈固定在傳動主軸上，棘輪的外圈由牽引傳動撓性件繞過，該傳動撓性件能帶動棘輪的外圈，所述棘輪的傳動方向順著儲能組件的下降方向， 儲能組件在下降過程中能帶動棘輪轉(zhuǎn)動。
19.如權(quán)利要求18所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，多個系統(tǒng)單元的儲能組件的牽引撓性件繞過的棘輪設(shè)置在同一根傳動主軸上。
20.如權(quán)利要求18所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該牽引撓性件延伸至海上平臺以外的陸地位置，在該陸地位置上、儲能組件的下方形成有地坑。
21.如權(quán)利要求16所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)單元還包括定位離合器，該定位離合器設(shè)置在該系統(tǒng)單元的基礎(chǔ)上，與下拉棘齒桿可分離地嚙合。
22.如權(quán)利要求17所述的潮汐能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)單元包括多組儲能組件，每一儲能組件由一個所述倍率提升系統(tǒng)提升，并由一個所述定位離合器嚙合相應(yīng)的下拉棘齒桿而定位，該多個儲能組件對應(yīng)的倍率提升系統(tǒng)共用一個浮體托架，各組儲能組件的定位離合器可分時釋放下拉棘齒桿。
專利摘要本實用新型提供一種潮汐能發(fā)電系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)及其倍率提升系統(tǒng)，包括至少一個系統(tǒng)單元，該系統(tǒng)單元包括儲能組件，還包括可充、放水的浮體；將浮體受浮力上升的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件的重力勢能的初次能量轉(zhuǎn)換裝置；將充水的浮體受重力下降的勢能轉(zhuǎn)換為儲能組件的重力勢能的倍率能量轉(zhuǎn)換裝置；以及將儲能組件的重力勢能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置，進行儲能、發(fā)電，可提高潮汐能的利用率，以利于潮汐能的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
文檔編號F03B13/26GK202001178SQ20102017857
公開日2011年10月5日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者陳大千 申請人:陳大千