[发明专利]用于水力发电厂的单元及包括该单元的模块化水力发电厂

说明书

技术领域

本发明涉及用于水力发电厂的单元。更具体地，本发明涉及用于水力发电厂的水下单元。

本发明还涉及包括至少一个这种单元的水下水力发电厂。

背景技术

水力发电厂广泛地分布并用于生产电力。

这些发电厂使用流动的水团来生产电力：水被输送到一个或多个涡轮机，使得涡轮机由于水的推力转动；每个涡轮机联接到交流发电机，交流发电机将转动运动转换为电力。水赋予涡轮机的速度通过至少100m、优选为约150-300m的称为“水头”的高度差产生，其在涡轮机定位的高度处转换成水动压力。

为了具有足以运行水力发电厂的水储备，通常通过具有水坝的河谷的堰坝形成人工池：从该池，水通过压力管中的“水头”向下传输到涡轮机，将动能传递到涡轮机的叶片。

尽管水力发电厂相对于热电或核热电发电厂具有不容置疑的优势，但它们不是没有缺陷。

首先，池和涡轮机之间的高度差要求限制了设置发电厂的可能场地的选择。其次，形成人工池的需要严重影响了发电厂的构建成本。第三，阻挡河谷的大坝阻挡了河流的固体(沙子和砾石)顺流运输到海，由于固体沉积减少或者没有固体沉积，海处会出现海岸侵蚀的现象。最后，大型水力电气池会由于对地貌的改变和对自然栖息环境的破坏、人口迁徙、耕地流失等而对周围区域具有严重实体或严肃的环境和社会经济影响。

为了解决与对于大型水团可用性以及对于水池和涡轮机之间的高度差的需求相关的问题，已经考虑到实现水下水力发电厂，其中压力管将水从地面运送到定位在深处的涡轮机。

将水力发电厂设置在海、大湖或者具有大尺寸的类似水池的河床上消除了形成人工池的需要并且使得几乎无限的水源可用于发电厂。

上述类型的水下水力发电厂的例子在UA23002U和IT1117257中通过例子显示。

然而，以这种方式在天然水池深处实现的水力发电厂的设置产生了处理从涡轮机流出的水的问题，因为用过的大量水团必须从水力发电厂转移到周围环境，而水力发电厂与压力管的入口端口的压力相同，因此基本为大气压力，而周围环境处于高得多的压力。

发明内容

本发明的主要目的在于通过提供一种能够容易且有效地处理从涡轮机流动的水团的水力发电厂水下单元来解决上述问题。

本发明的另一目的在于提供一种能够产生可与传统水力发电厂相比的电力的水下水力发电厂。

由于具有包括入口区段和出口区段的压力管，且所述出口区段相对于所述入口区段设置在至少100米深，优选为约150-300m深，可提供确保进入根据本发明的单元的水具有用于运行涡轮机的充分速度的“水头”。

优选地，所述压力管的入口区段靠近水池的表面定位。

此外，由于具有定位在用于产生电力的涡轮机下游的至少一个可变排量箱，根据本发明的用于生产电力的单元能够有效地将用来运行涡轮机的水团本身排放到周围环境中。

在优选实施方式中，设置至少两个交替地填充和排空的可变体积箱，使得可确保根据本发明的单元的连续运行。

注意，在此方面，US2008/0159855描述了一种包括可变排量箱的水下水力发电厂。

但是，该文件中描述的水力发电厂具有显著的缺陷。首先，它没有设置任何压力管，并且用于水的入口端口就定位在涡轮机上方，从而进入涡轮机的水不具有提高的速度，因为没有提供“水头”，因此需要巨大的低速水体积运行描述的发电厂。其次，为了排空排放箱，该发电厂采用复杂的压缩空气系统，这产生生产成本的大幅增加，关系到需要在水池表面的水平下的很深深度处提供高压空气。最后，由于发电厂的入口端口在深处，因此处于提高的压力，可能需要提供昂贵的加压系统，以便将涡轮机的环境保持在大气压力。

有利地，根据本发明的用于水力发电厂的单元不具有所有这些缺陷。

多个根据本发明的单元可以关联在一起以便形成模块化水力发电厂。

由此获得的用于生产电力的发电厂的模块化允许根据本发明的发电厂连续运行，即使在单个单元损坏、故障、维护和/或更换的情况下也如此。

附图说明

从以下参照附图通过非限制性例子给出的本发明优选实施方式的详细描述，本发明的其他优点和特征将变得明显。其中：

图1是根据本发明的用于水力发电厂的单元的示意表示；

图2是容纳图1的单元的涡轮机的空间的示意剖切前视图；

图3是图2的空间的示意剖切横向视图；

图4是沿着图2的空间的线Ⅳ-Ⅳ的剖视图；

图5是根据本发明的水力发电厂的示意表示。