[发明专利]压缩空气驱动水力发电装置及其工作方法

说明书

技术领域

本发明属于发电装置技术领域，具体地，涉及一种利用压缩空气作为驱动的水力发电装置，以及该发电装置的工作方法。

背景技术

当今社会主要依赖于传统的化石能源，全球总能耗的74％来自煤炭、石油、天然气等矿物能源。化石能源的应用推动了社会的发展，但资源却在日益耗尽。同时化石能源的无节制使用，造成了严重的环境污染和气候变化问题。近年来，面对能源危机、金融危机以及人类对气候危机越来越清晰地认识，全球范围内新能源出现超常规发展态势。各国对新能源的投资大幅度增长，新能源产能也急剧扩大。尽管新能源发展受到金融危机的冲击，但前景依然看好。可再生能源发电是新能源发展的核心，水电是在技术和成本上最具竞争力的新能源形式。尽管短期内新能源还无法替代传统化石能源，但世界范围内资源的供需紧张以及全球为应对气候变化而对温室气体排放所做的限制为新能源发展铺就了宽广的道路。新能源技术的发展和市场的扩大超乎想象，许多可再生能源资源将逐渐变成商业项目。可以预见，不同能源形式的逐渐替代将改变世界经济和政治版图以及人类的生存和生活方式。世界各国纷纷把发展可再生能源与新能源作为未来能源战略的重要组成部分，截止到目前，全球有三十多个发达国家和十几个发展中国家制定了本国的可再生能源发展目标。

国家发改委指出，在煤炭、石油、天然气等化石能源大量消耗的今天，加强新能源，特别是可再生能源的技术创新，有效开发和利用生物质能、风能、太阳能、地热能和海洋能等新型能源是我国战略持续发展的重要选择。今后将重点开展三方面的工作：第一要进一步加强新能源技术发展和产业示范。第二要加强新能源体系化建设。第三要开展国际合作，充分利用国际资源。

目前，风电、水电、太阳能发电、生物质能发电这种再生能源，可以保证人类永远使用，但是无法控制一年365天每天达到全天候使用，不可以控制规模、不可以控制使用时间、很难大规模储备能量。燃煤发电、燃油发电、燃气发电、核燃料发电，是一种在短期内可控制生产规模，保证人类用电需求的发电方法，但也是人类不可控制的发电方法，随着储备减少而会尽快消失，只能是短期内为人类服务。

国内目前每年的用电量约50000亿千瓦﹒时，随着经济发展，每年还会以6-7％增速增加，到2025年将达到70000亿千瓦﹒时。目前我国能源结构以煤为主，煤电占比约70％，不但消耗了大量资源(煤是燃料，但同时也是工业原料)，同时造成了严重污染，粉尘(雾霾)、酸雨(SO2)、温室气体(CO2)主要都是由燃煤造成的。然而，生产、生活都离不开电，在没有可靠的、实用的、可无限建造的、成本低廉的发电方式之前，我们还没有一种能完全取代煤电的发电方式。即使现有的清洁能源，因发电不稳定，都必须配套火电调剂。如三峡电站附近就建有配套火电站调剂，新疆哈密建设了大量的光电场、风电场，但必须配套相应的火电调剂。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种压缩空气驱动水力发电装置及其工作方法，利用压缩空气驱动水力发电，无需任何燃料，对环境零排放，发电性能稳定。

为了实现上述技术效果，本发明所采用的技术方案是：

压缩空气驱动水力发电装置，包括气压水罐、水轮发电机和空气压缩机，所述水轮发电机分别与所述气压水罐的进水口和出水口连接，所述空气压缩机与所述气压水罐的进气口连接。

进一步地，所述水轮发电机的出水口连接有水箱。

进一步地，所述水轮发电机的进水口通过高压水管与气压水罐的出水口连接，所述水箱的出水口通过进水管与气压水罐的进水口连接，所述空气压缩机的出气口通过高压气管与气压水罐的进气口连接。

进一步地，所述气压水罐的进水口和进气口设置在其上部，所述气压水罐的出水口设置在其下部。

进一步地，所述气压水罐的进水口、出水口和进气口分别设置有电动阀，所述气压水罐内部设置有液位控制器，所述电动阀和液位控制器分别与一控制系统连接。

进一步地，所述气压水罐和水轮发电机设置有至少一组，各组中的气压水罐通过连通气管互相连接，且所述连通气管设置有电动阀。

进一步地，所述气压水罐包括一级气压水罐和二级气压水罐；所述水轮发电机包括一级水轮发电机和二级水轮发电机；所述一级气压水罐的出水口通过一级高压水管与一级水轮发电机的进水口连接，所述水箱的出水口通过一级进水管与一级气压水罐的进水口连接；所述二级气压水罐的出水口通过二级高压水管与二级水轮发电机的进水口连接，所述水箱的出水口通过二级进水管与二级气压水罐的进水口连接。