[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

说明书

技术领域

本发明属于海洋平台及储能领域，具体涉及一种配用于波浪提水的导管架储能发电装置及其系统。

背景技术

全球波浪发电已有相当多的技术专利方案，但至今仍未能用作海岛独立电网的主电源，仍未能实现大规模的商业化运用，关键在于波浪的随机性。

即便是在日常平均波高稳定的时段，按波浪学科的基本归纳总结，当平均波高H为0.63米时，H_1/3、H_1/10、H_1/100、H_1/1000、H_1/10000、分别为1米、1.27米、1.61米、1.94米，仅这些波高对应的能量变化范围，至少在1倍至9.3倍之间，可见随机波动相当之大。

并且海浪日常的平均波高并不是稳定的，波浪提水装置相配的水轮发电机所发出的工频电力功率，会在100％与3.2％之间，并且不以人的意志为转移，随机波动。这样的情况下，很难保持发电频率和电压的稳定。

若进一步，扩展到全年的时间段，考虑到当地海域气象海况在春夏秋冬四季的变化，那么，浮筒提水装置产出功率的随机变动范围，会进一步扩大，这不难理解。根据实测加上推算，随机变动范围至少会在1倍至100倍之间，也就是说，与这一波浪提水装置相配的水轮发电机所发出的工频电力，至少会在100％至1％之间，随机变化。

众所周知，任何一个发电厂在1倍至100倍的范围内，即在满发功率100％与满发功率的1％之间随机变化，随机波动地生产工频电力，向岛上独立电网用户供电，即便发电厂的技术超乎寻常，能稳住频率和电压，全球没有一个岛上独立电网用户有能力接受功率如此变动的电力供应。

功率在这么大范围内全年随机波动的工频电力，在全球任何海岛，均不可能用作海岛独立电网的主电源，甚至无法接纳作为辅助电源。即便是规模容量巨大的大陆电网，一般也不会轻易同意较大容量的这类型电厂入网，除非另加相关措施。这是迄今为止，波浪发电仍未能实现大规模商业化运用的关键问题。

可以说，在随机变动范围1倍至100倍的波浪提水流量和平稳可控生产工频电力之间，如何以较低的成本，实现能量的储存缓冲，是目前波浪发电能否实现大规模商业化运用的主要矛盾。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明提供一种结构简单，强度高的导管架装置及导管架上配套的能够最大限度的储能发电的装置及其控制系统。

本发明公开一种配用于波浪提水的导管架储能发电装置，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。

优选方案如下：

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。上下通道可供工作人员进出水下厂房。

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。

底横撑面横撑杆中部设置有桩靴。