[发明专利]水力发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种水力发电系统，尤其涉及一种利用水液重量压力贮槽的多层次水平压力管道内，多个气液压力平衡舱，与舱内设多个水轮机，得以让水液的流动充分发挥其水力发电功能的水力发电系统。

背景技术

虽然近年来水力发电技术已经有相当的进步，对于传统大型水力发电，利用水液的高度落差形成重力势能，由水液势能压力与水液重量垂直压力，共同施压管道末端水液排放，用以转动管道外的水轮机转换为机械能，再由水轮机带动发电机转换为电能，此种单次的能量转换，最终失去水液的重力势能，与水液重量压力能而产生电能，失去能量的水液则流入河川下游。

传统水力发电过程，为防止水液在压力管中引发水锤现象，都设有平压塔或调压井，其目的在减免压力管道因振动遭受破损，同时消除因气阻存在的水液流动延滞。但平压井的缺点是，会降低原始水液高度势能压力，对管道末端水液排放的作功率。

当不计算平压井的因素存在，也不计算水液黏滞系数与表面张力，全管路没有管阻损的损失问题。

由于传统水力发电忽视了下列要素，因而丧失对长度颇长的高势能压力管道，或高流量率而低势能高度的压力管道，进行善加利用的技术研发，如下所述：

1.直立管道内任一位置，进行管道水平曲挠的可行性，且曲挠的水平压力管道，其内任一水平液位的任一点，具有相等的势能压力。

2.在水平压力管道内，建立气液分离压力平衡舱，用以固置水轮机并分隔轴心上下叶片，承受不同推动力的可行性。

3.低势能高度但高流量率的水平压力管道的延长，可进行单层次多气液压力平衡舱，且多发性水轮机固置的可行性。

4.密闭压力管道内任一高度，水液叠积的重量压力，与水液在管道内所在深度，所具有势能施加压力的可被充分利用度。

又，再研究其一般微型水力发电分为密闭管道与开放性管道两种方式：

所述利用密闭管道的微型水力发电1，请参阅图1的中国台湾新型专利证书号第M364094号，将数量不定的水轮机11置于压力管道10内，使水液(如图1的箭头所示)由上而下的流动来推动水轮机11，带动延伸管外的轴心来转动发电机进行发电。

上述发电方式，将水轮机11置于水流管道12间，造成水轮机11的一侧叶片111承受水流推动，另一侧叶片112则对抗水流推动，此种两侧叶片反向受力的抵消行为，大大降低了水轮机11的旋转速度，也就造成发电量小的后果。

再者，利用开放性管道的微型水力发电2，请参阅图2的中国台湾新型专利证书号第M342417号，将数量不定的水轮机21架设于渠道20上方，水轮机21下部叶片211承受水液的流动推移，上部叶片212则腾空于空气中。

观其上述发电方式，因开放性管路的水液流动，未能如密闭管道，可承受来自高处水槽的连续性势能压力，与连续性的水液重量压力，故第一台水轮机21c可被转动，但其后的水轮机21d，甚至可能都无法转动，而失去发电功能。

发明内容

上述的水力发电系统，仍然存在着发电量不稳定及功率较低等实用上的问题，因此有必要研发出一种适用于全国性，大区域性、大都会区、......等进行大型水力发电，工业区、小区、......等进行中型水力发电、乡村聚落、离岛、......等进行小型水力发电系统，本发明根据水液由上往下流动的自然物理，应用水液所在高度的势能压力，结合管道内水液重量垂直压力，共同施压管道末端小于管道口径的水液排放，形成水液稳定流动连续性的水力发电系统，让水液的流动充分发挥其水力发电功能。

本发明水力发电系统的主要功能在于，本发明利用水液重量垂直压力与水液势能压力在第一、第二水平压力管道内，推移第一、第二气液压力平衡舱下部水液，与舱内至少一水轮机，其目的在于让水液的流动充分发挥其水力功能，使水轮机连结带动发电机发电的电量，更优于传统水力发电量的数倍、数十倍，甚至数百倍。

缘此，水力发电厂的设立，本发明的第一、第二气液压力平衡舱，水库与该水液重量压力贮槽为其必要设备，而水液势能施加压力(深度)与水液重量垂直压力(管径)，为其必要能量源。而所需发电量大小，将决定第一、第二气液压力平衡舱，与该水液重量压力贮槽的设备规模，也才能确定水轮机的数量与机型大小。