專利名稱：綜合利用多種自然能實現(xiàn)全天候穩(wěn)定供電的多功能獨立電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供電技術(shù)，特別是涉及一種綜合利用多種自然能實現(xiàn)全天候穩(wěn)定供電的多功能獨立電站。
背景技術(shù)：
海島供電水平是制約海洋保護(hù)和開發(fā)的最重要因素之一，目前海島供電方式主要有1)大型島嶼自備經(jīng)濟(jì)實用的大型電廠，不存在供電問題；2)臨近大陸或者有電廠大島的海島通過海底電纜接用大陸或者大島的網(wǎng)電，也不存在供電問題；3)遠(yuǎn)離大陸或者大島的中小型島嶼使用柴油發(fā)電機(jī)供電，供電成本太高，甚至于使“電”成為奢侈品，且受柴油供應(yīng)水平嚴(yán)格制約；4)遠(yuǎn)離大陸或者大島的中小型島嶼使用自然能轉(zhuǎn)化電能裝置再經(jīng)蓄電 池存儲供電，投資成本高，蓄電池壽命短、且儲電量有限，不能保證穩(wěn)定和足負(fù)荷供電?，F(xiàn)有技術(shù)利用抽水蓄能電站對電網(wǎng)進(jìn)行消峰平谷，即利用電力負(fù)荷低谷時的電能抽水至上水庫，在電力負(fù)荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電的水電站。又稱蓄能式水電站。它可將電網(wǎng)負(fù)荷低時的多余電能，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時期的高價值電能，還適于調(diào)頻、調(diào)相，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的周波和電壓，且宜為事故備用，還可提高系統(tǒng)中火電站和核電站的效率。但是，這種技術(shù)只能是取自于電網(wǎng)用用于電網(wǎng)，不能脫離電網(wǎng)獨立運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種運行成本低，且能保證供電的綜合利用多種自然能實現(xiàn)全天候穩(wěn)定供電的多功能獨立電站。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明綜合利用多種自然能實現(xiàn)全天候穩(wěn)定供電的多功能獨立電站(最主要是海島獨立電站)包括一個建于高處的高位水庫和通過下行管道與高位水庫相連的水輪發(fā)電機(jī)組，將海島水域、或者大陸沿海水域、或者內(nèi)陸水域上下起伏波浪能轉(zhuǎn)化為往復(fù)或者旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的波浪動力裝置驅(qū)動水泵向高位水庫輸水；或者將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的風(fēng)能動力裝置驅(qū)動水泵向高位水庫輸水；或者將海島水域、或者大陸沿海水域、或者內(nèi)陸水域上下起伏波浪能轉(zhuǎn)化為往復(fù)或者旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的波浪動力裝置和將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的風(fēng)能動力裝置驅(qū)動水泵向高位水庫輸水。如此設(shè)計，高位水庫作為蓄能形式與現(xiàn)有的蓄電池儲能相比，成本低，壽命長，只要庫容量夠大，足夠持續(xù)到波浪能和風(fēng)能的補(bǔ)給，不會使水庫缺水停電；以波浪能和風(fēng)能作為輸水的能源支持，海上無風(fēng)三尺浪，即使在無風(fēng)的天氣里都有波浪能支持輸水，再加上風(fēng)能輸水更能保證高位水庫的輸水和水位，保證正常的發(fā)供電需要。當(dāng)然在內(nèi)陸水域，雖然水面上波浪比海面要小很多，但是只要有水流或者微風(fēng)都能夠推動波浪動力裝置的浮體上下浮動，進(jìn)而轉(zhuǎn)化出往復(fù)機(jī)械能，因為往復(fù)機(jī)械能的利用不受往復(fù)幅度限制。因此，其具有運行成本低，且能保證供電的優(yōu)點。作為優(yōu)化，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的光伏發(fā)電裝置驅(qū)動水泵向高位水庫輸水。當(dāng)然如果，光伏發(fā)電量供給輸水有富余時，也可以向下述的電解水裝置供電，當(dāng)然這個富余供電量由檢測發(fā)電負(fù)荷與用電負(fù)荷之間差值的實時用電負(fù)荷檢測裝置來控制。波浪能和風(fēng)能供水再加上光伏發(fā)電裝置供水，能夠?qū)崿F(xiàn)全天候供水發(fā)電，即使，水庫容量不太大，也不會出現(xiàn)因水庫水位低停電的事故。作為優(yōu)化，所述水輪發(fā)電機(jī)組為并列配置的多個，多個并列的水輪發(fā)電機(jī)組分別通過手動或者電動閥連接自高位水庫引水的下行管道。這樣可以根據(jù)用電負(fù)荷，選擇全部開啟發(fā)電或者部分開啟發(fā)電，避免盲目超額發(fā)電，有利于減少輸水負(fù)擔(dān)，保證持續(xù)發(fā)供電。所述水輪發(fā)電機(jī)組向海島電網(wǎng)供電，海島電網(wǎng)還通過充電樁向島上或者海上電動交通工具供電，從而能夠最大幅度地減少海島對石油能源的依賴，能夠節(jié)省出大量燃料資源用于支持海島與陸地之間大量物流運輸，為高水平保護(hù)海洋主權(quán)和科學(xué)開發(fā)海洋資源提供強(qiáng)大的能源和物資支持。 作為優(yōu)化，所述高位水庫還通過下行管道和控制閥連接反滲透式海水淡化裝置，反滲透式海水淡化裝置通過淡水輸出管道連接自來水池或者自來水塔。這樣借用高位水庫的水壓，不用再配其它任何加壓設(shè)備，就能輕易實現(xiàn)海水淡化，并且，通過供水閥門就能自由控制淡水生產(chǎn)。能夠低成本解決海島普遍缺少淡水的問題。作為優(yōu)化，所述反滲透式海水淡化裝置副產(chǎn)的高鹽水通過電熱蒸發(fā)制鹽，或者通過日曬制鹽，或者通過太陽能集熱裝置加熱制鹽，或者通過電熱或者太陽能集熱裝置加熱和淡水水沖真空泵負(fù)壓強(qiáng)制蒸發(fā)制鹽，并同時讓強(qiáng)制循環(huán)的高壓淡水流吸收蒸發(fā)出的水份，富集淡水。海島水域的海水水質(zhì)都比較好，這樣能夠以較低成本制成高品質(zhì)海鹽。作為優(yōu)化，所述高位水庫還配置有超高水位和高水位傳感器，所述水輪發(fā)電機(jī)組還包括至至少一組超高水位啟動和高水位關(guān)閉的調(diào)蓄發(fā)電機(jī)組，調(diào)蓄發(fā)電機(jī)組向電解水裝置供電，電解水裝置輸出的氫氣和氧氣分別通過壓縮機(jī)輸入壓縮氫氣儲存罐和氧氣儲存罐。這樣，既能解決水庫溢流問題，又能為海島提供額外的清潔能源，即向潛艇或者其它用設(shè)備提供燃料電池用氫氣和氧氣，向潛海設(shè)備提供氧氣。當(dāng)然，也可以用產(chǎn)生的氫氣和氧氣反向發(fā)電，輸入用電網(wǎng)，或者供給不能配置本發(fā)明電站的其它島嶼用燃料電池發(fā)電供電。作為優(yōu)化，除調(diào)蓄發(fā)電機(jī)組以外的其它水輪發(fā)電機(jī)組通過實時用電負(fù)荷檢測裝置連接供電網(wǎng)，還通過時用電負(fù)荷檢測裝置操控的電流控制器向上述電解水裝置供電。當(dāng)發(fā)電量與用電量相比，富余時，則將富余的電量輸送到電解水裝置用于生產(chǎn)氫氣和氧氣，用于向水上艦艇的燃料電池補(bǔ)充燃料，和潛水裝置補(bǔ)充氧氣，當(dāng)然更可以向陸上燃料電池交通工具或者其它燃料電池動力裝置提供燃料。這樣可以用于電網(wǎng)平谷，實現(xiàn)科學(xué)合理用電。作為優(yōu)化，所述水泵為柱塞泵，所述水泵通過上行管道向高位水庫輸水；所述波浪動力裝置是利用隨波浪上下起伏的浮子或者浮體或者浮箱提供上下往復(fù)動力驅(qū)動柱塞泵，這樣可在任何水域任意配置，各獨立裝置之間無需要任何連接，只需鋪設(shè)通向高位水庫的輸水管路，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，投資非常少，非常有利于推廣。柱塞泵的揚程不受動力頻率和運行幅度限制，在慢波浪或者微波浪，和微風(fēng)、光伏電池輸出微電壓時，都能保證正常工作輸水，非常適合上述三種自然能源的充分利用。作為優(yōu)化，所述水泵通過單向閥連接支路上行管道，各支路上行管道再通過總路上行管道向高位水庫輸水；所述上行管道、下行管道及其它與海水接觸的部件表面利用導(dǎo)電涂料防止海洋生物附著，這樣能夠避免海洋生物附著影響正常輸水，避免不必要的檢修維護(hù)。單向閥的引入能夠避免個別水泵檢修或者故障時，上行管道中水回流，造成不必要的水勢能浪費和不必要的水沖隱患。作為優(yōu)化，所述波浪動力裝置和風(fēng)能動力裝置分別為并列配置的多套，每套動力裝置驅(qū)動各自的水泵；所述水輪發(fā)電機(jī)組排出的水通過管路流入水產(chǎn)養(yǎng)殖池，為水產(chǎn)養(yǎng)殖池或者或者養(yǎng)殖圍網(wǎng)區(qū)提供持續(xù)的活水支持后排入取水水源，非常適合高檔魚類或者其它水產(chǎn)品的集約化養(yǎng)殖，具有極高的經(jīng)濟(jì)效益，這樣可以顯著增加電站收入，分擔(dān)發(fā)電站的成本，為電站長期穩(wěn)定運行增加經(jīng)濟(jì)保障。各自獨立工作，即使個別裝置出現(xiàn)故障或者檢修維護(hù)，也不會影響整體裝置的正常運行輸水，從而保證正常供電。采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明綜合利用多種自然能實現(xiàn)全天候穩(wěn)定供電的多功能獨立電站具有運行成本低，壽命長，不受天氣影響，能保證持續(xù)穩(wěn)定供電，除能提供價格低的自然能網(wǎng)電外，還能聯(lián)產(chǎn)淡水、氫氣、氧氣等多種海島稀缺資源，為海洋保護(hù)和開發(fā)提供強(qiáng)大基礎(chǔ)資源支持，還能在海島、大陸沿海以外的其它內(nèi)陸地表水源地推廣應(yīng)用的優(yōu)點。
具體實施方式

實施例一，本發(fā)明綜合利用多種自然能實現(xiàn)全天候穩(wěn)定供電的多功能獨立電站包括一個建于高處的高位水庫和通過下行管道與高位水庫相連的水輪發(fā)電機(jī)組，將海島水域、或者大陸沿海水域、或者內(nèi)陸水域上下起伏波浪能轉(zhuǎn)化為往復(fù)或者旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的波浪動力裝置驅(qū)動水泵向高位水庫輸水。實施例二，本發(fā)明綜合利用多種自然能實現(xiàn)全天候穩(wěn)定供電的多功能獨立電站包括一個建于高處的高位水庫和通過下行管道與高位水庫相連的水輪發(fā)電機(jī)組，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的風(fēng)能動力裝置驅(qū)動水泵向高位水庫輸水。實施例三，本發(fā)明綜合利用多種自然能實現(xiàn)全天候穩(wěn)定供電的多功能獨立電站包括一個建于高處的高位水庫和通過下行管道與高位水庫相連的水輪發(fā)電機(jī)組，將海島水域、或者大陸沿海水域、或者內(nèi)陸水域上下起伏海浪能轉(zhuǎn)化為往復(fù)或者旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的波浪動力裝置和將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的風(fēng)能動力裝置驅(qū)動水泵向高位水庫輸水。實施例四，本發(fā)明綜合利用多種自然能實現(xiàn)全天候穩(wěn)定供電的多功能獨立電站與實施例三的區(qū)別在于還用將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的光伏發(fā)電裝置驅(qū)動水泵向高位水庫輸水。實施例五，本發(fā)明綜合利用多種自然能實現(xiàn)全天候穩(wěn)定供電的多功能獨立電站與實施例1-4的區(qū)別在于所述水域為海島水域，所述高位水庫還通過下行管道和控制閥連接反滲透式海水淡化裝置，反滲透式海水淡化裝置通過淡水輸出管道連接自來水池或者自來水塔。實施例六，本發(fā)明綜合利用多種自然能實現(xiàn)全天候穩(wěn)定供電的多功能獨立電站與實施例五的區(qū)別在于所述反滲透式海水淡化裝置副產(chǎn)的高鹽水通過電熱蒸發(fā)制鹽，或者通過日曬制鹽，或者通過太陽能集熱裝置加熱制鹽，或者通過電熱或者太陽能集熱裝置加熱和淡水水沖真空泵負(fù)壓強(qiáng)制蒸發(fā)制鹽，并同時讓強(qiáng)制循環(huán)的高壓淡水流吸收蒸發(fā)出的水份，富集淡水。實施例七，本發(fā)明綜合利用多種自然能實現(xiàn)全天候穩(wěn)定供電的多功能獨立電站與實施例1-6的區(qū)別在于所述高位水庫還配置有超高水位和高水位傳感器，所述水輪發(fā)電機(jī)組還包括至至少一組超高水位啟動和高水位關(guān)閉的調(diào)蓄發(fā)電機(jī)組，調(diào)蓄發(fā)電機(jī)組向電解水裝置供電，電解水裝置輸出的氫氣和氧氣分別通過壓縮機(jī)輸入壓縮氫氣儲存罐和氧氣儲存罐。實施例八，本發(fā)明綜合利用多種自然能實現(xiàn)全天候穩(wěn)定供電的多功能獨立電站與實施例7的區(qū)別在于除調(diào)蓄發(fā)電機(jī)組以外的其它水輪發(fā)電機(jī)組通過實時用電負(fù)荷檢測裝置連接供電網(wǎng)，還通過時用電負(fù)荷檢測裝置操控的電流控制器向上述電解水裝置供電。以上所述1-8實施例中所述水輪發(fā)電機(jī)組優(yōu)選為并列配置的多個，多個并列的水輪發(fā)電機(jī)組分別通過手動或者電動閥連接自高位水庫引水的下行管道。所述波浪動力裝置和風(fēng)能動力裝置分別優(yōu)選為并列配置的多套，每套動力裝置驅(qū)動各自的水泵；所述水輪發(fā)電機(jī)組排出的水通過管路流入水產(chǎn)養(yǎng)殖池，為水產(chǎn)養(yǎng)殖池或者或者養(yǎng)殖圍網(wǎng)區(qū)提供活水支持后排入取水水源。所述水泵優(yōu)選為柱塞泵，所述水泵通過上行管道向高位水庫輸 水；所述波浪動力裝置是利用隨波浪上下起伏的浮子或者浮體或者浮箱提供上下往復(fù)動力驅(qū)動柱塞泵。所述水泵優(yōu)選通過單向閥連接支路上行管道，各支路上行管道再通過總路上行管道向高位水庫輸水；海島水域或者大陸沿海水域的所述上行管道、下行管道及其它與海水接觸的部件優(yōu)選表面利用導(dǎo)電涂料防止海洋生物附著。
權(quán)利要求
1.一種綜合利用多種自然能實現(xiàn)全天候穩(wěn)定供電的多功能獨立電站，包括一個建于高處的高位水庫和通過下行管道與高位水庫相連的水輪發(fā)電機(jī)組，其特征在于將海島水域、或者大陸沿海水域、或者內(nèi)陸水域上下起伏波浪能轉(zhuǎn)化為往復(fù)或者旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的波浪動力裝置驅(qū)動水泵向高位水庫輸水；或者將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的風(fēng)能動力裝置驅(qū)動水泵向高位水庫輸水；或者將海島水域、或者大陸沿海水域、或者內(nèi)陸水域上下起伏波浪能轉(zhuǎn)化為往復(fù)或者旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的波浪動力裝置和將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的風(fēng)能動力裝置驅(qū)動水泵向高位水庫輸水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述獨立電站，其特征在于將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的光伏發(fā)電裝置驅(qū)動水泵向高位水庫輸水。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述獨立電站，其特征在于所述水輪發(fā)電機(jī)組為并列配置的多個，多個并列的水輪發(fā)電機(jī)組分別通過手動或者電動閥連接自高位水庫引水的下行管道。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述獨立電站，其特征在于所述高位水庫還通過下行管道和控制閥連接反滲透式海水淡化裝置，反滲透式海水淡化裝置通過淡水輸出管道連接自來水池或者自來水塔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述獨立電站，其特征在于所述反滲透式海水淡化裝置副產(chǎn)的高鹽水通過電熱蒸發(fā)制鹽，或者通過日曬制鹽，或者通過太陽能集熱裝置加熱制鹽，或者通過電熱或者太陽能集熱裝置加熱和淡水水沖真空泵負(fù)壓強(qiáng)制蒸發(fā)制鹽，并同時讓強(qiáng)制循環(huán)的高壓淡水流吸收蒸發(fā)出的水份，富集淡水。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述獨立電站，其特征在于所述高位水庫還配置有超高水位和高水位傳感器，所述水輪發(fā)電機(jī)組還包括至至少一組超高水位啟動和高水位關(guān)閉的調(diào)蓄發(fā)電機(jī)組，調(diào)蓄發(fā)電機(jī)組向電解水裝置供電，電解水裝置輸出的氫氣和氧氣分別通過壓縮機(jī)輸入壓縮氫氣儲存罐和氧氣儲存罐。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述獨立電站，其特征在于除調(diào)蓄發(fā)電機(jī)組以外的其它水輪發(fā)電機(jī)組通過實時用電負(fù)荷檢測裝置連接供電網(wǎng)，還通過時用電負(fù)荷檢測裝置操控的電流控制器向上述電解水裝置供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或者2或者3或者4或者5或者6或者7所述獨立電站,其特征在于所述水泵為柱塞泵，所述水泵通過上行管道向高位水庫輸水；所述波浪動力裝置是利用隨波浪上下起伏的浮子或者浮體或者浮箱提供上下往復(fù)動力驅(qū)動柱塞泵。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述獨立電站，其特征在于所述水泵通過單向閥連接支路上行管道，各支路上行管道再通過總路上行管道向高位水庫輸水；所述水域為海島水域或者大陸沿海水域時，所述上行管道、下行管道及其它與海水接觸的部件表面利用導(dǎo)電涂料防止海洋生物附著。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或者2或者3或者4或者5或者6或者7所述獨立電站,其特征在于所述波浪動力裝置和風(fēng)能動力裝置分別為并列配置的多套，每套動力裝置驅(qū)動各自的水泵；所述水輪發(fā)電機(jī)組排出的水通過管路流入水產(chǎn)養(yǎng)殖池，為水產(chǎn)養(yǎng)殖池或者或者養(yǎng)殖圍網(wǎng)區(qū)提供持續(xù)活水支持后排入取水水源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種綜合利用多種自然能實現(xiàn)全天候穩(wěn)定供電的多功能獨立電站，為解決海島缺電問題，其包括一個建于高處的高位水庫和通過下行管道與高位水庫相連的水輪發(fā)電機(jī)組，將上下起伏波浪能轉(zhuǎn)化為往復(fù)或者旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的波浪動力裝置驅(qū)動水泵向高位水庫輸水；或者將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的風(fēng)能動力裝置驅(qū)動水泵向高位水庫輸水；或者將海島水域、或者大陸沿海水域、或者內(nèi)陸水域上下起伏波浪能轉(zhuǎn)化為往復(fù)或者旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的波浪動力裝置和將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的風(fēng)能動力裝置驅(qū)動水泵向高位水庫輸水。其具有運行成本低，壽命長，不受天氣影響，能保證持續(xù)穩(wěn)定供電，除能提供價格低的自然能網(wǎng)電外，還能聯(lián)產(chǎn)淡水、氫氣、氧氣等多種海島稀缺資源，為海洋保護(hù)和開發(fā)提供強(qiáng)大基礎(chǔ)資源支持，還能在海島、大陸沿海以外的其它內(nèi)陸地表水源地推廣應(yīng)用的優(yōu)點。
文檔編號F03D9/00GK102797616SQ201210264289
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者劉洋, 耿婧, 徐曉豐, 齊韶華, 張忠鋒, 尤田柱 申請人:吉林省電力有限公司遼源供電公司