一種綜合水力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水力發(fā)電系統(tǒng)，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(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水力發(fā)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(zhuǎn)換成水輪機之動能，再藉水輪機為原動力，推動發(fā)電機產(chǎn)生電會K。
[0003]傳統(tǒng)的水力發(fā)電系統(tǒng)如圖1所示，在水電站壩體I內(nèi)設(shè)有水道2，水道2頂部入口即為進水口 3，水道2內(nèi)設(shè)有一柱狀閥4，水道2底部設(shè)有一水力渦輪機5，水力渦輪機5連接發(fā)電機6 ο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(fā)電機6工作，產(chǎn)生電能。
[0004]傳統(tǒng)的水力發(fā)電系統(tǒng)存在如下缺陷:
[0005]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(fā)電率只有50%。
[0006]2、水力渦輪機運轉(zhuǎn)時，其有一半的葉片會形成反向水流，對渦輪機產(chǎn)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。
[0007]為了解決上述問題，申請人已申請了專利“一種連續(xù)機組水力發(fā)電系統(tǒng)”，申請?zhí)枮?01510993308.5，其在水道兩側(cè)設(shè)置兩排機組，提高了系統(tǒng)的裝機容量，可以充分利用水能。同時，水力渦輪機一半設(shè)于水力渦輪機屏蔽凹槽內(nèi)，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(chǎn)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(chǎn)生的重力加速度作用，確保了整個機組的轉(zhuǎn)速。
[0008]但是上述連續(xù)機組水力發(fā)電系統(tǒng)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，同時從水道弓I流段落下的水體依然有很大的勢能，卻未能得到充分利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)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(fā)電。
[0010]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種綜合水力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:水道由依次連接的均為傾斜向下設(shè)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?。?br>[0011]水道中間段內(nèi)設(shè)有發(fā)電機組B，發(fā)電機組B的上游設(shè)有發(fā)電機組A，水道引流段內(nèi)設(shè)有發(fā)電機組C，發(fā)電機組A、發(fā)電機組B與發(fā)電機組C共用同一條水道。
[0012]優(yōu)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。
[0013]優(yōu)選地，所述水道入口段設(shè)于水電站壩體內(nèi)，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(nèi)設(shè)有柱狀閥。
[0014]優(yōu)選地，所述發(fā)電機組A設(shè)于所述水電站壩體內(nèi)的水道入口段內(nèi)，發(fā)電機組A的出水通過柔性管道與所述水電站壩體外的發(fā)電機組B連接。
[0015]優(yōu)選地，所述發(fā)電機組A設(shè)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(nèi)。
[0016]優(yōu)選地，所述發(fā)電機組A包括圓形墻體，圓形墻體內(nèi)均勻分布有渦輪機，渦輪機連接發(fā)電機。
[0017]優(yōu)選地，所述水道中間段至少一側(cè)的墻體內(nèi)設(shè)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(shè)于水力渦輪機屏蔽凹槽內(nèi)，水力渦輪機連接發(fā)電機。
[0018]優(yōu)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。
[0019]優(yōu)選地，所述水道中間段兩側(cè)相對設(shè)置的兩臺所述水力渦輪機之間留有中央水流通道。
[0020]優(yōu)選地，所述水道中間段末端的延伸線上設(shè)有水道緩沖區(qū)。
[0021]優(yōu)選地，所述發(fā)電機組C在水道引流段內(nèi)豎直方向分層布置，水道引流段上方設(shè)有真空栗。
[0022]優(yōu)選地，水流首先驅(qū)動發(fā)電機組A做功，將部分水力勢能轉(zhuǎn)化為電能;發(fā)電機組A出來的水體再驅(qū)動水道中間段內(nèi)的發(fā)電機組B做功，此時，水流在經(jīng)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(zhuǎn);水道引流段通過高度落差給流體產(chǎn)生牽引力，形成引流作用，以提高水道中間段內(nèi)的水流速度，同時，發(fā)電機組B出來的水體還會驅(qū)動水道引流段內(nèi)的發(fā)電機組C做功。
[0023]本發(fā)明提供的綜合水力發(fā)電系統(tǒng)，將三種模式的發(fā)電機組共用一條水道，采用一水多機組、多模式運行發(fā)電。通過科學的布局，進行資源的整合，使三種不同發(fā)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(zhuǎn)化為電能。首先通過發(fā)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(nèi)的發(fā)電機組B造成破壞。在水道中間段兩側(cè)設(shè)置兩排機組，提高了系統(tǒng)的裝機容量，可以充分利用水能。同時，水道中間段內(nèi)的水力渦輪機一半設(shè)于水力渦輪機屏蔽凹槽內(nèi)，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(chǎn)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(chǎn)生的重力加速度作用，確保了整個發(fā)電機組B的轉(zhuǎn)速，同時水道引流段內(nèi)的發(fā)電機組C還可以利用發(fā)電機組B的棄水做功，將水力勢能利用到極致。
[0024]本發(fā)明提供的系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，工作效率高，發(fā)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。
【附圖說明】
[0025]圖1為傳統(tǒng)的水力發(fā)電系統(tǒng)示意圖；
[0026]圖2為實施例1提供的綜合水力發(fā)電系統(tǒng)主視圖；
[0027]圖3為“環(huán)流式”機組俯視圖；
[0028]圖4為“合流式”機組俯視圖；
[0029]圖5為“引流式”機組俯視圖；
[0030]圖6為“引流式”機組縱向剖視圖；
[0031 ]圖7為實施例2提供的綜合水力發(fā)電系統(tǒng)主視圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0033]實施例1
[0034]綜合水力發(fā)電系統(tǒng)包括從上流至下游依次布置的“環(huán)流式”、“合流式”、“引流式”三種發(fā)電模式的機組，三種發(fā)電模式的機組共用一條水道，同時運行發(fā)電。該發(fā)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(fā)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(zhuǎn)化為電能。
[0035]圖2為本實施例提供的綜合水力發(fā)電系統(tǒng)示意圖，所述的綜合水力發(fā)電系統(tǒng)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(shè)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與水道弓I流段2-3之間的夾角為鈍角或直角。
[0036]水道入口段2-1設(shè)于水電站壩體I內(nèi)，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(nèi)設(shè)有柱狀閥4。
[0037]發(fā)電機組A- “環(huán)流式”機組，可以設(shè)于水電站壩體I內(nèi)，也可以設(shè)于水電站壩體I外。結(jié)合圖3，發(fā)電機組A包括圓形墻體，圓形墻體內(nèi)均勻分布有渦輪機，渦輪機連接發(fā)電機，形成發(fā)電機組。
[0038]當設(shè)于壩內(nèi)時，即將發(fā)電機組A設(shè)于水道入口段2-1內(nèi)。為了計算方便，假設(shè)水庫正常水位300m高程，采用半潛式平臺，將環(huán)流式機組潛深至距水面-120m工作深度，這樣環(huán)流式機組所需的壓力、流量、流速、進水條件得到全部滿足。發(fā)電機組A的出水采用具備一定強度的柔性管道與壩外第二機組水道連接，這樣便具備了發(fā)電條件。環(huán)流式工作壓力11.5-12kg/cm2，流速115-120m/s，具備極大動能和沖擊力，故而環(huán)流式渦輪機尺寸并不很大，直徑15m(連控制閥)，高Sm左右，裝機300-600萬千瓦(臺)，4臺一組，每臺機組秒流量大于1800m3，4臺耗水7200-8000m3/s，正好滿足后兩種機組發(fā)電模式耗水需要，完美結(jié)合。半潛式平臺的好處是水位上下變化50m左右對它毫無影響，