[发明专利]垫水发电站

说明书

技术领域：水力发电

背景技术：传统的水电站，对富余落差未加利用，接任丢弃了可观的电力。

发明内容：本发明垫水发电站，对大型水电站有普遍意义。利用富余落差供给垫水副机发电能得可观电力。

垫水发电站是把上游的富余落差移到下游，用带拉筋的薄型围墙垫高水轮机的尾水，供给副机发电。

主水轮发电机察觉到尾水被垫，流量和发电功率有所降低时，会自动开大其调节闸门，大口吃上游的富余落差，恢复原流量和原发动率。此时垫水副机发电动率已很可观了。

当水库欠丰富余落差不足时，打开围墙底闸放流，主机恢复自主发电，副机停用，

富余落差的存在，代表水库丰满，富余落差是储备，是财富是资源，富余落差的增大，是水库愉快所求，水电站的设计工作和水库的运行工作，都希望有可观的富余落差。水电站的运行工作，宁肯少开机钮，也要留有一定的富余落差，以便急需使用。

富余落差是“势”能的存在，它不能单独发电，也不能参与发电，因它被调节阀门拦截在门外。富余落差与流量的乘积，代表富余功率，富余功率随着发电用水的流出，消亡在调节阀门上。

垫水发电站能把消亡在调节阀门上的富余功率的绝大部分收回，变成真实电力。对大型水电站有发展空间和普遍意义。

再说富余落差，伏汎期最高，秋、冬季节富余落差可观，春末夏初的桃花水季节，富余落差也可观。只是在仲夏季节为迎接大暴雨腾空水库富余落差最小，或许出现负值，也是短暂的。富余落差为四季均衡发电提供条件。

可观的富余落差，提供给垫水发电站发出可观电力，只有垫水发电站能挽救富余落差的生命，变成可观电力。

模拟计算宝珠寺水电站单机设想的垫水发电的功率。

①下游水位489m(拔海)……为叙述方便，认为下游水位不变。

②最低水位560m……认为是满功率发电的最低水位。

③平常水位588m；

④装机HL622型17.5万千瓦四台

⑤1998年建成开始担任调峰任务。

单机设想的垫水发电功率计算如下：

(1)求算单机满功率发电的必要落差H_B：

H_B＝上游满功率发电的最低水位一下游水位

  ＝560-489

  ＝71m

(2)求算单机满功率发电的流量Q：

Q＝单机额定功率÷(必要落差×9.8×0.92×0.91)

 ＝17.5万÷(71×9.8×0.92×0.91)

 ＝300公方/妙(m³/s)式中0.92×0.91为水轮机发电机的效率

(3)求算设计的富余落差H_SF：

H_SF＝平常水位-最低水位

   ＝588-560

   ＝28m

(4)试算运行的富余落差H_YF：

H_YF＝设计的富余落差打6折计算

   ＝28×0.6

   ＝16.8……此数为下游垫水高程，认为主机尾水室强度允许。

(5)求算单机垫水发电(可能是2台并联)总功率P_D：

P_D＝运行的富余落差×单台主机满功率发电的流量×9.8×0.92×0.91

  ＝16.8×300×9.8×0.92×0.91

  ＝4.1万千瓦

(6)答：宝珠寺水电站设想的单台主机垫水发电功率为4.1万千瓦。

(7)修正，垫水发电机组，属于低落着，低转速，尺寸肥大。主机的尾水区域不宽敞，采取错开安装一分为二功率2台副机，以期达到吃完主机尾水流量。——经实施工程设计后，才能解决未知问题，或许达不到计算的垫水功率，有所降低后垫水发电功率，仍然是很可观的创新能源。社会效益巨大。

模似计算三峡水电站单机设想的垫水发电功率：

1、信息资料……(电脑网上数据)

①单机功率70万千瓦。

②下游江面水位：75m(拔海)

③额定水头：80.6m……认为是满功率发电的最小落差亦即为必要落差。

④正常蓄水位：175m

2、单合机组设想的垫水发电功率计算如下：

(1)求算单机满功率发电的流量Q：