一种与防波堤沉箱相结合的潮汐能发电装置的制作方法

本实用新型属于新能源工程技术领域，具体涉及一种与防波堤沉箱相结合的潮汐能发电装置。

背景技术：

当今世界，能源问题已经成为世界第一大难题，经济的迅速发展必然伴随着现有能源的过度使用和更多清洁、可再生能源的不断发掘，例如：风能、波浪能、太阳能、潮汐能、地热能等等。但是太阳能容易受到阴雨天气影响，风能容易受到风力大小的影响，地热能又局限于地形和现有的技术影响，而潮汐能是由太阳、月球引力产生，在海水的各种运动中最具规律性，潮水在涨落中蕴藏着巨大能量，这种能量是永恒的、无污染的能量。

我国位于太平洋西岸，海岸线北起鸭绿江口，南到北仑河口，拥有全长18000多公里的大陆海岸线，加上5000多个岛屿的海岸线，总共约32000多公里的海岸线，蕴含着丰富的潮汐能。

现如今，我国正大力发展海洋经济，潮汐发电已经被列为战略新兴产业，但是我国目前的潮汐发电装置结构设计具有较多不完善的地方，比如长期浸泡在海水中或暴露在空气中，受波浪冲击容易损毁、维修成本居高不下和使用寿命短的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种与防波堤沉箱相结合的潮汐能发电装置，以便解决现有技术中的不足。

本实用新型的技术方案是：一种与防波堤沉箱相结合的潮汐能发电装置，包括沉箱，所述沉箱内部的上方设置有蓄水箱，所述蓄水箱的外侧壁上设置有入水口，所述入水口上设置有入水口阀门，所述蓄水箱的底部设置有第一出水口，所述第一出水口上设置有上出水阀门，所述上出水阀门与发电箱连通，发电箱位于蓄水箱的下方，发电箱内设置有水力发电装置，发电箱的底部设置有第二出水口，所述第二出水口上设置有下出水阀门。

优选地，所述蓄水箱被多个隔板分成多个隔舱，各隔板上设有使隔舱之间水体互通的通水孔。

优选地，所述发电箱内还设置有检修间。

优选地，所述水力发电装置是水轮机发电机组。

优选地，所述入水口阀门为单向阀，上出水阀门和下出水阀门均为感应阀。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种与防波堤沉箱相结合的潮汐能发电装置的有益效果是：

1、本实用新型提供的与港口防波堤相结合的发电装置，不仅优化了防波堤结构，还在不影响堤身结构稳定性的情况下增加了发电功能，在潮位差大于3m的地区都可采用，若利用港口长达上千米的防波堤蓄水发电产生的电量是可观的，有助于缓解沿海地区电力不足问题，同时建设成本相较于目前的水利发电设置要低，可实施性与结构灵活性强，应用前景广泛，具有较大的推广应用价值。

2、本实用新型的设计对传统的港口防波堤沉箱进行了内部改造，增加了蓄水箱和水轮机工作间，可利用水体自身的重量来调节沉箱的总质量，在高水位时，由于浮力作用的增大会降低了普通沉箱的稳定性，而本实用新型上部为蓄水箱，在高水位时，箱内充满水体，增加了箱体重量，在低水位时，由于浮力作用的降低，蓄水箱内全部水体都排出也不至于影响结构的稳定性。因此，本装置即使不用于发电，蓄水箱的设置也可以优化沉箱结构，节省了建筑材料用量，降低造价成本。

3、本实用新型的发电装置设置于港口防波堤沉箱内部，改变了以往发电装置直接暴露在外，受波浪冲击容易损毁、维修成本居高不下的现状，使装置的使用寿命大大延长，降低了工程造价。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图一；

图2为本实用新型与普通沉箱的结构对比示意图。

附图标记说明：

1、蓄水箱；2、发电箱；3、入水口阀门；4、上出水阀门；5、下出水阀门。

具体实施方式

本实用新型提供了一种与防波堤沉箱相结合的潮汐能发电装置，下面结合图1～图2的结构示意图，对本实用新型进行说明。

如图1和图2所示，本实用新型提供的一种与防波堤沉箱相结合的潮汐能发电装置，包括沉箱，所述沉箱内部的上方设置有蓄水箱1，所述蓄水箱1的外侧壁上设置有入水口，所述入水口上设置有入水口阀门3，所述蓄水箱1的底部设置有第一出水口，所述第一出水口上设置有上出水阀门4，所述上出水阀门4与发电箱2连通，发电箱2位于蓄水箱1的下方，发电箱2内设置有水力发电装置，发电箱2的底部设置有第二出水口，所述第二出水口上设置有下出水阀门5。

进一步地，所述蓄水箱1被多个隔板分成多个隔舱，各隔板上设有使隔舱之间水体互通的通水孔。

进一步地，所述发电箱2内还设置有检修间。

进一步地，所述水力发电装置是水轮机发电机组。

进一步地，所述入水口阀门3为单向阀，上出水阀门4和下出水阀门5均为感应阀。

其中，本装置的蓄水箱设置在沉箱上部，在蓄水箱的设计高水位以下设置入水阀门，入水阀门为单向阀，只能进水，不能出水，在蓄水箱底部设置上出水阀门，出水阀门为感应阀，当水位达到预定值时开启。

其中发电箱设在沉箱内部，发电箱内设有水轮机发电机组及检修间，当海水通过上阀门落入发电箱时，海水冲击水轮机叶片发电之后，通过装置下部的下出水阀流回海中。

本装置的拟实施例选址于浙江省舟山市漳州湾景区内某港，该水域是一处矩形海湾，湾口朝东，该地潮差较大，海岸线狭长，工程水位情况如下：设计高水位：2.13m；设计低水位：-2.37m；极端高水位：2.92m；极端低水位：-2.95m；危险水位：1.85m。因该工程在堤址处水深较大，地基承载能力较好，兼顾考虑在尽量不使堤前产生近破波的前提下，防波堤断面设计中的抛石基床选择明基床，且抛石基床采用10～100kg的块石抛填而成，在确定抛石基床厚度时，兼顾考虑地基承载力和避免出现堤前近破波，应保证基床顶面在设计低水位时的水深不小于1.5～2.0倍设计波高值，由勘测资料可知，该工程基床地面高程为-10m，基床厚度取为1.50m，基床顶面高程为-8.50m，此时，基床顶面到设计低水位的水深为-0.95m-(-8.50m)＝7.55m＞2H1％＝6.2m,满足了设计要求。堤宽B为9m，综合考虑稳定性和工程的经济性可知，外肩宽度为0.69＝5.4m，内肩宽度为0.4B＝3.6m，由工程经验并结合考虑工程实际施工需要，此工程采用外坡坡度为1:2，内坡坡度为1:1.5。堤身宽度由上部顶高程、基床顶面可知，堤身高度＝4m-(-8.5m)＝12.5m，堤身宽度由稳定性计算确定，初步采用0.7倍堤身高度：即0.7×12.5m＝8.75m，故取堤身宽度为9m。堤身顶高程：因上部结构为现浇混凝土，堤身顶高程取决于混凝土的施工水位，考虑到施工期波浪的影响，堤身顶面宜高出施工水位0.3～0.5m，该工程施工水位取小潮平均高潮位，故施工水位为2.85m，因此，堤身顶高程计算值为0.85m+0.5m＝1.35m，取设计值为1.5m。根据堤身顶高程、基床顶高程可知，沉箱高度为10m、宽度9m。因在堤上和堤后均没有任何作业，在不影响水域平稳的情况下，可以允许少量波浪水体越顶，故顶高程＝设计高水位+(0.6～0.7)H1％，即0.6×3.1m+2.13m＝3.99m，为方便施工和计算，取防波堤顶面(挡浪墙)高程为4m。发电沉箱与普通沉箱外形尺寸相同，在普通沉箱的上部设置蓄水箱及发电箱，使沉箱回填材料减少，巧妙的利用蓄水箱内水体重量的变化，调节沉箱重量，达到抗倾、抗滑稳定的效果。

通常情况下，在高水位时，由于浮力作用较大，使沉箱稳定性降低，但本结构虽然上部为蓄水空箱，但在高水位时，空箱内充满水体，增加了箱体重量，而在低水位时，由于浮力的作用较小，蓄水箱全部水体都排出也不至于影响结构的稳定性。

发电沉箱的每个沉箱的蓄水箱相互连接，可以很长，具体大小取决于所需要的蓄水量，发电装置并不是设置在每一个沉箱中，具体根据水利计算确定。

本实用新型的基本工作流程为：涨潮时，海平面不断上升，当海平面高过蓄水箱入水口单向阀门时，海水流入蓄水箱，以势能的形式保存；海平面继续上涨，海水源源不断注入蓄水箱。海水涨至最高水位，涨潮结束，开始落潮，当海平面低于蓄水箱水面时，入水口单向阀关闭，蓄水过程结束。水面继续下降，当水面降低至下出水阀时，上出水感应阀打开，放出海水，水流驱动水轮发电机组转动发电，海水冲开下出水阀门流回海里，在海水降低至最低水位时，落潮结束，开始涨潮，在海平面上升至下出水阀时，上出水感应阀关闭，下出水单向阀随之关闭，发电过程结束，进入下一循环。

潮汐能源取之不尽，用之不竭，生态环保，虽然具有周期性间歇性，但有准确规律且可预报，本实用新型利用潮涨潮落产生的巨大能量发电，可有计划纳入电网运行，为港口附近的灯塔、路灯或其他小型附属设备供电。本装置安置于港口防波堤内部，适用能力强，可以为不同潮差的沿海地带提供电能，供沿海工作适用，有助于缓解沿海地区电力不足问题，同时建设成本相较于目前的水利发电设置要低，可实施性与结构灵活性强，应用前景广泛，具有较大的推广应用价值。

本实用新型的设计对传统的港口防波堤沉箱进行了内部改造，增加了蓄水箱和水轮机工作间，利用水体自身的重量来调节沉箱的总质量，从而节省了建筑材料用量，降低成本，同时，由于发电装置设置于港口防波堤沉箱内部，改变了以往发电装置直接暴露在外，受波浪冲击的现状，使装置的使用寿命大大延长，降低工程造价。

本实用新型提供的与港口防波堤相结合的发电装置，不仅优化了防波堤结构，还在不影响堤身结构稳定性的情况下增加了发电功能，在潮位差大于3m的地区都可采用，若利用港口长达上千米的防波堤蓄水发电产生的电量是可观的，对于缓解我国能源危机具有重大意义。

以上公开的仅为本实用新型的较佳的具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。