一种潮汐发电装置的制作方法

本申请涉及海上发电技术领域，特别地，涉及一种潮汐发电装置。。

背景技术：

潮汐能储蓄量极大，且取之不尽、用之不竭，不需要开采和运输，是一种清洁无污染的可再生能源。环球各大海洋中储藏的潮汐能约有27亿千瓦，但目前可供利用的潮汐能仅为5400万千瓦左右。开发利用潮汐发电，不仅可以弥补能源不足的问题，还可以成为人们一种重要后备能源，保障能源供应的可靠性。

现有潮汐发电技术一般包括：首先在涨潮时将海水储存在处于高位的水库中，将潮汐能就以势能的形式储存下来。在海水退潮时，水库中的水位就高于海水水位，此时将水库中的海水放出，由于其水位高低不同，水库中的海水在流出时就带有一定的能量，可以带动水轮机旋转，作为发电机的原动力供给能量，就可以使发电机组进行发电。

然而，上述潮汐电站一般需要建设在海岸港湾处，施工难度大，建造成本较高，一次性投资大。

技术实现要素：

本申请提供的一种能够在海滩或防波大堤上安装使用的潮汐发电装置，可解决现有潮汐发电技术需要在海岸港湾处建设高位水库，施工难度大，建造成本较高，一次性投资大的问题。

本申请提供的一种潮汐发电装置，包括蓄水容器、通气管、进水阀、第一水轮机、第一发电机和排水阀；其中：所述蓄水容器、第一水轮机和第一发电机固定在海滩或防波大堤上；所述蓄水容器的顶端低于高位潮水的水面，所述蓄水容器的底端高于退潮后的水面；所述蓄水容器的内腔体通过通气管与大气连通；所述第一水轮机的入水口安装有进水阀，所述第一水轮机的出水口与蓄水容器的内腔体通过进水管连通；所述第一水轮机的输出轴通过机械传动部件与第一发电机连接；排水阀安装在位于所述蓄水容器的底端或侧端靠下的位置并与内腔体连通的排水管上。

优选地，所述蓄水容器为混凝土结构或者钢结构筑成的标准模块化设备。

优选地，所述蓄水容器为由多个标准模块化容器组成的容器组，多个标准模块化容器的内腔体之间通过管道连通。

优选地，所述通气管为顶端带有漂浮体的软管。

优选地，所述进水阀和排水阀均为单向阀。

优选地，所述装置还包括阀门控制器，所述阀门控制器通过导线分别与进水阀和排水阀连接；当涨潮位的水面到达第一预定水位时，控制进水阀开启阀门；当蓄水容器的内腔体注满水时，控制进水阀关闭阀门；当涨潮位的水面到达第二预定水位时，控制排水阀关闭阀门；当退潮后的水面到达第三预定水位时，控制排水阀开启阀门。

优选地，所述进水阀为感应阀，当涨潮位的水面到达第四预定水位时开启阀门；当蓄水容器的内腔体注满水时关闭阀门。

优选地，所述排水阀为感应阀，当涨潮位的水面到达第五预定水位时关闭阀门；当退潮后的水面到达第六预定水位时开启阀门。

优选地，所述蓄水容器的顶部设置有防止蓄水容器浮起的重力模块。

优选地，所述装置还包括第二水轮机和第二发电机；所述第二水轮机和第二发电机固定在海滩或防波大堤上；所述第二水轮机设置在排水阀与蓄水容器之间的排水管上；其中，所述第二水轮机的入水口通过蓄水容器的排水管与蓄水容器的内腔体连通，所述排水阀安装第二水轮机的出水口上；所述第二发电机通过机械传动部件与第二水轮机的输出轴连接。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：

本申请潮汐发电装置实施例包括有安装海滩或防波大堤上的蓄水容器、水轮机和发电机，其中水轮机的出水管与蓄水容器连通，蓄水容器设有通气管和排水管，水轮机与发电机相连。当水面到达一定的涨潮位时，开启水轮机的进水阀，水灌入水轮机进水管，在水头的作用下驱动水轮机输出旋转机械能，带动发电机发电；当蓄水容器充满水时，水轮机停止工作；当落潮水位低于蓄水容器的出水口或到达最低水位时，开启蓄水容器排水阀，蓄水容器中的水随落潮水排出。下次涨潮时重新开始发电过程，发电装置如此反复循环工作。本申请通过上述手段，可省去水库建设等配套设施投资和后续维修管理费用，大幅降低利用潮汐发电的成本及系统造价。

另外，本申请还可以通过标准化、模块化设计，采用标准设备及通用材料（如可以钢筋混凝土工业化生产），方便施工并进一步降低系统成本。

附图说明

附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请一种潮汐发电装置实施例一的结构示意图；

图2为本申请一种潮汐发电装置实施例二的结构示意图；

其中，1-蓄水容器，2-第一水轮机，21-第二水轮机，3-第一发电机，31-第二发电机，4-进水阀，5-排水阀。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。术语“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1，示出了本申请一种潮汐发电装置实施例一的结构示意图，包括蓄水容器1、通气管、进水阀4、第一水轮机2、第一发电机3和排水阀5；其中：

蓄水容器1、第一水轮机2和第一发电机3固定安装在海滩或防波大堤上（如蓄水容器1可以直接作为防波大堤使用），其中蓄水容器1的顶端低于高位潮水的水面，蓄水容器1的底端高于退潮后的水面。具体实施时，为防止蓄水容器1在涨潮时漂浮起来，可以在蓄水容器1的顶部放置混凝土块、石块等重力模块。

蓄水容器1的内腔体通过通气管与大气连通。为方便施工，降低安装和维护成本，通气管可以采用软管，软管的底端与蓄水容器1的内腔体连通，软管的顶端安装漂浮体，使软管顶端漂浮在水面上。

第一水轮机2的入水口安装有进水阀4，出水口与蓄水容器1的内腔体通过进水管连通。

第一水轮机2的输出轴通过机械传动部件与第一发电机3连接；具体实施时，机械传动部件可以根据需要选择皮带传动、轴传动、齿轮传动等方便实施的方式。

排水阀5安装在位于所述蓄水容器1的底端或侧端靠下的位置并与内腔体连通的排水管上。

本申请潮汐发电装置实施例一的工作原理是：当水面到达一定的涨潮位时（如水面高于进水阀、高于蓄水容器顶部或到达最高潮位），开启第一水轮机2的进水阀4，水灌入第一水轮机2的进水管，在水头的作用下驱动第一水轮机输出旋转机械能，通过机械传动部件带动第一发电机3发电；当蓄水容器1的内腔体充满水时，第一水轮机2停止工作；当落潮水位低于一定的水位（如低于蓄水容器1的出水口，或到达最低水位）时，开启蓄水容器排水阀5，蓄水容器1内腔体中的水随落潮水排出。下次涨潮时重新开始发电过程，发电装置如此反复循环工作。从本申请实施例的结构及其工作原理可以看出，本申请方案中的设置在海滩或防波大堤上的蓄水容器可以替换高位水库实现蓄能功能，从而有效解决现有潮汐发电技术需要在海岸港湾处建设高位水库造成的施工难度大、建造成本较高、一次性投资大等问题。

在进一步的优选实施例中，为进一步降低成本和施工难度，方便方案的具体实施，本申请方案中的蓄水容器1可以采用混凝土结构或者钢结构筑成的、能够进行工业化生产的标准模块化设备。

具体实施时，上述蓄水容器1可以采用由多个标准模块化容器组成的容器组，多个标准模块化容器的内腔体之间可以在现场施工时通过管道连通。

另外，对于进水阀4和排水阀5，可以根据施工需要或日常运营需要，选择单向阀、感应阀、通过阀门控制器控制阀门或其他实施方式。其中：

对于选用单向阀的方案，第一水轮机2的进水阀4选用水流只能通过进水管进入第一水轮机2的入水口的单向阀门；蓄水容器1的排水阀5选用水流只能通过排水管从蓄水容器1内腔体流出的单向阀门。

对于选用阀门控制器的方案，所述发电装置还需要配置通过导线分别与进水阀4和排水阀5连接的阀门控制器，其中，当涨潮位的水面到达第一预定水位（如水面高于进水阀、高于蓄水容器顶部或到达最高潮位）时，控制进水阀4开启阀门；当蓄水容器1的内腔体注满水时，控制进水阀4关闭阀门；当涨潮位的水面到达第二预定水位（如水面高于排水阀）时，控制排水阀5关闭阀门；当退潮后的水面到达第三预定水位（如水面低于排水阀5或到达最低水面）时，控制排水阀5开启阀门。

对于选用感应阀的方案，当涨潮位的水面到达第四预定水位（如水面高于进水阀、高于蓄水容器顶部或到达最高潮位）时开启进水阀4的阀门，当蓄水容器的内腔体注满水时关闭进水阀4的阀门。当涨潮位的水面到达第五预定水位（如水面高于排水阀）时关闭排水阀5的阀门；当退潮后的水面到达第六预定水位（如水面低于排水阀5或到达最低水面）时开启排水阀5的阀门。

参照图2，示出了本申请一种潮汐发电装置实施例二的结构示意图，与上述实施例一的区别在于，本装置实施例还设置有第二水轮机21和第二发电机31。其中：

第二水轮机21和第二发电机31可以固定安装在海滩或防波大堤上。

第二水轮机21设置在排水阀5与蓄水容器1之间的排水管上；第二水轮机21的入水口通过蓄水容器1的排水管与蓄水容器内腔体连通，排水阀5安装在第二水轮机21的出水口上。

第二发电机31通过机械传动部件与第二水轮机21的输出轴连接。

本优选实施例通过设置在蓄水容器出水口上的第二套发电机组，可以利用落潮时存储在蓄水容器中的水的高位势能进行发电，进一步提高系统的发电效能。

需要说明的是，上述实施例均为优选实施例，一方面，相关功能部件可以用其他部件代替，另一方面，所涉及的单元和模块并不一定是本申请所必须的。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的一种潮汐发电装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。