一种低流速水力发电系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于发电技术领域，具体地说，涉及一种低流速水力发电系统及方法。
【背景技术】
[0002]我国土地辽阔、河流分布广、流经线路长，沿东南海面海岸有洋流，蕴藏着非常巨大的能量，而我们目前能够利用的能量却很少。以长江为例来作一个简单计算:取流速V =2m/s,流量m = 900亿吨(按3000公里长、流量30000m3/s计算)，发电功率为1.8亿Mw，按1%的利用率，其理论发电功率为18万万Kw，而其实际发电装机总量仅为1820万Kw。另外还有很多支流也蕴藏有巨大的能量。如果都能开发利用的话，就相当于增加了几十上百个三峡电站。我国就不需要建核电站和火电站了。
[0003]由于目前水力发电设备普遍采用水轮机，要靠较高的水头来提供较大的水流冲击力，需要建坝截流。这样，首先可能影响生态环境，其次影响通航，影响人类生活。同时建坝截流需要上下游地势达到一定高度差，不能随意建设。
[0004]还有一种大转盘式的水车可以用于江河水流发电，但只能在河流的表面运行，而且所占空间较大，不宜大规模建发电站。
[0005]与本发明专利类似的“水流发电船及其电站”(专利号200710120011.3)发明专利的取力方式一致，但由于该发明设置了导轨，不但影响水流还增加了阻力，另外一方面是船用作浮体阻力相对较大，串联水力板的阻力更大，如果要建大型发电站，就不能用锚链锚索了，安全性不可靠。
[0006]此外，与本发明专利类似的“江河水流及海洋洋流发电系统”(专利号201120196017.0)使水能转化为机械能，然后由机械能转化为电能。但此种方式由于水的流速不稳定，不能保证发出的电是恒定的，因而不能满足国家电网使用要求。
[0007]近来由于日本海地震海嘯引起核电站爆炸导致核泄漏，使人类陷入到可怕的核危机之中，寻找利用安全环保型新能源势在必行，本发明可以为人类提供安全环保可再生的新能源。陆地可用河流发电，海洋可用洋流发电，再配合风力发电、海浪发电，完全可以满足人类需要，而且相对核电站成本还要低很多。
【发明内容】
[0008]为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种低流速水力发电系统及方法，该系统采用了串联式帆板装置随水流运动而带动主轴转动，整个系统包括多个帆板串联成一个环形链状，绕过主轴和后轴，由浮动平台支承全部系统重量。改变帆板的数量能调节系统获取水能量的大小，帆板将获取的能量传递给主动轮轴，主动轮轴通过增速装置带动空气压缩装置对高压容器式的固定浮动平台充压力空气，最后由压力空气驱动气动马达带动发电机组发电。其技术方案如下:
[0009]一种低流速水力发电系统，包括高压容器式的固定浮动平台1、泄压安全控制装置
2、气压减压装置3、串联式帆板转动装置4、主动轮轴5、增速装置6、空气压缩装置7、气动马达8、发电机组9、配重装置10、从动轮轴11及固定连接气管12，沉入水中的串联式帆板转动装置4在水流的作用下带动主动轮轴5转动，低速转动的主动轮轴5经增速装置6变速后驱动空气压缩装置7对高压容器式的固定浮动平台I泵入压缩空气，经气压减压装置3减压后具有一定压力和流量的压力空气驱动气动马达8平稳转动，带动发电机组9以3000r/min的速度转动，从而实现发电，整个系统安装在高压容器式的固定浮动平台I上。
[0010]优选地，所述高压容器式的固定浮动平台I是一个浮箱式中空的高压容器。
[0011 ] 优选地，所述气动马达8为定量马达，通过减压装置控制气压输出的压力和流量。
[0012]一种低流速水力发电方法，包括以下步骤:
[0013]第一步:在江河流域中的合适位置定位固定浮动平台I并拼装固定连接气管12，确定帆板数量后在固定浮动平台I上组装串联式帆板转动装置4、主动轮轴5和从动轮轴11，同时将增速装置6、空气压缩装置7、泄压安全控制装置2、气压减压装置3、气动马达8、发电机组9、配重装置10装配好，保证设备在水域中的安全、可靠、平稳工作；
[0014]第二步:通过不稳定、低流速的水流带动浸入在其中的帆板绕主动轮轴5和从动轮轴11运动，驱动主动轮轴5转动，实现水能到机械能的转变；
[0015]第三步:转动的主动轮轴5经过增速装置6增速后，驱动空气压缩装置7对高压容器式的固定浮动平台I充入压缩空气，将机械能转变为空气压力能，泄压安全控制装置2能保证高压容器式的固定浮动平台I中的压力空气的安全；
[0016]第四步:储存在高压容器式的固定浮动平台I中的高压气体经气压减压装置3减压后，输出稳定压力和流量的压力气体驱动气动马达8平稳转动，又将空气压力能转变为稳定的机械能；
[0017]第五步:气动马达8带动发电机组9以3000r/min的速度转动，发出频率为50Hz的电能，从而实现机械能向电能的转变，满足国家电网使用要求。
[0018]本发明的有益效果:本发明结构简单、操作方便、成本低廉、安全环保，不需拦河建坝，不需要移民征地、对航道和生态环境都没有影响。本发明可广泛用江河洋流的各个区段。
【附图说明】
[0019]图1是本发明一种低流速水力发电系统及方法的主视图；
[0020]图2是本发明一种低流速水力发电系统及方法的俯视图；
[0021]图3是串联式帆板转动系结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
[0023]为解决传统水力发电的局限问题，本发明提出的原理为:水能转化为机械能、然后转化为压力能、最后转化为电能。
[0024]为解决传统水力发电的局限问题，本发明提出的方案为:采用串联式帆板装置随水流运动而带动主动转轴转动。其特征在于:整个系统包括多个帆板串联成一个环形链状，绕过主动转轴和从动转轴，由高压容器式的固定浮动平台支承全部系统重量，串联式帆板将获取的水能量传递给主动转轴。由于水的流速很低，主动转轴转动的速度较慢，因此通过增速装置，驱动空气压缩装置工作，将空气压缩至高压容器式的固定浮动平台形成压力空气。高压空气经过减压后驱动气动马达运转，最后带动发电机组发电。
[0025]所述串联式帆板是由帆板、连接杆和连接销等组成，帆板可留孔有利于水流稳定，可在帆板上安装浮漂来承担部分帆板重量，使帆板的视比重在1.2?1.5之间，有利于帆板均匀运动。帆板由高强度轻质材料制成。
[0026]所述主、从动转轴一个是传力装置，一个是转向装置，与辅助升降装置连接控制帆板串联组的入水长度，河流流速过大时适当减少帆板的入水数量，河流流速偏低时增加帆板的入水数量，控制水能量取舍的大小。
[0027]所述高压容器式的固定浮动平台是一个浮箱式中空的高压容器。通过定位和锚固形成的水面平台，也可采用基础埋置于河床、立柱伸出水面的固定平台代替浮式平台。为保证工作的安全与稳定性，当充压空气的压力超过高压容器式固定浮动平台的设计压力时，采用泄压装置自动泄压。浮动平台内部容积的大小可根据实际情况确定，以满足连续稳定供压力空气的需要。
[0028]所述气动马达为定量马达，通过减压装置控制气压输出的压力和流量，保证马达驱动发电机组的始终以3000r/min的速度运行，发出的电符合国家电网的使