一种发电机组及其发电方法与流程

本发明涉及新能源发电工业设备，特别是一种发电机组及其发电方法。

背景技术：

1、发电设备是将自然能源转化为稳定电能输出的核心工业装置，广泛应用于工业供电、储能调峰、民用电力补给等场景。现有规模化发电方式多依赖火力、核能、光伏、风电及传统堤坝式水力发电，其中火力发电污染排放大、能耗高；核能发电建设成本高昂且存在安全隐患；光伏与风电受天气、环境因素制约，发电稳定性差、连续性不足。传统水力发电严重依赖大坝蓄水形成水位落差进行发电，虽属于清洁能源发电形式，但对地形地貌、水资源储量依赖极强，需要大规模土建施工，设备配套结构繁杂、建设周期长，无法实现相对小型化、模块化、灵活化的工业落地，适用场景受限严重。

2、为突破传统发电模式的局限性，利用液体高位落差产生的重力势能进行发电，成为新能源发电领域的重要研究方向。现有液体重力落差发电设备大多结构设计简陋、整机集成度低，多为简易导流与叶轮配合的单一发电结构，普遍存在重力势能利用不充分的缺陷。现有设备仅能依靠自然水流冲击实现瞬时做功，无法对高位液体的重力落差势能进行有序、可控、持续的释放，大量高位重力势能在导流、下落过程中无效耗散，能量转化效率极低，难以形成稳定、连续的电能输出，不满足工业化持续供电需求。

3、同时，现有重力落差发电设备模块化程度低，装配维护繁琐、量产成本高，无法根据实际用电需求适配不同工况，难以实现规模化、产业化的灵活推广应用，极大限制了液体重力势能发电技术的工业化落地与普及。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种发电机组及其发电方法。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一方面，本申请提供了一种发电机组，所述发电机组包括：综合塔组件、反重力塔组件、第一排水管路以及给水管路；所述综合塔组件的下端通过所述第一排水管路与所述反重力塔组件的下端连接；所述综合塔组件的上端通过所述给水管路与所述反重力塔组件的上端连接；其中，所述综合塔组件包括依次连接的综合塔底仓、综合塔中仓与综合塔顶仓，所述反重边塔组件包括依次连接的反重力塔底仓、反重力塔中仓与反重力塔顶仓；在所述综合塔中仓的下端外设发电机，在所述综合塔中仓的下端内设与所述发电机传动连接的叶轮；所述综合塔中仓的下端还通过第二排水管路与所述综合塔底仓的下端连接。

4、其进一步技术方案为：所述综合塔中仓的上端通过所述给水管路与所述反重力塔顶仓连接，所述综合塔底仓的下端通过所述第一排水管路与所述反重力塔底仓连接。

5、其进一步技术方案为：所述综合塔底仓包括依次连接的上底仓、中底仓与下底仓，其中，所述上底仓的上端与所述综合塔中仓的下端连接，所述综合塔中仓的下端通过所述第二排水管路分别与所述中底仓的下端、下底仓的下端连接，所述下底仓的下端还通过所述第一排水管路与所述反重力塔底仓连接。

6、其进一步技术方案为：所述第一排水管路包括第一管路主体，以及安装于所述第一管路主体上的第一控制阀。

7、其进一步技术方案为：所述第二排水管路包括第二管路主体，以及安装于所述第二管路主体上的第二控制阀。

8、其进一步技术方案为：所述给水管路连接所述反重力塔组件的一端，在竖直方向上的高度高于所述给水管路连接所述综合塔组件的一端。

9、其进一步技术方案为：所述综合塔组件、反重力塔组件均为腔体塔状结构。

10、其进一步技术方案为：所述综合塔中仓、所述反重力塔中仓均为管状结构。

11、其进一步技术方案为：所述反重力塔中仓在竖直方向上的高度高于所述综合塔中仓。

12、另一方面，本申请还提供了一种发电方法，所述发电方法应用于上述任一项所述的一种发电机组，包括：

13、s01、预先在处于密闭状态的综合塔组件中注满水；

14、s02、控制第一排水管路、第二排水管路中的第一控制阀、第二控制阀开启；

15、s03、通过第一排水管路、第二排水管路将综合塔组件中的水注入反重力塔组件中；

16、s04、基于第一排水管路、第二排水管路将综合塔组件中的水快速排出，综合塔组件中的水位快速下降，将驱动综合塔中仓下端的叶轮发生转动，并同步带动发电机发电；

17、s05、当反重力塔组件内的水位达到给水管路连接反重力塔组件一端的高度时，通过给水管路将反重力塔组件中的水注入综合塔组件中；

18、s06、基于给水管路所注入的水从综合塔组件的上端向下落至下端，利用水下落产生的重力势能驱动综合塔中仓下端的叶轮发生转动，并同步带动发电机发电。

19、综上所述，本发明具有以下有益效果：1、本申请的发电机组通过综合塔底仓、综合塔中仓与综合塔顶仓的模块化结构设计组装成综合塔组件，通过反重力塔底仓、反重力塔中仓与反重力塔顶仓的模块化结构设计组装成反重力塔组件，能够使得水力发电不需要依赖于传统的大坝蓄水等特定地貌和自然水源丰富的特定地形即可进行发电；并且模块化的结构设计能够实现多场景的工业落地；2、另外，通过对发电机组模块化的结构设计，提高机组整机的集成度，并且液体水位的重力落差可以由整机中的单独模块进行调整，相比现有设备更能形成稳定、连续的电能输出，也更容易拆装检修，能够满足工业化连续作业的需求，可以实现规模性的工业化应用。

1.一种发电机组，其特征在于，所述发电机组包括：综合塔组件、反重力塔组件、第一排水管路以及给水管路；所述综合塔组件的下端通过所述第一排水管路与所述反重力塔组件的下端连接；所述综合塔组件的上端通过所述给水管路与所述反重力塔组件的上端连接；其中，所述综合塔组件包括依次连接的综合塔底仓、综合塔中仓与综合塔顶仓，所述反重边塔组件包括依次连接的反重力塔底仓、反重力塔中仓与反重力塔顶仓；在所述综合塔中仓的下端外设发电机，在所述综合塔中仓的下端内设与所述发电机传动连接的叶轮；所述综合塔中仓的下端还通过第二排水管路与所述综合塔底仓的下端连接。

2.根据权利要求1所述的一种发电机组，其特征在于，所述综合塔中仓的上端通过所述给水管路与所述反重力塔顶仓连接，所述综合塔底仓的下端通过所述第一排水管路与所述反重力塔底仓连接。

3.根据权利要求2所述的一种发电机组，其特征在于，所述综合塔底仓包括依次连接的上底仓、中底仓与下底仓，其中，所述上底仓的上端与所述综合塔中仓的下端连接，所述综合塔中仓的下端通过所述第二排水管路分别与所述中底仓的下端、下底仓的下端连接，所述下底仓的下端还通过所述第一排水管路与所述反重力塔底仓连接。

4.根据权利要求1所述的一种发电机组，其特征在于，所述第一排水管路包括第一管路主体，以及安装于所述第一管路主体上的第一控制阀。

5.根据权利要求1所述的一种发电机组，其特征在于，所述第二排水管路包括第二管路主体，以及安装于所述第二管路主体上的第二控制阀。

6.根据权利要求1-5所述的一种发电机组，其特征在于，所述给水管路连接所述反重力塔组件的一端，在竖直方向上的高度高于所述给水管路连接所述综合塔组件的一端。

7.根据权利要求1所述的一种发电机组，其特征在于，所述综合塔组件、反重力塔组件均为腔体塔状结构。

8.根据权利要求1所述的一种发电机组，其特征在于，所述综合塔中仓、所述反重力塔中仓均为管状结构。

9.根据权利要求1所述的一种发电机组，其特征在于，所述反重力塔中仓在竖直方向上的高度高于所述综合塔中仓。

10.一种发电方法，所述发电方法应用于权利要求1~9任一项所述的一种发电机组，其特征在于，包括：