发电系统的制作方法

1.本发明涉及发电的技术领域，尤其涉及一种发电系统。


背景技术：

2.目前在西电东输的建设过程中，远距离输电线路的建设速度追不上大量的新能源电站的建设速度，造成了白天光电发电过剩，无法全部输送走，产生了大量能源浪费，因此电储能变得极为重要，把白天过剩的电能存储起来，晚上传走，然后继续存储到用电密集度较高的地方以备白天用电高峰期时使用。目前大多储能方式为电化学储能和物理储能，电化学储能即用电池直接存储电能，但是此种方式造价昂贵，生产电池本身也污染环境，并且存在电池寿命短、维护费用高及风险大的问题；物理储能主要是把能源产生的动能储存为可以储存的势能，比如说建立水塔、水坝等用水的势能储能，也可以将空气等容易压缩的流体压缩产生压力，然后释放受压气体推动涡轮进行发电，发明人发现目前用于压缩空气的压缩机构则是依靠电能方式进行驱动，而通过消耗电能来换取物理储存的方式，不可避免地会产生能量损耗，从而导致整体发电系统的发电效率不高。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种发电系统，用于解决现有技术中发电系统的发电效率不高的技术问题。
4.一种发电系统，包括：
5.储能容器，用于储存受压气体；
6.发电机构，与所述储能容器相连通，以能够接收所述受压气体，并能够释放所述受压气体，以转化成机械能，进而生成电能；及
7.压缩机构，包括第一容器、半透膜和滑动件，所述第一容器设有收容空间，所述半透膜收容于所述收容空间，并将所述收容空间分隔成第一空间和流动空间；所述滑动件滑设于所述收容空间，并与所述半透膜间隔设置，以将所述流动空间分隔成第二空间和流体空间；所述第一空间用于收容第一溶液，所述第二空间用于收容第二溶液，所述第一溶液浓度低于所述第二溶液，以使所述第一溶液溶剂能够通过所述半透膜向所述第二空间渗透，进而推动所述滑动件向远离所述半透膜方向移动，以能够压缩所述流体空间内流体，以生成所述受压气体，并能够将所述受压气体传输至所述储能容器。
8.在所述发电系统的一些实施例中，所述发电机构包括膨胀器和发电机，所述发电机通过所述膨胀器与所述储能容器相连通，所述膨胀器用于释放所述受压气体，以使所述受压气体减压膨胀，进而形成机械能对所述发电机做功，以生成电能。
9.在所述发电系统的一些实施例中，所述发电机构还包括调速器，所述调速器设于所述储能容器和所述膨胀器之间相连接的管路上，并用于调节所述受压气体在管路中的流速。
10.在所述发电系统的一些实施例中，所述压缩机构还包括导出管道和蒸发容器，所
述导出管道用于连通所述第二空间和所述蒸发容器，并用于将所述第二空间内稀释后的所述第二溶液导出至所述蒸发容器，以在所述蒸发容器内生成所述第二溶液，并能够通过管路将所述第二溶液输送至所述第二空间。
11.在所述发电系统的一些实施例中，所述压缩机构还包括加热组件，所述加热组件能够加热稀释后的所述第二溶液，以加快形成所述第二溶液。
12.在所述发电系统的一些实施例中，所述压缩机构还包括气体压缩容器和驱动件，所述气体压缩容器用于收容气体；所述驱动件包括伸缩杆，所述伸缩杆远离所述驱动件本体的端部伸入所述气体压缩容器，所述驱动件与所述流体空间连通，并能够接收所述流体，从而使所述流体能够驱动所述伸缩杆移动，以压缩所述气体。
13.在所述发电系统的一些实施例中，所述发电系统还包括冷凝器，所述冷凝器设于所述蒸发容器上方，并用于冷却所述蒸发容器蒸发出的蒸气，以能够形成所述第一溶液。
14.在所述发电系统的一些实施例中，所述发电系统还包括热交换机构，所述热交换机构包括热交换管路和循环介质，所述热交换管路依次经过所述气体压缩容器、所述冷凝器、所述加热组件、所述膨胀器和所述气体压缩容器；所述循环介质包括热介质和冷介质，所述冷介质依次与所述气体压缩容器、所述冷凝器和所述加热组件热交换后能够转为所述热介质，所述热介质与所述膨胀器热交换后转为所述冷介质。
15.在所述发电系统的一些实施例中，所述热交换机构还包括冷介质容器和热介质容器；所述冷介质容器用于接收和传递所述冷介质，所述热介质容器用于接收和传递所述热介质。
16.在所述发电系统的一些实施例中，所述热交换机构还包括第一泵和第二泵，所述第一泵与所述冷介质容器相连接，并用于将所述冷介质泵入所述冷介质容器和所述气体压缩容器之间的所述热交换管路中；所述第二泵与所述热介质容器相连接，并用于将所述热介质泵入所述热介质容器和所述膨胀器之间的所述热交换管路中。
17.实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
18.上述发电系统，包括储能容器、发电机构和压缩机构；储能容器用于储存受压气体，并与发电机构相通，以能够将储存的受压气体传输至发电机构，在发电机构中，受压气体能够释放，宏观表现为体积增大，压强减小，从而能够由受压气体储存的内能转化为能够驱动外部器件如涡轮的机械能，进而使得发电机构能够生成电能。另外，本发明的压缩机构包括第一容器、半透膜和滑动件；半透膜和滑动件收容于第一容器的收容空间内，半透膜将收容空间先分隔成第一空间和流动空间，滑动件则将流动空间分隔成第二空间和流体空间，第一空间用于收容第一溶液，第二空间用于收容第二溶液，通过中间的半透膜能够使得第一溶液的溶剂向第二溶液渗透，从而能够推动滑动件移动，进而能够压缩流体，本发明通过利用浓度不同的两种介质在半透膜之间产生的渗透压来驱动滑动件压缩流体，并且通过压缩流体，能够储存能量，压缩后的流体释放压力或推力等，以此解决了现有技术中的压缩机构依靠电力驱动的方式未能有效利用自然能源且损耗了电能的技术问题，而应用了上述压缩机构的发电系统，能够通过压缩机构压缩流体，如空气，再通过释放高压空气推动涡轮进行发电，从而能够有效的利用了自然能源，减少能量损耗，提高了整体发电系统的发电效率。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为一个实施例中整体压缩机构的结构连接示意图；
21.图2为一个实施例中发电系统的结构连接示意图。
22.其中：101、第一容器；1011、第一空间；1012、第二空间；1013、流体空间；1014、滑动件；102、第二容器；1021、第一溶液；103、第三容器；1031、第二溶液；104、导出管道；105、蒸发容器；1051、淡盐水；106、加热组件；1061、聚光件；1062、加热件；107、半透膜；108、驱动件；1081、伸缩杆；109、气体压缩容器；201、储能容器；202、发电机构；2021、发电机；2022、膨胀器；2023、调速器；203、冷凝器；204、热交换管路；205、冷介质容器；206、第一泵；207、热介质容器；208、第二泵。
具体实施方式
23.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以通过许多其他不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
24.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
25.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
26.目前大多储能方式为电化学储能和物理储能，电化学储能即用电池直接存储电能，但是此种方式造价昂贵，生产电池本身也污染环境，并且存在电池寿命短、维护费用高及风险大的问题；物理储能主要是把能源产生的动能储存为可以储存的势能，比如说建立水塔、水坝等用水的势能储能，也可以将空气等容易压缩的流体压缩产生压力，然后释放受压气体推动涡轮进行发电，发明人发现目前用于压缩空气的压缩机构则是依靠电能方式进行驱动，而通过消耗电能来换取物理储存的方式，不可避免地会产生能量损耗，从而导致整体发电系统的发电效率不高。
27.如图1
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2所示，在一种压缩机构实施例中，包括第一容器101、半透膜107和滑动件1014；第一容器101设有收容空间；半透膜107收容于收容空间，并将收容空间分隔成第一空间1011和流动空间；滑动件1014滑设于收容空间，并与半透膜107间隔设置，以将流动空间分隔成第二空间1012和流体空间1013；流体空间1013收容有流体；第一空间1011用于收容第一溶液1021，第二空间1012用于收容第二溶液1031，第一溶液1021浓度低于第二溶液
1031，第一溶液1021的溶剂能够通过半透膜107向第二空间1012渗透，进而推动滑动件1014移动，以能够压缩流体。
28.在本实施例中，通过中间的半透膜107能够使得第一溶液1021的溶剂向第二溶液1031渗透，从而能够推动滑动件1014移动，进而能够压缩流体，本发明通过利用浓度不同的两种介质在半透膜107之间产生的渗透压来驱动滑动件1014压缩流体，并且通过压缩流体，能够储存能量，压缩后的流体释放压力或推力等，以此解决了现有技术中的压缩机构依靠电力驱动的方式未能有效利用自然能源且损耗了电能的技术问题。
29.另外，在一种具体地实施例中，第一容器101可为空心的圆筒状薄壁结构，从而形成第一容器101内的收容空间，半透膜107可为醋酸纤维素膜和聚酴胺膜中的一种，能够具有良好的透水性和除盐率，半透膜107外缘与第一容器101的筒壁密合可拆连接，优选地，半透膜107沿第一容器101的径向设置，从而能够均匀地渗透。而滑动件1014可为滑块结构，且滑动件1014的侧表面也与第一容器101的筒壁相抵接，以能够形成密闭的第二空间1012，避免第二空间1012的第二溶液1031流出，滑动件1014能够沿第一容器101的延伸方向即轴向方向滑动，从而能够在渗透压的压力作用驱动下，使滑动件1014向远离半透膜107方向移动，以能够进行压缩流体空间1013内的流体。滑动件1014可为圆柱块状结构，或为两端圆形板中间为圆轴的结构，滑动件1014两端的直径大小与第一容器101的直径大小相匹配。
30.在一种压缩机构实施例中，压缩机构还包括用于储存第一溶液1021的第二容器102，第二容器102与第一空间1011连通，以能够向第一空间1011注入第一溶液1021。
31.在本实施例中，通过第二容器102能够持续地向第一空间1011内注入第一溶液1021，由于第一溶液1021在向第二溶液1031中渗透时，第一溶液1021中的溶剂会减少，进而表现为第一空间1011内的第一溶液1021体积减少，而本实施例通过将第二容器102与第一空间1011相连通，能够将第二容器102内储存的第一溶液1021源源不断地注入第一空间1011内，以此来发生持续渗透的发生，从而能够持续推动滑动件1014移动，以能够通过压缩流体的方式进行储能。
32.在一种压缩机构实施例中，压缩机构还包括用于储存第二溶液1031的第三容器103，第三容器103与第二空间1012连通，以能够向第二空间1012注入第二溶液1031。
33.在本实施例中，第三容器103内储存有第二溶液1031，通过将第三容器103内的第二溶液1031注入到第二空间1012内，以能够保持第二空间1012内的介质浓度始终高于第一空间1011内的介质，从而能够使得渗透持续进行，以能够通过注入第二溶液1031和利用渗透压持续推动滑动件1014运动。
34.在一种压缩机构实施例中，压缩机构还包括导出管道104，导出管道104用于连通第二空间1012，并用于将第二空间1012内稀释后的第二溶液1031导出第二空间1012。
35.在本实施例中，增设了导出管道104，通过导出管道104能够将第二空间1012内的介质引出第二空间1012，从而能够使得滑动件1014靠近半透膜107，然后再通过第三容器103向第二空间1012内注入新的第二溶液1031，以及第二容器102向第一空间1011内注入新的第一溶液1021，从而能够再一次驱动滑动件1014压缩流体，以能够驱动滑动件1014进行往复运动，而在每次往复移动的过程，可将被压缩后的空气等受压气体进行储存，从而能够多次压缩、多次储存，以提高驱动机构的储能效率。
36.具体地，第二溶液1031可为浓盐水、高浓度酒精等高浓度有机或无机溶液，第一溶
液1021可为淡水、纯净水、地下水等，第一溶液1031和第二溶液1021可为相同的溶质，区别在于浓度不同，以能够产生渗透均可，则可以理解的是，稀释后的第二溶液1031为淡盐水1051等溶液，下面以第一溶液1021为淡水，第二溶液1031为浓盐水，稀释后的第二溶液1031为淡盐水1051进行说明。
37.在一种压缩机构实施例中，压缩机构还包括蒸发容器105，蒸发容器105通过导出管道104与第二空间1012连通，以能够接收稀释后的第二溶液1031；蒸发容器105还与第三容器103相通，以能够在稀释后的第二溶液1031经过蒸发后转回第二溶液1031后，将第二溶液1031输入第三容器103。
38.在本实施例中，通过蒸发容器105能够接收导出管道104导出的淡盐水1051进行储存，而淡盐水1051经过蒸发可以转化成为浓盐水，并将浓盐水进一步传输至第三容器103进行储存，以能够保证第三容器103具有足够多的浓盐水使用，从而起到给第三容器103补给浓盐水作用。而蒸发容器105中的淡盐水1051蒸发是时刻进行中，可依靠充足的太阳光加强蒸发效果，从而能够使得盐水中的溶质能够循环使用，确保渗透的进行。
39.在一种压缩机构实施例中，压缩机构还包括聚光件1061，聚光件1061用于将太阳光聚焦于蒸发容器105，以能够加热稀释后的第二溶液1031。
40.在本实施例中，通过聚光件1061将太阳光聚焦于蒸发容器105上，以能够加快淡盐水1051的蒸发效果，优选地，聚光件1061可为透镜结构，聚光件1061不消耗能源，并且能够将太阳光汇聚到蒸发容器105上，能够有效地利用太阳光能源，具有无污染，无消耗的效果。
41.再进一步优选的方案中聚光件1061可为凹透镜，聚光件1061设置于蒸发容器105的下方，能够将太阳光反射到蒸发容器105上，并且通过将聚光件1061设置于蒸发容器105下方能够缩小整体压缩机构的体积，减少占用空间，从而能够提供单位面积的储能及发电量。
42.在一种压缩机构实施例中，压缩机构还包括加热件1062，加热件1062安装于蒸发容器105，并能够加热稀释后的第二溶液1031。
43.在本实施例中，加热件1062和聚光件1061共同组成了加热组件106，聚光件1061用于白天阳光充足时聚焦太阳光使用，加热件1062则用作备用加热器件，如在夜晚无阳光时，以及在阳光不充足的情况下，通过加热件1062能够加热蒸发容器105内的淡盐水1051，以确保浓盐水的供应及时。
44.加热件1062可为加热盘、发热盘等能够发热的结构。
45.在一种压缩机构实施例中，加热件1062收容于蒸发容器105，并沉没于稀释后的第二溶液1031。
46.在本实施例中，加热件1062设置于蒸发容器105内底部，蒸发容器105可为无盖的筒状结构，加热件1062安装于蒸发容器105内的底板上，并能够沉没于淡盐水1051中，优选地，加热件1062设于蒸发容器105底板的中心位置处，通过将加热件1062设于底板上，能够提供良好的加热效果，更加便于淡盐水1051的水分被蒸发。
47.在一种压缩机构实施例中，压缩机构还包括气体压缩容器109和驱动件108，气体压缩容器109用于收容气体；驱动件108包括伸缩杆1081，伸缩杆1081远离驱动件108本体的端部伸入于气体压缩容器109，驱动件108与流体空间1013连通，以能够接收流体，从而使流体能够驱动伸缩杆1081移动，以压缩气体。
48.在本实施例中，具体地，气体压缩容器109为空气压缩缸，气体压缩容器109内部能够储存空气，伸缩杆1081伸入气体压缩容器109的端部固定安装有能够与气体压缩容器109内壁相贴合的板，以能够在伸缩杆1081移动的过程中，压缩气体压缩容器109内的空气，使其成为受压气体，然后将受压气体传输至发电系统的储存容器进行储存，以能够实现储能的效果，能够将白天过剩的能源转换成为受压气体的形式进行储存，方便夜晚受压气体释放继续传输电能。
49.具体地，流体为液压油，驱动件108为液压千斤顶、液压缸等驱动结构，通过淡水和浓盐水的渗透压以及第三容器103补充的浓盐水来驱动滑动件1014在第一容器101内往复移动，从而能够推动流体进行往复移动，以能够实现伸缩杆1081的伸缩，从而能够将气体压缩容器109内的空气压缩及压缩后传出后，再压缩新的空气，从而实现压缩空气形成高压空气
‑
高压空气传输出气体压缩容器109
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压缩新的空气
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新的高压空气传出的效果，以能够高效地产生大量的高压空气，从而用于生成电能。
50.一种发电系统，包括上述实施例中的压缩机构。
51.本发明通过将上述实施例中的压缩机构应用到发电系统中，能够通过压缩机构压缩流体，如空气，再通过释放高压空气推动涡轮进行发电，从而能够有效的利用了自然能源，减少能量损耗，提高了整体发电系统的发电效率。
52.具体地，通过渗透压的方式能够驱动滑动件1014移动，从而能够在流体为液体时压缩并推动流体移动，从而能够将流体推注到为液压千斤顶的驱动件108中，并驱动伸缩杆1081移动，以能够压缩气体压缩容器109内的空气等气体，从而形成受压气体，受压气体能够进行储存，并且受压气体释放后能够驱动涡轮发电，使得整体发电系统能够有效地利用自然能源进行发电，提高了整体发电系统的发电效率。
53.在一种发电系统实施例中，发电系统包括上述实施例中的压缩机构，还包括储能容器201和发电机构202，储能容器201用于储存受压气体；发电机构202与储能容器201相连通，以能够接收受压气体，并能够释放受压气体，以转化成机械能，进而生成电能。
54.在本实施例中，本发明的发电系统可通过储能容器201来储存压缩机构压缩后的受压气体，能够将白天过剩的自然能源转化成受压气体的方式进行储能，从而能够方便在夜晚的时候通过持续释放解压受压气体来继续发电，能够适用于西电东输，然后继续将生成的电能存储在东方城市中，以备白天用电高峰期使用。
55.在一种发电系统实施例中，发电机构202包括膨胀器2022和发电机2021，发电机2021通过膨胀器2022与储能容器201相连通，膨胀器2022用于释放受压气体，以使受压气体膨胀转化成低压气体，进而形成机械能对发电机2021做功，以生成电能。
56.在本实施例中，发电机构202可为透平发电组件，能够以压缩空气为工质推动旋转，进而产生电能，膨胀器2022则用于释放和解压受压气体，从而能够使得膨胀器2022内的受压气体膨胀为低压气体，以能够增大体积，进而形成机械能推动涡轮等结构旋转做功，以此生成电能。
57.可以理解的是，发电系统是具有电能传输线路的，能够将发电机构202生成的电能传输出去。
58.在一种发电系统实施例中，发电机构202还包括调速器2023，调速器2023设于储能容器201和膨胀器2022之间相连接的管路上，并用于调节受压气体在管路中的流速。
59.在本实施例中，通过增设调速器2023，能够对受压气体的流速进行调节和控制，从而能够使得膨胀器2022内的气体膨胀过程变得可控，提升整体发电系统的安全性，便于提高发电效率。
60.在一种发电系统实施例中，发电系统还包括冷凝器203，冷凝器203设于蒸发容器105上方，并用于冷却蒸发容器105蒸发出的蒸气，以能够形成第一溶液1021。
61.在本实施例中，通过增加冷凝器203，能够在淡盐水1051蒸发过程中的水蒸气进行回收，优选地，冷凝器203还与第二容器102相通，以能够将回收的淡水输送至第二容器102内，能够使整体压缩机构的水循坏，避免浪费水资源，并且还能够净化水，生成淡化也可以输送到其他淡水储存器皿内，以使本发明的发电系统既能够生成电能，又能够生成淡水。
62.在一种发电系统实施例中，发电系统还包括热交换机构，热交换机构包括热交换管路204和循环介质，热交换管路204依次经过气体压缩容器109、冷凝器203、加热组件106、膨胀器2022和气体压缩容器109；循环介质包括热介质和冷介质，冷介质依次与气体压缩容器109、冷凝器203和加热组件106热交换后能够转为热介质，热介质与膨胀器2022热交换后转为冷介质。
63.在受压气体进行减压膨胀过程中会吸收大量的热，如果热量供应不及时或者不够，会造成膨胀体积损失，就会让后面的发电效率降低。而通过本实施例中的热交换机构，能够给膨胀器2022循环提供热介质，以此能够满足受压气体减压膨胀的需求，从而使得减压膨胀的过程为等温减压膨胀，从而提高了发电效率。
64.并且，本发明的热交换管路204以此经过气体压缩容器109、冷凝器203和加热组件106，并能够让热交换管路204中的冷介质分别与气体压缩容器109、冷凝器203和加热组件106三者进行热交换，这是因为，在气体压缩容器109内进行气体压缩生成受压气体时，会产生大量的热量，以及冷凝器203在接收蒸气使气体转变为液体时也会放出热量，通过将热交换管路204分别经过气体压缩容器109和冷凝器203，能够将这两部分的热量收集起来，减少热量的逸散，从而提高发电系统的资源使用率，以及能够减少加热组件106消耗的电能，减少资源浪费，进而能够提高发电系统的整体发电效率。
65.在一种发电系统实施例中，热交换机构还包括冷介质容器205和热介质容器207；冷介质容器205用于接收和传递冷介质，热介质容器207用于接收和传递热介质。
66.在本实施例中，通过增设冷介质容器205和热介质容器207能够使得整体热交换机构增大储存循环介质的量，并能够起到缓存的效果，以能够调整冷介质和热介质在热交换管路204中流速，从而减缓循环的效率，使之能够适配膨胀器2022内的受压气体膨胀过程，以及气体压缩容器109内气体的压缩过程。
67.具体地，热交换管路204可为管状结构，可依次缠绕于膨胀器2022和气体压缩容器109的侧表面上，从而能够增加热交换管路204与膨胀器2022和气体压缩容器109之间接触面积，以加强换热效果。
68.或者，膨胀器2022的外侧壁上还可以包裹有一层热交换层，热交换层与膨胀器2022之间形成热交换空间，并分别设有进液口和出液口，并与热交换管路204相连通，从而能够将热介质完全包裹于膨胀器2022的外侧壁上，更加便于进行热交换，同理气体压缩容器109的外侧壁上也可设置相同的结构。
69.在一种发电系统实施例中，热交换机构还包括第一泵206和第二泵208，第一泵206
与冷介质容器205相连接，并用于将冷介质泵入冷介质容器205和气体压缩容器109之间的热交换管路204中；第二泵208与热介质容器207相连接，并用于将热介质泵入热介质容器207和膨胀器2022之间的热交换管路204中。
70.在本实施例中，通过增设泵，能够便于冷介质和热介质分别由冷介质容器205和热介质容器207进入到热交换管路204中，并且通过泵，还能够调节热交换管路204中的介质流动速度，以使冷热介质能够充分地进行热交换。
71.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
72.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。