一种乡村生态水力发电系统的制作方法

本发明涉及发电系统，具体是涉及一种乡村生态水力发电系统。

背景技术：

现代的生活和生产都离不开电力。但是当前仍以燃煤火电为主，所用的电力是用矿物质能源煤燃烧转化为蒸汽能发电，所得电力仅为燃煤能量的约三分之一，一则产生大量的温室气体co2和so2、co、nox及未燃尽碳氢化合物，破坏地球生态环境，二则燃煤转化为电力的过程中损失了约三分之二的能量，远距离输送亦存在损耗，且投资巨大。

在清洁能源领域，目前的水电工程和风电工程投资巨大，尤其是水电需要截流筑坝蓄水，对自然生态影响甚大，甚至导致水生物种灭绝，也易产生坝体溃崩造成人们生命财产的损失。而另一方面，我国地域宽广，地形地貌复杂，广大乡村及山村的山溪、坎坝、沟渠无数，虽然这些山溪、坎坝、沟渠的单股水流的流量有限，但万宗溪流入江河，千条江河归大海，无数的沟渠、坎坝、溪流的水流总流量远远大于大江大河，遍布广阔地形地貌上的千山万壑与千沟万渠的溪流水总动能百倍于大江大河流水的总动能。目前，在这遍布山河大地不同地域不同地貌的溪流坎渠流水动能几乎全部白白浪费的情况下，不少乡村或山村依然常年缺电停电，给许多乡村人们的现代化生活和创收造成诸多不便。

为此，不少乡村自发集资截流筑坝蓄水发电，地方政府也不断规划设址截流筑坝发电。但这种截流筑坝蓄水发电工程，一则破坏了原生态溪流的自然生态环境，淹没了珍贵的可耕田土，损毁了大量的自然生态景观；二则工程量大、建设周期长，投资大；三则受雨季和枯水季节影响大，所发水电的电量、电压随水流波动大，影响电器安全使用；再则，原生的溪流沟渠流水的梯级动能利用率太低，绝大部分流水动能在蓄水过程中损失，尤其是大量的梯级溪沟流水动能经坝体阻尼完全损失。同时，蓄水筑坝也严重影响了部分耕耘畜牧村民的创收，并为下游人们的生命财产安全带来溃坝的潜在灭顶风险。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种不破坏乡村原生态地形地貌、不影响乡村溪流生态平衡，不需截流筑坝蓄水，不损耗可耕牧之地，且安装和布置简单，维护使用方便，可高效利用乡村溪流沟渠梯级流水动能服务于乡村的乡村生态水力发电系统。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种乡村生态水力发电系统，包括梯级设置在一条或多条溪流和/或沟渠和/或河流中的n个乡村家用水力发电器，n≥2，以及配供电控制装置、电缆和并网控制装置，梯级设置的n个乡村家用水力发电器通过电缆与配供电控制装置电连接，所述配供电控制装置直接与用户负载电连接或通过并网控制装置与电网电连接；所述的乡村家用水力发电器包括汇水增效装置、发电装置、配供电装置和支架，汇水增效装置为两端喇叭形扩大且中部圆弧缩小的汇水槽或筒体，汇水增效装置固定在支架上，发电装置固定在汇水增效装置上，配供电装置与发电装置相连；所述的乡村家用水力发电器还包括杂物分流装置，杂物分流装置底端与汇水增效装置进口端相连。

进一步，所述配供电控制装置包括控制器、汇流排、信号采集模块、处理模块、报警模块、显示模块、逆变模块和储能设备；所述电缆包括电力电缆和信号电缆，所述乡村家用水力发电器和控制器的数量均为n个，每个乡村家用水力发电器的电力输出端均通过电力电缆与对应的控制器的电力输入端相连；每控制器的电力输出端均与汇流排连接；第一个控制器的信号输入端通过信号电缆与信号采集模块的输入接口连接，第一个控制器的信号输出端与第二个控制器的信号输入端连接，第二个控制器的信号输出端与第三个控制器的信号输入端连接，第n-1个控制器的信号输出端与第n个控制器的信号输入端连接，第n个控制器的信号输出端与终端电阻连接；所述信号采集模块的输出接口、显示模块和报警模块均与处理模块连接，所述逆变模块的输入口、蓄能设备的接线端均与汇流排连接；所述并网控制装置与汇流排连接。

进一步，所述配供电控制装置包括控制器、汇流排、信号采集模块、处理模块、报警模块、显示模块、逆变模块和储能设备；所述电缆包括电力电缆和信号电缆，所述乡村家用水力发电器和控制器的数量均为n个，n为偶数，n/2个乡村家用水力发电器和n/2个控制器分成一组，为a组，剩下的n/2个乡村家用水力发电器和n/2个控制器分成另一组，为b组，a组和b组中，每个乡村家用水力发电器的电力输出端均通过电力电缆与对应的控制器的电力输入端相连；每控制器的电力输出端均与汇流排连接；a组中，第一个控制器的信号输入端通过信号电缆与信号采集模块的输入接口连接，第一个控制器的信号输出端与第二个控制器的信号输入端连接，第二个控制器的信号输出端与第三个控制器的信号输入端连接，第n/2-1个控制器的信号输出端与第n/2个控制器的信号输入端连接，第n/2个控制器的信号输出端与终端电阻33连接；b组中，第一个控制器的信号输入端通过信号电缆与信号采集模块的输入接口连接，第一个控制器的信号输出端与第二个控制器的信号输入端连接，第二个控制器的信号输出端与第三个控制器的信号输入端连接，第n/2-1个控制器的信号输出端与第n/2个控制器的信号输入端连接，第n/2个控制器的信号输出端与终端电阻连接；所述信号采集模块的输出接口、显示模块和报警模块均与处理模块连接，所述逆变模块的输入口、蓄能设备的接线端均与汇流排连接；所述并网控制装置与汇流排连接。

进一步，所述的汇水增效装置的汇水槽上设有直接由发电装置供电的感应型led照明灯和声光装饰用品。

进一步，所述的乡村家用水力发电器优选对生态无影响的乡村家用水力发电器，也可选用汇水增效水力发电器或其他可汇集水流增效的水力发电装置，还可纳用其它小型水力发电装置或设备。

本发明的乡村生态水力发电系统采用对生态环境无影响的乡村家用水力发电器，直接利用乡村溪流沟渠的梯级流水动能，可在不改变生态环境的情况下以梯级布置在一条或多条溪流沟渠或沿河流水中的多个乡村家用水力发电器持续稳定的高效发电，并将所有单个的生态水力发电器所发电能通过信号采集及显示处理模块自动控制控制器整流滤波稳压后汇集在汇流排或储能设备内，再逆变为乡村用户供电或通过并网控制装置为国家电网供电，在服务乡村的同时为乡村创收。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

（1）适用于广阔的乡村或山村，不需截流筑坝，在不影响生态环境的条件下，以梯级设置于乡村沟渠溪流和沿河水流中的多个带杂物分流装置的乡村家用水力发电器高效发电并组成发电系统网络，安装快捷，投资少，见效快，利于保护乡村原生态地形地貌、保护乡村的生态平衡，利于乡村的生态文明建设。

（2）利用总流量远远大于大江大河总流量，梯级水流动能远远大于江河水流总动能的乡村溪流沟渠流水和沿河水流发电，并实施集中管理和供电，可低成本的解决乡村的用电需求，利于环境保护。

（3）本乡村生态水力发电系统安装简单，维护使用方便，在保护生态环境的情况下可高效安全的利用乡村溪流沟渠及沿河水流梯级流水动能持续稳定的发电，利于广阔乡村或山村对水资源的生态型开发利用和创收致富。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是图1所示实施例的乡村家用水力发电器的结构示意图。

图3是本发明实施例2的结构示意图。

图4是本发明实施例3的结构示意图。

图中：1-乡村家用水力发电器，110-杂物分流装置，111-汇水增效装置，112-发电装置，113-支架，2-配供电控制装置，21-控制器，22-汇流排，23-信号采集模块，24-处理模块，25-报警模块，26-显示模块，27-逆变模块，28-储能设备，3-电缆，31-电力电缆，32-信号电缆，33-终端电阻，4-并网控制装置。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

参照图1，本实施例为用于一条溪沟流水的乡村生态水力发电系统，包括乡村家用水力发电器1、配供电控制装置2、电缆3和并网控制装置4，配供电控制装置2包括控制器21、汇流排22、信号采集模块23、处理模块24、报警模块25、显示模块26、逆变模块27和储能设备28；电缆3包括电力电缆31和信号电缆32，乡村家用水力发电器1和控制器21的数量均为n个，每个乡村家用水力发电器1的电力输出端均通过电力电缆31与对应的控制器21的电力输入端相连；每控制器21的电力输出端均与汇流排22连接；第一个控制器21的信号输入端通过信号电缆32与信号采集模块23的输入接口连接，第一个控制器21的信号输出端与第二个控制器21的信号输入端连接，第二个控制器21的信号输出端与第三个控制器21的信号输入端连接，依次类推，第n-1个控制器21的信号输出端与第n个控制器21的信号输入端连接，第n个控制器21的信号输出端与终端电阻33连接；信号采集模块23的输出接口、显示模块26和报警模块25均与处理模块24连接，逆变模块27的输入口、蓄能设备28的接线端均与汇流排22连接；并网控制装置4与汇流排22连接。

参照图2，乡村家用水力发电器1包括杂物分流装置110、汇水增效装置111、发电装置112和支架113。

汇水增效装置111为两端喇叭形扩大且中部圆弧收缩的汇水槽，汇水槽由相对设置的两块汇水板和设于两块汇水板底部的底板组成，

杂物分流装置110设置在汇水增效装置111进口端，杂物分流装置110呈棱锥状，棱锥底端与汇水增效装置111的进口端相连，棱锥顶部与支架113相连，发电装置112固定的在汇水增效装置111内。

杂物分流装置110用于防止溪流或瀑布水流中的树枝或杂草或夹带的冲击性砂石及水中生物进入汇水增效装置111内，并防止树枝、杂草、冲击性砂石及水中生物堆积，使树枝、杂草、冲击性砂石及水中生物分流至两侧随水流流走；汇水增效装置111可汇集并增速水流，提高水流动能，提高发电装置112的发电效率；支架113为乡村家用水力发电器1的固定部件；可将汇水增效水力发电器1固定在溪流及瀑布中；发电装置112用于利用水流发电。

使用时，将乡村家用水力发电器1梯级（梯级：按水流方向依次设置）固定在溪流流水中，通过对生态环境无影响的乡村家用水力发电器1发电，通过信号采集模块23采集每个控制器21的电信号，并传输至处理模块24，人工在显示模块25上设定好电力信号对应值，通过处理模块24对比，并调节控制器21电压使之稳定后通过汇流排22接通储能设备28，将电能储存在储能设备28内，通过逆变模块27为用户供电或通过并网控制装置4逆变并网为国家电网供电，本发明系统可实时监测各乡村家用水力发电器1的状态，在电信号异常或故障时通过处理模块24发出报警信号至报警模块27报警。

本实施例中n=10，即乡村家用水力发电器1和控制器21的数量均为10个。

实施例2

参照图3，本实施例与实施例1的区别仅在于：本实施例为用于多条溪沟流水的乡村生态水力发电系统，n/2个乡村家用水力发电器1和n/2个控制器21分成一组，为a组，剩下的n/2个乡村家用水力发电器1和n/2个控制器21分成另一组，为b组，a组和b组中，每个乡村家用水力发电器1的电力输出端均通过电力电缆31与对应的控制器21的电力输入端相连；每控制器21的电力输出端均与汇流排22连接；a组中，第一个控制器21的信号输入端通过信号电缆32与信号采集模块23的输入接口连接，第一个控制器21的信号输出端与第二个控制器21的信号输入端连接，第二个控制器21的信号输出端与第三个控制器21的信号输入端连接，依次类推，第n/2-1个控制器21的信号输出端与第n/2个控制器21的信号输入端连接，第n/2个控制器21的信号输出端与终端电阻33连接；b组中，第一个控制器21的信号输入端通过信号电缆32与信号采集模块23的输入接口连接，第一个控制器21的信号输出端与第二个控制器21的信号输入端连接，第二个控制器21的信号输出端与第三个控制器21的信号输入端连接，依次类推，第n/2-1个控制器21的信号输出端与第n/2个控制器21的信号输入端连接，第n/2个控制器21的信号输出端与终端电阻33连接。其余同实施例1。

使用时，将a组中的n/2个乡村家用水力发电器1梯级（梯级：按水流方向依次设置）固定在一条溪流流水中，将b组中的n/2个乡村家用水力发电器1梯级固定在另一条溪流流水中，通过对生态环境无影响的乡村家用水力发电器1发电，通过信号采集模块23采集每个控制器21的电信号，并传输至处理模块24，人工在显示模块25上设定好电力信号对应值，通过处理模块24对比，并调节控制器21电压使之稳定后通过汇流排22接通储能设备28，将电能储存在储能设备28内，通过逆变模块27为用户供电或通过并网控制装置4逆变并网为国家电网供电，本发明系统可实时监测各乡村家用水力发电器1的状态，在电信号异常或故障时通过处理模块24发出报警信号至报警模块27报警。

实施例3

参照图4，本实施例与实施例1的区别在于：本实施例为乡村生态水力发电系统，包含200个汇水增效水力发电器1和200个控制器21。杂物分流装置110呈半球面状，半球面底部与汇水增效装置111的进口端相连，半球面顶部与支架113相连，发电装置112固定的在汇水增效装置111内。在每个乡村家用水力发电器1的汇水槽上都设置有直接由发电装置112供电的感应型led照明灯和声光装饰用品。其余同实施例1。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。