[发明专利]水电涡轮机系统

说明书

发明领域

本发明涉及一种水电涡轮机系统，且特别涉及一种便于水电涡轮机系统的部署、恢复和/或维修的更灵活方法的水电涡轮机系统。

发明背景

已知水电涡轮机安装在海底上以便通过涡轮机从水的潮汐流产生电功率，从而有效地实现连续和可预测的发电。然而，围绕这种水电涡轮机的安装和维护(在某些情况下是其操作)存在一些问题。

这些问题的主要原因源于以下不可回避的事实：为了实现有效和高效目的，这些涡轮机必须部署在高潮汐流的场地以实现涡轮机的每日运行，但在涡轮机的安装、维修和恢复期间，这些场地存在显著困难。以部署过程为例，海底安装的水电涡轮机的安装顺序耗时且依赖于天气，并且涉及以下步骤：使涡轮机到达部署场地并降低到海底上、将合适的海底电缆安装到部署场地以便在使用中将电能传输到陆上或任何其它合适位置，和将涡轮机和电缆彼此连接。当然应理解，这些步骤可以任何顺序发生，这取决于特定安装。然后，应理解，通常会存在在其间涡轮机保持与沿着涡轮机至部署场地处的海底的位置的海底电缆电断开的一段时期。然而在此时期期间，潮汐仍在运动，并因此流过涡轮机，以致对其转子施加驱动力。

除了安装阶段之外，涡轮机的运行寿命还将存在由于电网故障或在陆上的接收站处实施的维修工作而使与电网的连接已经丢失的时期。

涡轮机可自由旋转，这从电气角度来看是好的，因为涡轮发电机是开路，但这种方法在机械上对于正在高速下运行时的涡轮机可能是有害的，并因此磨损轴承和涡轮机的可能其它组件。此外，这会使发电机(如果是常见的布置则由永久磁铁激发)产生异常高电压。可替代地，可将机械锁应用于转子，所述转子然后不会对涡轮机的发电机组件产生影响，但是需要额外的机械设备(其可对涡轮机的可靠性和成本造成负面影响)。作为其它替代方案，可将转子电锁定在适当位置上，虽然这因为发电机然后短路而具有电负面影响。这种方法在机械上是好的，因为在涡轮机被电锁定的同时轴承已经不运行/磨损。

因此，本发明的目的是克服上面提到的问题。

发明概要

根据本发明的第一方面，提供了一种水电涡轮机系统操作方法，其包括以下步骤：

将水电涡轮机部署在水体中；

允许涡轮机响应于穿过涡轮机的水流转动并产生电功率；和

将电功率吸收到电连接到涡轮机的负载组中，负载组安装到水电涡轮机系统上。

优选地，所述方法包括以下步骤：

提供负载组作为电阻负载组和/或电感负载组。

优选地，所述方法包括以下步骤：

提供负载组作为一个或多个加热元件；

将电功率传递通过加热元件以便产生热；和

将热耗散到流过涡轮机系统的水中。

优选地，方法包括以下步骤：

将涡轮机的电输出连接到电网；和

将负载组与涡轮机电断开。

优选地，所述方法包括以下步骤：

在负载组电连接到涡轮机时监测涡轮机系统的一个或多个操作参数。

优选地，所述方法包括以下步骤：

安装电缆以将电力从涡轮机传送到远程位置；和

在将电缆电连接到涡轮机之前，将由涡轮机产生的电功率吸收到负载组中。

优选地，所述方法包括：将电缆电连接到涡轮机并操作涡轮机；将电缆与涡轮机电断开以允许涡轮机的维修/拆卸；和在涡轮机的维修/拆卸之前，将由涡轮机产生的电功率吸收到负载组中。

优选地，所述方法包括：在部署涡轮机的步骤中，将涡轮机悬置于船只下方；

使用船只以将涡轮机牵引通过水中以致影响涡轮机的转动来产生电功率；和

将电功率吸收到负载组中。

优选地，所述方法包括以下步骤：将在涡轮机的正常操作期间产生的多余电功率吸收到负载组中。

优选地，所述方法包括以下步骤：一旦电缆电连接到涡轮机，即将由涡轮机产生的电负载从负载组切换到电缆。

根据本发明的第二方面，提供了一种水电涡轮机系统，其包括基座；安装到基座的水电涡轮机；和安装到基座和/或涡轮机的负载组，负载组电连接到涡轮机的电输出。

优选地，负载组包括电阻负载组和/或电感负载组。

优选地，负载组包括一个或多个加热元件，所述加热元件适于在使用中将热耗散到周围水中。

优选地，负载组可拆卸地安装到基座和/或涡轮机。

如本文所使用，术语“吸收”旨在意味着来自发电机的电功率被直接传送到电阻负载以便加热电阻负载，和/或将无功功率汲取到电感负载以便减少施加到发电机上的电压。