[发明专利]一种配用于波浪提水的导管架储能发电装置及其系统

权利要求书

1.一种配用于波浪提水的导管架储能发电装置，其特征在于：梯形导管架通过在导管架桩腿中穿过并穿透海底软覆盖层、砂层、强风化岩、中风化岩直插入海底弱风化岩的钢管桩及间隙间的高强固化水泥，固定在海底上，导管架桩腿与竖直方向存在5-15度的夹角；导管架桩腿之间从上至下依次设置有顶横撑面、中横撑面和底横撑面，底横撑面上设置有圆柱形的水下储水罐；所述的水下储水罐和导管架桩腿之间放置有配重砂石；中横撑面上设置有水轮发电机组平台，其水轮发电机组平台的末端设置有尾水管钢结构；

顶横撑面上有2-3米处设置有承载水上储水罐的钢构平台，在该钢构平台的四周设置有伸入到海底弱风化岩的浮筒中心定位桩，浮筒中心定位桩上设置有浮筒提水装置；钢构平台通过带螺丝推瓦的横向支撑钢杆与浮筒提水装置相连；水上储水罐包括上层罐和下层罐，且上层罐的下底面为下层罐的上表面；浮筒提水装置通过中部汇水管和顶部输水鸭嘴与上层罐相连通；

所述的上层罐的顶部入水端为输水鸭嘴的出水端，底部入水端通过水下储水罐引水管与水下储水罐的底部相连通；上层罐的出水端通过上层罐底的上层罐引水管与水轮发电机的入水端相连，下层罐的出水端通过下层罐底的下层罐引水管与水下储水罐的顶端相连通；

所述导管架顶横撑面之上、水上储水罐底面之下的空间设置有高压储气罐罐组，高压储气罐罐组包括有若干个相连的高压储气罐、两处储能工作机房、变压器和其配备的控制室；第一处储能工作机房的气体压缩机一端与高压储气罐相连通，一端通过输气管道与下层罐顶端相连通，第二处储能工作机房的气体压缩机一端与高压储气罐相连通，一端通过输气管道与上层罐顶端相连通；所述的水上储水罐上层罐内部设置有连通至钢构平台下方的溢水管，溢水管在钢构平台下方端设置有溢水管阀门。

2.根据权利要求1所述的一种配用于波浪提水的导管架储能发电装置，其特征在于：所述的中横撑面上设置有水轮发电机组及其水下厂房，在中横撑面和顶横撑面之间设置有上下通道。

3.根据权利要求1所述的一种配用于波浪提水的导管架储能发电装置，其特征在于：所述上层罐的水体表面和下层罐的水体表面上设置有防止水体晃动的浮顶。

4.根据权利要求1所述的一种配用于波浪提水的导管架储能发电装置，其特征在于：所述的底横撑面横撑杆中部设置有桩靴。

5.根据权利要求1所述的一种配用于波浪提水的导管架储能发电装置，其特征在于：所述的导管架底横撑面上设置有底面钢板和四周的钢板墙，导管架底横撑面与水下储水罐之间设置有配重砂石，其相对应的钢板墙外围设置有碎石堆围护。

6.一种权利要求1所述的配用于波浪提水的导管架储能发电装置的控制方法如下：

(1)设定上层罐的预定最低起动水位和预定最高起动水位及溢水水位，实时监测上层罐的实际水位与预定最低起动水位和预定最高起动水位及溢水水位的大小；

(2)当上层罐的实际水位小于等于预定最低起动水位时，减小上层罐引水管输向水轮发电机的海水流量；同时开启第一处储能工作机房的涡轮发动机，高压储气罐内的气体经过涡轮发动机后，将气体通过输气管道输入下层罐，下层罐内的海水通过下层罐引水管压入水下储水罐，水下储水罐内的海水通过水下储水罐引水管进入上层罐中，补充提水流量的不足；同时，高压储气罐气体通过第二处储能工作机房的涡轮发动机后，通过溢水管进入上层罐水体上方 的空间，该空间中的空气通过上层罐水体和输向水轮发电机的引水管，作用在水轮发电机的叶片上，维持水轮发电机的正常运行出力；

当上层罐的实际水位大于等于预定最高起动水位时，增大上层罐引水管输向水轮发电机的海水流量，加大水下厂房中水轮发电机的实时产出功率；同时，下层罐水体上方空间的压缩空气通过输气管道经过第一处储能工作机房的气体压缩机压缩后进入高压储气罐，重复该操作直至下层罐内充满海水；同时，上层罐水体上方空间的压缩空气通过溢水管经过第二处储能工作机房的气体压缩机压缩后进入高压储气罐，重复该操作直至上层罐内海水达到溢水水位，此时加大水轮发电机的用水流量，当提水流量超过水轮发电机所能承接的最大用水流量时，则打开溢水管阀门，将提水流量超过水轮发电机所能承接的最大用水流量的部份，从溢水管泄出至钢构平台下方的海面上；当提水流量减小后，上层罐水位低于溢水水位时，关闭溢水管，第二处储能工作机房向上层罐水体上方空间注入压缩空气；

(3)判断上层罐的实际水位与预定最低起动水位和预定最高起动水位及溢水水位的比值大小，继续循环步骤(1)和(2)直至导管架储能发电装置系统停止。