[发明专利]压力前池式雨水发电系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于水资源开发和可再生能源利用领域，特别是一种压力前池式雨水发电系统及方法。

背景技术

随着世界社会经济的快速发展，水资源匮乏与能源、环境危机已成为人类面对的重大问题，亟须开发利用新的可再生能源和非常规水资源用以保障人类社会的可持续发展。雨水资源作为一种潜在的水资源，对于缓解水资源供需矛盾具有重要的作用。我国雨水资源丰富，多年平均降水量为61900亿m³，可开发利用的潜力非常巨大。雨能资源作为一种可再生能源，由于其与天俱来的势能以及其洁净、无害的特点，成为微小水力发电的重要补充。充分利用雨水雨能资源，对于改善能源结构、减少化石能源对环境的负面影响以及缓解水资源短缺的矛盾，从而实现经济社会的可持续发展，具有深远的意义。

目前，世界上许多国家都已开展城市雨水资源化和农业雨水的集蓄利用，其中以德国的雨洪收集利用技术最为先进，基本形成了一套完整、实用的理论和技术体系。在美国、丹麦、日本、澳大利亚、加拿大等国家，也通过采取修建小型水池、水仓、塘坝、淤地坝等工程措施，拦蓄雨水进行灌溉、冲洗厕所、消防和应急用水等。在我国，雨水利用还只是停留在山区水库这个层面，大量的城市降水被浪费掉，即便实施了部分城市雨水利用的措施，但始终未能做到雨污排水系统分离，雨水资源的回收利用仍然经历先污染再净化的过程，这样不仅造成雨水利用成本偏高，而且不能有效发挥雨水作为清洁能源的优势。总而言之，目前国内外对雨水资源的利用大部分只是停留在水资源的天然职能上，与水力发电结合起来的综合利用需要引起更多关注。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种压力前池式雨水发电系统及方法。

压力前池式雨水发电系统包括房屋屋面、集流管、水箱、溢流孔、排污孔、支架、引水管、取水管、取水控制阀、水轮机引水控制阀、水轮发电机、尾水道和输出线路，房屋屋面与水箱通过集流管相连接，水箱与水轮发电机通过引水管相连接，在支架上设有水箱，水箱上部设有溢流孔，水箱底部设有排污孔，在引水管上设有取水管和水轮机引水控制阀，在取水管上设有取水控制阀，在水轮发电机上设有尾水道和输出线路。

压力前池式雨水发电方法是：利用房屋屋面收集雨水，通过集流管汇集于水箱中，当水箱中的水位达到工作水位时，打开水轮机引水控制阀，蓄积的雨水推动水轮发电机发电，发出的电能通过输出线路输给用户使用，发电后的尾水通过尾水道排出，排入就近的水库、池塘或蓄水设施中，以供进一步收集利用，或排入下水道弃掉；当水箱蓄满时，多余的雨水由溢流孔溢出，这部分雨水收集利用或弃掉；当集流管的集流量小于水轮发电机的引水流量时，关闭水轮机引水控制阀，水轮发电机停止工作，水箱中贮存的雨水在需要时通过取水管在取水控制阀的控制下提供用户使用；水箱内沉积的杂质通过排污孔排出。

本发明将雨水资源开发与水力发电相结合，形成“雨水电站”，能有效地实现雨水资源的综合利用，具有结构简单、环境友好、经济和社会效益显著等优点，在节能减排和水资源危机的背景下极具研究推广价值。本发明所采用的作为压力前池的水箱具有调压和储水双重功能，减少了雨水发电的复杂性，降低了雨水发电设施的投资成本。

附图说明

图1是压力前池式雨水发电系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，压力前池式雨水发电系统包括房屋屋面1、集流管2、水箱3、溢流孔4、排污孔5、支架6、引水管7、取水管8、取水控制阀9、水轮机引水控制阀10、水轮发电机11、尾水道12和输出线路13，房屋屋面1与水箱3通过集流管2相连接，水箱3与水轮发电机11通过引水管7相连接，在支架6上设有水箱3，水箱3上部设有溢流孔4，水箱3底部设有排污孔5，在引水管7上设有取水管8和水轮机引水控制阀10，在取水管8上设有取水控制阀9，在水轮发电机11上设有尾水道12和输出线路13。

压力前池式雨水发电方法是：降雨时，利用房屋屋面1收集雨水，通过集流管2汇集于水箱3中，当水箱3中的水位达到工作水位时，打开水轮机引水控制阀10，蓄积的雨水推动水轮发电机11发电，发出的电能通过输出线路13输给用户使用，发电后的尾水通过尾水道12排出，排入就近的水库、池塘或蓄水设施中，以供进一步收集利用，或排入下水道弃掉；当水箱3蓄满时，多余的雨水由溢流孔4溢出，这部分雨水收集利用或弃掉；当集流管2的集流量小于水轮发电机11的引水流量时，关闭水轮机引水控制阀10，水轮发电机11停止工作，水箱3中贮存的雨水在需要时通过取水管8在取水控制阀9的控制下提供用户使用；水箱3内沉积的杂质通过排污孔5排出。