一种潮汐波浪空气储能发电系统的制作方法

1.本实用新型涉及新能源领域，尤其涉及一种潮汐波浪空气储能发电系统。


背景技术：

2.为减少碳排放，需要用多样性绿色能源替代传统化石能源，实现“30.60”碳排放目标。降低化石能源应用比例是减少碳排放的主要途径之一，随之就需要绿能的大比例替代化石能源，提升能源转换过程损耗也是降碳增效的途径之一。目前主要的绿能应用占比较大能源主要是水力发电、风光储能等，但都受制于环境因素，譬如水力发电对蓄能要求高，工程量巨大，而风力以及光伏发电对风资源、光资源要求更高，且功率输出不稳定严重影响到电网系统安全以及用能质量要求。用能需求高的区域主要集中在沿海城市，其紧靠江河提供了便捷的运输条件，同时开发具有巨大潜力的海浪能或潮汐能也是江河赐予沿海城市优势。
3.因此，本领域的技术人员致力于开发一种潮汐波浪空气储能发电系统，结合潮汐、波浪能的实时电能转换与空气、蓄水储能，实现了用能的内生循环。


技术实现要素：

4.为实现上述目的，本实用新型提供了一种潮汐波浪空气储能发电系统，包括：
5.坝体，设置在水域的岸边，其一侧与所述水域的水体接触；
6.储水设施，设置在所述坝体的另一侧；
7.闸门，设置在所述坝体内；所述闸门被配置为可以开启，使得所述水域中的所述水体通过所述闸门流入所述储水设施；
8.浮体，设置在所述水域的水面上；
9.空气能发电装置，与所述浮体连接，并被配置为：通过所述浮体，将所述水域的波浪的动势能转化为电能；
10.气液能发电装置，安装在所述储水设施中，并被配置为：通过所述储水设施中的水流，将水势能转化为电能。
11.进一步地，所述空气能发电装置包括：
12.压力筒罐，通过连杆及其附属密封圈与所述浮体连接，并被配置为：所述浮体在所述水域的波浪的驱动下，使得所述连杆及其附属密封圈压缩所述压力筒罐内的空气形成压缩空气能；
13.岸基压力储罐，设置在岸边或所述坝体上，通过高压输送管道与所述压力筒罐连接，以接收来自所述压力筒罐的所述压缩空气能；
14.空气能发电机，与所述岸基压力储罐连接，并被所述压缩空气能驱动以完成电能转化。
15.进一步地，所述储水设施包括传导级联引水渠和储水库，所述传导级联引水渠的一端连通至所述闸门，另一端连通所述储水库。
16.进一步地，所述储水设施被配置为：在所述闸门开启后所述传导级联引水渠开始蓄水，且达到蓄水阈值后，在反压阀控制下，所述传导级联引水渠依次开启水渠闸门，直至所述储水库蓄水达到蓄水阈值。
17.进一步地，所述储水设施还包括排水系统，所述排水系统分别连通所述传导级联引水渠、所述储水库和所述水域，并被配置为：在所述传导级联引水渠和/或所述储水库的蓄水达到所述蓄水阈值后，溢出水体通过所述排水系统引流回归至所述水域。
18.进一步地，所述气液能发电装置包括：气液泵储水池、气液泵和气液能发电机，所述气液泵储水池与所述传导级联引水渠和/或所述储水库连通，所述气液泵设置在所述气液泵储水池中，所述气液能发电机连接所述气液泵，所述气液能发电装置被配置为：所述传导级联引水渠和/或所述储水库的所述水势能流入所述气液泵储水池，在所述气液泵的作用下，由所述水势能驱动所述气液能发电机自动发电。
19.进一步地，所述气液泵包括：主进水管、副进水管、出水管；所述主进水管和所述副进水管的一端设置在所述气液泵储水池内，所述主进水管和所述副进水管的另一端均通过管道与所述出水管的一端连通以形成溢水三通口；在所述出水管的另一端设置有第一气动阀，在所述主进水管上与所述溢水三通口相对的开口处设置有第二气动阀，在所述主进水管上设置有第三气动阀，在所述副进水管上设置有浮球；在所述主进水管的外侧设置有限位开关b7。
20.进一步地，所述气液泵被配置为：所述气液泵预启动后进入预工作状态，以及启动后进入工作状态。
21.进一步地，所述气液泵预启动时，所述第一气动阀开启，所述主进水管的所述第三气动阀关闭且引导所述第一气动阀开启；所述气液泵预工作时，所述气液泵储水池储水且从引导口泵入填充水后关闭所述第二气动阀及所述第一气动阀；所述出水管工作，所述副进水管在压差作用下联动工作并使得所述储水池水位下降；所述限位开关动作后，管道填充水失衡直至管道与所述储水池水位齐平；所述气液泵启动时，所述主进水管的所述第三气动阀启动，所述传导级联引水渠、所述储水库开闸引水至所述储水池至管道与所述储水池水位达到所述溢水三通口并排空管道空气，所述气液泵正式工作；所述传导级联引水渠、所述储水库补水完成，所述限位开关动作，管道水逆流直至所述副进水管的所述浮球截流，所述主进水管进水停止工作，所述出水管排水，待所述储水池与所述主进水管水位平衡，所述副进水管的所述浮球上升至所述储水池、所述主进水管以及所述副进水管水位平衡最终实现内生循环发电。
22.进一步地，还包括智能能源管理装置，被配置为控制所述空气能发电装置、所述气液能发电装置协同供电，以及实现系统平衡和实现系统调度。
23.本实用新型提供的一种潮汐波浪空气储能发电系统，依托于波浪能波峰、波谷的动势能转换为压缩空气能，再以压缩空气能驱动空气能发电机实现电能转化，通过潮汐的潮来潮退水势能压差驱动微水气液泵实现电能转化。在智能能源管理系统配合调节下，实现潮汐与波浪能协同实现移峰发电、功率平滑输出及岸基局域离网用户用能需求管理、平滑负荷。其有益效果是结合潮汐、波浪能的实时电能转换与空气、蓄水储能，实现了用能的内生循环。
24.以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说
明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
25.图1是本实用新型的一个较佳实施例的潮汐波浪空气储能发电系统原理图；
26.图2是图1的x区域的局部放大图
27.图3是潮汐气液能工作原理图。
具体实施方式
28.以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
29.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
30.如图1和图2所示，本实用新型提供了一种潮汐波浪空气储能发电系统，基于岸基模式，利用潮汐、波浪的势能进行发电。该潮汐波浪空气储能发电系统设置在江、河、湖、海等水域a1的岸边。该潮汐波浪空气储能发电系统包括：
31.坝体a7，设置在水域a1的岸边，其一侧与水域a1的水体接触，可以阻挡水流；
32.储水设施，设置在坝体a7的另一侧；
33.闸门a5，设置在坝体a7内，通过开启闸门a5，可以使得水域a1中的水通过闸门 a5流入储水设施；
34.浮体a2，设置在水域a1的水面上；当水域a1上有波浪或潮汐时，浮体a2能够随着水域a1的水面浮动；
35.空气能发电装置，与浮体a2连接；当浮体a2随着水域a1的水面浮动时，波浪能波峰、波谷的动势能传到至浮体a2，进而在空气能发电装置中产生压缩空气能，并转化为电能；
36.气液能发电装置，设置在储水设施中；当坝体a7的闸门a5打开，水流从水域a1 流向储水设施中，随着储水设施中具有水势能的水体流入，气液能发电装置将水势能转化为电能。
37.在一些实施方式中，空气能发电装置包括：
38.压力筒罐a3，设置在浮体a2上，并与浮体a2通过连杆及其附属密封圈a13连接；浮体a2能够驱动连杆运动，使得连杆及其附属密封圈a13挤压压力筒罐a3内的空气形成压缩空气能；压力筒罐a3为充、抽气式。
39.岸基压力储罐a6，设置在岸边或者坝体a7上，与压力筒罐a3通过高压输送管道 a4连接。当压力筒罐a3内的空气被压缩时，压缩空气能通过高压输送管道a4输送至岸基压力储罐a6；
40.空气能发电机a8，与岸基压力储罐a6连接；岸基压力储罐a6中的压缩空气能驱动空气能发电机a8完成电能转化。
41.在一些实施方式中，储水设施包括传导级联引水渠a9和储水库a11，传导级联引水
渠内依次设置有多个水渠闸门a5。传导级联引水渠a9的一端连通至闸门a5，另一端连通至储水库a11。当闸门a5开启后，水流经过传导级联引水渠a9开始蓄水，在达到蓄水阈值后，在反压阀控制下，传导级联引水渠a9依次开启水渠闸门直至储水库 a11蓄水达到蓄水阈值。气液能发电装置安装在传导级联引水渠a9和储水库a11中，当蓄水达到蓄水阈值时，气液能发电装置自动发电。气液能发电装置可以设置为多个，可以设置在传导级联引水渠a9和储水库a11的一个中，也可以在两者中都设置。
42.在一些实施方式中，气液能发电装置包括气液泵储水池b10、气液泵和气液能发电机a10，气液泵储水池b10与传导级联引水渠a9和储水库a11连通，气液泵设置在气液泵储水池b10中，气液能发电机a10与气液泵连接。当一定水势能水体流入气液泵储水池b10，在气液泵的作用下，由水势能驱动气液能发电机a10自动发电。
43.在一些实施方式中，如图3所示，气液泵包括主进水管b6、副进水管b9、出水管 b2，主进水管b6和副进水管b9的一端设置在气液泵储水池b10内，两者的另一端均通过管道与出水管b2的一端连通以形成溢水三通口b3；在出水管b2的另一端设置有第一气动阀b1，在主进水管b6上与溢水三通口b3相对的开口处设置有第二气动阀b4，在主进水管b6上设置有第三气动阀b5，在副进水管b9上设置有浮球b8；在主进水管 b6的外侧设置有限位开关b7。气液泵的工作过程如下：气液泵预启动时，第一气动阀 b1开启，主进水管b6的第三气动阀b5关闭且引导第二气动阀b4开启；气液泵预工作时，储水池b10储水且从引导口泵入填充水后关闭第二气动阀b4及第一气动阀b1；出水管b2工作，副进水管b9在压差作用下联动工作并使得储水池b10水位下降；限位开关b7动作后，管道b6、b9填充水失衡直至管道与储水池10水位齐平。气液泵启动时，主进水管b6的第三气动阀b5启动，传导级联引水渠a9、储水库a11开闸引水储水池b10至管道b6、b9与储水池b10水位达到溢水三通口b3并排空管道空气，气液泵正式工作。传导级联引水渠a9、储水库a11补水完成，限位开关b7动作，管道水逆流直至副进水管b9的浮球b8截流，主进水管b6进水停止工作，出水管b2排水，待储水池b10与主进水管b6水位平衡，副进水管b9的浮球b8上升至储水池b10、主进水管b6以及副进水管b9水位平衡最终实现内生循环发电。限位开关b7与靠近第二启动阀b4的管道通过导气管连接。
44.在一些实施方式中，储水设施还包括排水系统a12，排水系统a12分别与传导级联引水渠a9、储水库a10、水域a1连通。当传导级联引水渠a10或储水库a11蓄水达到阈值后，溢出水体由排水系统a12引流回归水域a1。
45.在一些实施方式中，潮汐波浪空气储能发电系统还包括智能能源管理装置，能够控制空气能发电装置、气液能发电装置的发电，为岸基局域离网用户用电高峰由高压空气发电机以及气液能发电机协同供电，并由气液能发电机电机能转换压缩空气和柔性负荷控制进行系统平衡，在用电低谷由气液能发电机以及气液能发电机电机能转换压缩空气系统平衡，实现压缩空气储能，平衡系统功率。进一步地，智能能源管理装置以prony原理进行气液能发电机a10、空气能发电机a8、储罐a6、用户柔性负荷先验性零点预测，实现源网荷储梯次用能，以svm分类器对浮体a2集群、储罐a6集群、发电机(a10、a8)集群进行引入模糊隶属度的最小二乘支持向量机多目标特征向量数据提取与自学习，实现源网荷储系统经济调度。
46.本实用新型综合利用了潮汐能与波浪能，依托于岸基局域离网用户并结合空气储能原理，在智能能源管理系统先进算法的加持下，实现了用能的削峰填谷、电能的有效平滑
平衡。在充分利用绿能的同时，减少了过程能源二次损耗，完美的诠释了绿能无害化、效率最优化应用。
47.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。