綜合水力發電系統技術方案

本實用新型專利技術提供了一種綜合水力發電系統，水道由依次連接的均為傾斜向下設置的水道入口段、水道中間段和水道引流段三部分組成，水道中間段傾斜度最小；水道中間段內設有發電機組B，發電機組B的上游設有發電機組A，水道引流段內設有發電機組C，發電機組A、發電機組B與發電機組C共用同一條水道。發電機組A可以位于水電站壩體外，也可位于壩體內。通過科學的布局，進行資源的整合，使三種不同發電模式的機組都能滿足其流量及壓力需求，將巨大的水力勢能最大限度、最高效率地轉化為電能。系統結構簡單，性能可靠，工作效率高，發電率大，可使裝機容量最大化，水能利用率最大化，尤其適用于蓄水高程270m以上的超高壩、大流量的水電站。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種水力發電系統，尤其涉及一種適用于超高壩型水電站的高效、綜合的水力發電系統。
技術介紹
水力發電(Hydroelectric power)是利用河流、湖泊等位于高處具有位能的水流至低處，將其中所含之位能轉換成水輪機之動能，再藉水輪機為原動力，推動發電機產生電能。傳統的水力發電系統如圖1所示，在水電站壩體1內設有水道2，水道2頂部入口即為進水口3，水道2內設有一柱狀閥4，水道2底部設有一水力渦輪機5，水力渦輪機5連接發電機6。工作時，打開柱狀閥4，水從進水口3進入水道2，沿水道2傾瀉而下，并推動水力渦輪機5做功，進而推動發電機6工作，產生電能。傳統的水力發電系統存在如下缺陷：1、水能利用率低。對于高壩型水電站，尤其是長江三峽水電站、溪洛渡水電站等超高壩水電站，其具有巨大的水能，但是水道底部僅配置了一臺水力渦輪機，機組裝機容量較小，無法對水能進行充分利用。如長江三峽水電站目前的發電率只有50％。2、水力渦輪機運轉時，其有一半的葉片會形成反向水流，對渦輪機產生逆勢影響，降低了水力渦輪機的工作效率，從而也影響了整機機組的效率。為了解決上述問題，申請人已申請了專利“一種連續機組水力發電系統”，申請號為201510993308.5，其在水道兩側設置兩排機組，提高了系統的裝機容量，可以充分利用水能。同時，水力渦輪機一半設于水力渦輪機屏蔽凹槽內，水力渦輪機屏蔽凹槽可以減少反向水流對渦輪機的逆勢影響，使水力渦輪機動能輸出最大化。此外，在水道末端向下折彎增加水道引流段，水道引流段以一定的高度落差給機組的流體產生強大的牽引力作用，提高了水體流速，水流在幾乎垂直的下降通道中所產生的重力加速度作用，確保了整個機組的轉速。但是上述連續機組水力發電系統中，若壩型足夠高，尤其是對于270m以上蓄水高程的超級電站，水體落下的超大壓力易將水道前端的機組沖毀，同時從水
道引流段落下的水體依然有很大的勢能，卻未能得到充分利用。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是如何極大可能地利用超高壩、大流量水電站的巨大水能進行發電。為了解決上述技術問題，本技術的技術方案是提供一種綜合水力發電系統，其特征在于：水道由依次連接的均為傾斜向下設置的水道入口段、水道中間段和水道引流段三部分組成，水道中間段傾斜度最小；水道中間段內設有發電機組B，發電機組B的上游設有發電機組A，水道引流段內設有發電機組C，發電機組A、發電機組B與發電機組C共用同一條水道。優選地，所述水道入口段與水道中間段之間的夾角為鈍角，所述水道中間段與水道引流段之間的夾角為鈍角或直角。優選地，所述水道入口段設于水電站壩體內，所述水道入口段的頂部入口即為進水口；所述水道入口段內設有柱狀閥。優選地，所述發電機組A設于所述水電站壩體內的水道入口段內，發電機組A的出水通過柔性管道與所述水電站壩體外的發電機組B連接。優選地，所述發電機組A設于所述水電站壩體外部，且位于所述水道中間段的起始段內。優選地，所述發電機組A包括圓形墻體，圓形墻體內均勻分布有渦輪機，渦輪機連接發電機。優選地，所述水道中間段至少一側的墻體內設有至少一個用于減少反向水流對水力渦輪機的逆勢影響的水力渦輪機屏蔽凹槽，水力渦輪機設于水力渦輪機屏蔽凹槽內，水力渦輪機連接發電機。優選地，所述水力渦輪機屏蔽凹槽為半圓形，所述半圓形大小與半個所述水力渦輪機的大小相匹配。優選地，所述水道中間段兩側相對設置的兩臺所述水力渦輪機之間留有中央水流通道。優選地，所述水道中間段末端的延伸線上設有水道緩沖區。優選地，所述發電機組C在水道引流段內豎直方向分層布置，水道引流段
上方設有真空泵。優選地，水流首先驅動發電機組A做功，將部分水力勢能轉化為電能；發電機組A出來的水體再驅動水道中間段內的發電機組B做功，此時，水流在經過前一組水力渦輪機后流速慢下來的過程中，又會在中央相對高速的水流的帶動下提高流速，繼而帶動下一組水力渦輪機運轉；水道引流段通過高度落差給流體產生牽引力，形成引流作用，以提高水道中間段內的水流速度，同時，發電機組B出來的水體還會驅動水道引流段內的發電機組C做功。本技術提供的綜合水力發電系統，將三種模式的發電機組共用一條水道，采用一水多機組、多模式運行發電。通過科學的布局，進行資源的整合，使三種不同發電模式的機組都能滿足其流量及壓力需求，將巨大的水力勢能最大限度、最高效率地轉化為電能。首先通過發電機組A消化掉一部分水壓力，使其不至于對水道中間段內的發電機組B造成破壞。在水道中間段兩側設置兩排機組，提高了系統的裝機容量，可以充分利用水能。同時，水道中間段內的水力渦輪機一半設于水力渦輪機屏蔽凹槽內，水力渦輪機屏蔽凹槽可以減少反向水流對渦輪機的逆勢影響，使水力渦輪機動能輸出最大化。在水道末端向下折彎增加水道引流段，水道引流段以一定的高度落差給機組的流體產生強大的牽引力作用，提高了水體流速，水流在幾乎垂直的下降通道中所產生的重力加速度作用，確保了整個發電機組B的轉速，同時水道引流段內的發電機組C還可以利用發電機組B的棄水做功，將水力勢能利用到極致。本技術提供的系統克服了現有技術的不足，結構簡單，性能可靠，工作效率高，發電率大，可使裝機容量最大化，水能利用率最大化，尤其適用于蓄水高層270m以上的超高壩、大流量的水電站。附圖說明圖1為傳統的水力發電系統示意圖；圖2為實施例1提供的綜合水力發電系統主視圖；圖3為“環流式”機組俯視圖；圖4為“合流式”機組俯視圖；圖5為“引流式”機組俯視圖；圖6為“引流式”機組縱向剖視圖；圖7為實施例2提供的綜合水力發電系統主視圖。具體實施方式下面結合具體實施例，進一步闡述本技術。應理解，這些實施例僅用于說明本技術而不用于限制本技術的范圍。此外應理解，在閱讀了本技術講授的內容之后，本領域技術人員可以對本技術作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1綜合水力發電系統包括從上流至下游依次布置的“環流式”、“合流式”、“引流式”三種發電模式的機組，三種發電模式的機組共用一條水道，同時運行發電。該發電模式適合蓄水高程270m以上的超高壩、大流量的水電站，通過科學的布局，進行資源的整合，以確保三種不同發電模式的機組都滿足其所需要的流量及壓力需求，將巨大的水力勢能最大限度、最高效率地轉化為電能。圖2為本實施例提供的綜合水力發電系統示意圖，所述的綜合水力發電系統包括水道，水道由依次連接的水道入口段2-1、水道中間段2-2和水道引流段2-3三部分組成。水道入口段2-1、水道中間段2-2和水道引流段2-3均為傾斜向下設置，水道中間段2-2傾斜度最小。水道中間段2-2末端向下折彎，形成水道引流段2-3。水道入口段2-1與水道中間段2-2之間的夾角為鈍角，水道中間段2-2與水道引流段2-3之間的夾角為鈍角或直角。水道入口段2-1設于水電站壩體1內，水道入口段2-1的頂部入口即為進水口3，水道入口段2-1內設有柱狀閥4。發電機組A-“環流式”機組，可以設于水電站壩體1內，也可以設于水電站壩體1外。結合圖3，發電機組A包括圓形墻體，圓形墻體內均勻分布有渦輪機，渦輪機連接發電機，形成發電機組。當設于壩內時，即將發電機組A設于水道入口段2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種綜合水力發電系統，其特征在于：水道由依次連接的均為傾斜向下設置的水道入口段(2?1)、水道中間段(2?2)和水道引流段(2?3)三部分組成，水道中間段(2?2)傾斜度最小；水道中間段(2?2)內設有發電機組B，發電機組B的上游設有發電機組A，水道引流段(2?3)內設有發電機組C，發電機組A、發電機組B與發電機組C共用同一條水道。

【技術特征摘要】
1.一種綜合水力發電系統，其特征在于：水道由依次連接的均為傾斜向下設置的水道入口段(2-1)、水道中間段(2-2)和水道引流段(2-3)三部分組成，水道中間段(2-2)傾斜度最小；水道中間段(2-2)內設有發電機組B，發電機組B的上游設有發電機組A，水道引流段(2-3)內設有發電機組C，發電機組A、發電機組B與發電機組C共用同一條水道。2.如權利要求1所述的一種綜合水力發電系統，其特征在于：所述水道入口段(2-1)設于水電站壩體(1)內，所述水道入口段(2-1)的頂部入口即為進水口(3)；所述水道入口段(2-1)內設有柱狀閥(4)。3.如權利要求2所述的一種綜合水力發電系統，其特征在于：所述發電機組A設于所述水電站壩體(1)內的水道入口段(2-1)內，發電機組A的出水通過柔性管道與所述水電站壩體(1)外的發電機組B連接。4.如權利要求2所述的一種綜合水力發電系統，其特征在于：所述發電機組A設于所述水電站壩體(1)外部，且位于所述水道中間段(2-2)的起始段內。5.如權利要求1-4任一項所述的一種綜合水力...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱安心，
申請(專利權)人：朱安心，
類型：新型
國別省市：上海;31