[发明专利]一种水力自然循环蓄能系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及水力技术领域，特别是涉及水力自然循环蓄能。

背景技术

目前，在水力技术领域，主要是利用河流、湖泊和水库位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含的位能转换成水轮机的动能，再藉水轮机为原动力，推动发电机产生电能。利用河流、湖泊等进行水力发电，有下列弊端：一是降水季节变化大的地区，少雨季节发电量少甚至停发电；二是在地势平缓的平原地区，既使水量丰沛也无法利用水力发电。

近年来发展较快的是一种抽水蓄能电站。这种抽水蓄能电站，是利用电网中负荷低谷时多余的电力，将低处下水库的水抽到高处上水库存蓄，待电网负荷高峰时放水发电，从而满足电网调峰或事故状态下等电力负荷的需要。这种抽水蓄能电站，不能常态发电，还要消耗能源。

发明内容

本发明需要解决的问题是，克服背景技术的不足，提供一种在不消耗能源的情况下，将从高处流向低处的水又送回高处，使水形成自然循环蓄能。

本发明解决水力自然循环蓄能所采取的技术方案是：在高位蓄水池内装置一个连通的浮子室，浮子室内装置一个漂浮的浮子。在承压封闭集水井内装置一个可以上下运动提升水压的密封活塞。两个封闭集水井以浮子中心为中心点对称布置，它们面积和高度相等，也即体积相等。以浮子中心为中心点，两个封闭集水井内的活塞与浮子用钢构件对称连接。浮子随着高位蓄水池水位的上升而上升，下降而下降。上下运动的浮子，同时带动着活塞作上下运动。上下运动的活塞，提升集水井内的水压，并将水重新送入高位蓄水池。

浮子与活塞的运动特点是：活塞上升和下降的方向和距离，总是与浮子上升和下降的方向和距离一样。浮子是水力自然循环蓄能系统中产生动力做功的设备。根据浮力定律和物体重力总是向下的原理，当水位上升时，浮子因受到水的浮力，而随水位的上升而上升；而当水位下降时，浮子因自身重力，而随水位的下降而下降。浮子做功功率的大小，必须满足将低处的水提高压力后能够送到所需的高处，也即浮子始终处于漂浮状态。

封闭集水井是水力自然循环蓄能系统中另一个重要设备，它不但能够承压升压，而且还是一个将低位蓄水池的水送到高位蓄水池必不可少的中转站。当活塞向下运动时，活塞下部的水压升高，通过导流管道流向高位蓄水池，同时由高位蓄水池流入低位蓄水池内的水，由导流管道流入集水井活塞上部；当活塞向上运动时，活塞上部的水压升高，通过导流管道流向高位蓄水池，同时低位蓄水池内的水，由导流管道流入集水井活塞下部。

两个体积相等的封闭集水井以浮子中心为中心点对称布置，以及两个封闭集水井内的活塞与浮子以浮子中心为中心点用钢构件对称连接，目的是使浮子受力均匀，能够平稳地在浮子室内上下运动。

由于浮子与活塞运动的特点，为了保持水力自然循环蓄能，两个封闭集水井的面积之和必须大于高位蓄水池的面积，才能保证流入高位蓄水池的水量，大于流出的水量，否则，高位蓄水池的水位会越来越低，最终导致水全部流尽。

本发明的有益效果是，利用水力自然循环蓄能系统来发电，除了保持了水力发电节能和环保的优点外，运用则更加广泛。它不受地形地势和水量的制约，可以在少水，甚至缺水的地区，无地势落差的平原建造水力发电站。也可以不受降雨季节变化的限制，象火电、核电一样，成为常态发电，满足用户的需要。

附图说明

附图是本发明的系统图。

附图中，1.高位蓄水池，2高位蓄水池浮子室，3浮子，4.高位蓄水池放水管，5.高位蓄水池放水管阀门，6.高位蓄水池溢流管，7.低位蓄水池，8.封闭集水井，9.集水井活塞，10.集水井上部进水管，11.集水井上部进水管阀门，12.集水井下部进水管，13.集水井下部进水管阀门，14.集水井上部出水管，15.集水井上部出水管阀门，16.集水井下部出水管，17.集水井下部出水管阀门，18.集水井出水母管，19.集水井进水母管，20.浮子与活塞连接机构。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

在附图所示实施例中，水力自然循环蓄能系统安装调试完毕，第一次试运行前，下列设备必须保持如下状态：高位蓄水池1的水位必须保持在最高水位，以水不流出高位蓄水池溢流管6为标准。低位蓄水池7的水位，要求大于或等于高位蓄水池1流入与流出水量之差。集水井活塞9处于顶部。集水井活塞9上部和下部要充满水，集水井出水母管18灌满水。高位蓄水池放水管阀门5，集水井上部进水管阀门11，集水井下部进水管阀门13，集水井上部出水管阀门15，集水井下部出水管阀门17，均处于关闭状态。

在附图所示实施例中，开启高位蓄水池放水管阀门5，高位蓄水池1中的水由高位蓄水池放水管4流入低位蓄水池7。当高位蓄水池1中的水位下降时，高位蓄水池浮子室2中的浮子3也随水位一起下降。下降的浮子3，通过浮子与活塞连接构件20带动着集水井活塞9一起下降。当集水井活塞9开始下降的同时，联锁开启集水井下部出水管阀门17和集水井上部进水管阀门11。集水井活塞9下部的水受到挤压而压力提高，并从集水井下部出水管16流出，通过集水井出水母管18流入高位蓄水池1。低位蓄水池7中的水，则由集水井进水母管19流出，从集水井上部进水管10流入集水井活塞9上部，对封闭集水井8进行补水。由于从集水井出水母管18流入高位蓄水池1的水量大于高位蓄水池放水管4的流出水量，所以，高位蓄水池1的水位会由下降转为上升。当高位蓄水池1的水位开始上升时，浮子3也随着上升，同时带动着集水井活塞9一起上升。当集水井活塞9上升的同时，联锁开启集水井上部出水管阀门15和集水井下部进水管阀门13，联锁关闭集水井上部进水管阀门11和集水井下部出水管阀门17。集水井活塞9上部的水受到挤压而压力提高，并从集水井上部出水管14流出，通过集水井出水母管18流入高位蓄水池1。低位蓄水池7中的水，则由集水井进水母管19流出，从集水井下部进水管12流入集水井活塞9下部，对封闭集水井8进行补水。当高位蓄水池1中的水位上升到最高水位，也即有水从高位蓄水池溢流管6流出时，高位蓄水池1的水位不再上升，浮子3也停止上下运动，此时，联锁关闭集水井上部出水管阀门15和集水井下部进水管阀门13。当高位蓄水池溢流管6不再有水流出时，水位又开始下降，下降到一定水位又上升。下降，上升，再下降，再上升，如此循环往复，完成整个水力自然循环蓄能的过程。