海洋環流水動能和海洋潮汐水動能發電場發電技術方案的制作方法
【專利摘要】地球海洋海水每時每刻都在不停的流動，而這種流動有兩種樣式；深層海水的大洋環流和淺層海水的潮汐流動。海水的這兩種流動都有巨大的沖擊力，而這種沖擊力是可以轉變成電能的。但是，海水的這種流動存在著多向式，漩渦式，波浪式和潮汐式的流動方式而內耗了海水沖擊力對發電效能的巨大動力。為了克服海水的多向式，漩渦式，波浪式和潮汐式的流動方式而把它轉變成基本直流的方式，就采用在海洋中修建海水通道的方法和制造一種適合海水通道使用的海水發電機設備，就能把海水的沖擊力直接轉變成巨大的電能。在經過把若干條海水通道(含通道內發電機設備)組合成一個完整的發電場之后，這樣的海水發電場就可應用于海水動能轉電能的開發中。
【專利說明】海洋環流水動能和海洋潮汐水動能發電場發電技術方案
[0001]I【技術領域】:再生性資源循環利用技術
[0002]2海水動能發電技術的世界研究
[0003]利用海水動能(海洋環流水動能和海洋潮汐水動能的簡稱，下同)進行發電的技術研究，世界各國都在進行，但限于海水動能發電技術的幾個難點沒有克服，因此一些海水潮汐發電技術發電效率較低，難以形成大規模的、大效率的生產能力，難以滿足社會經濟發展和社會生活用電的需求。
[0004]3海洋動能發電的前景
[0005]利用海水動能進行發電，是有很巨大很廣闊的前景，如果現在在海水動能發電技術上能夠獲得突破，那將不僅對中國，也會對世界現階段的經濟與社會發展以及全人類的永久生存產生極大的意義。
[0006](I)海水動能的沖擊力巨大無比，海水發電的能量不但從數量上也從時間上與太陽能發電、風力發電相比，都比后者時間長。海水動能的自然動態每天24小時內，除每天高海平潮和每天低海平潮占去約4個小時的弱動態下，其余20個小時都是在大動態的流動。而風力動態和太陽光照熱能的利用在時間上要少得多。
[0007](2)從循環再生利用資源上講，海水動能發電同太陽能、風能發電利用一樣，是屬于無限循環利用的環境污染性極小的自然資源。因此海水動能的發電能量如果得到成功開發，它將是全人類可永久利用于生產領域和生活領域的能源。進一步說，如果全人類在一、二百年后把地球上的煤炭、石油、天然氣消耗殆盡，而海水動能產生的電力就會成為全人類永久性的生產能源和生活能源。
[0008]4海洋水動能發電的技術難點和海洋水動能發電的核心技術
[0009]海洋動能發電的技術難點有三個，怎么解決呢
[0010]海洋動能發電有三個技術難點和解決這三個技術難點的具體辦法如下:
[0011]1、海水的數量是巨大的，海水流動的沖擊力也是巨大的。可是海水流動的方式與江河流動的方式完全不同。江河水流動的方式是從一個方向一直流向另一個方向，而海水流動的方式有時是一直朝一個方向流動，有時會改變方向朝另外的方向流動。其流動方式還是波浪式的或漩渦式的流動方式，并且各個海域的海水流動速度與流動方向也有很大的不同，這是海水流動的第一大特點。這個第一大特點形成的物理因素是:海水動能雖有巨大的沖擊力，但是被其波浪式、旋渦式、多向式的流動方式所內耗，這也就是說，海水動能的沖擊力雖然巨大，但因它的流動方式是波浪式、旋渦式、多向式的，而使其難以對發電設備產生功效。
[0012]怎么把巨大的海水動能的波浪式、旋渦式、多向式的流動沖擊力轉化成可作為推動發電力量的動力我提出的方法是:為海水修一條通道，讓海水在這條通道內來來去去的流動，從而把海水流動的波浪式、旋渦式、多向式的流動轉變成基本單向向前流動的方式，以此形成海水動能來推動發電設備的發電效能。這個海水通道如圖1.[0013]海水通道是什么樣子呢
[0014]海水通道是這樣的:從海岸邊向海洋中間延伸，修建兩條或若干條寬度是幾米或幾十米，高度是從海底至海平面以上15米和長度是幾十千米或幾百千米的這樣的水泥混凝土墻，而各條混凝土墻的間距是幾十米或幾百米，這樣的各個混凝土墻的間距就是海水要流動的通道。這樣的海水通道建成后，海水再從這個海水通道中流動時，他的波浪式、旋渦式、多向式的流動就轉變成了向前單向式的具有巨大沖擊力的流動，這樣就可在這個海水通道中裝上適合海水動能發電的發電設備，這就是形成了海水動能發電的效能。這也就是如同修建鐵路要機車順著鐵軌奔馳，修建公路要汽車順著公路奔跑的原理一樣，在這里要海水順著“海水公路”奔跑。只不過鐵路機車和公路汽車運行擔負的是運輸的目的，而海水流動要擔負的是推動發電設備的使其產生電能的目的。
[0015]這種海水通道樣式，可以是從海岸邊向海洋中間延伸的具有單向式(從一端進出水)的海水通道如圖2，也可以是在海洋中間修建具有雙向式(兩端進出水)的海水通道如圖3。
[0016]當把這樣的海水通道建成后，就可以在海水通道中裝上適合海水動力發電的發電設備。
[0017]這種海水通道發電設備是什么樣子呢
[0018]這種海水通道發電設備有三種構件組成:1、混凝土方墩如圖4 ;2、圓筒如圖5 ;3、發電機(兩種樣式)如圖6.[0019]對三種構件的目標要求是:在海水通道中“灌注”若干個寬是幾米、長是幾米或十幾米，高是同海水通道墻一樣高的混凝土方墩，這個方墩的用處是要在方墩上安裝固定同方墩一樣高的圓筒；而這個圓筒的用處是要在這個圓筒上安裝固定若干個海水發電機(依海水深淺定數量)；而發電機機體是安裝在圓筒內(不接觸海水)，發電機翼是安裝在圓筒外也就是海水中。
[0020]對三種構件的具體標準和要求是:1、對混凝土方墩的要求是:一其要與所安裝的圓筒(含筒內發電機)相適合，二要其具有抗擊大風浪的能力，三要有較長的使用期(壽命長)。2、對安裝在方墩上的圓筒的要求是:一是其與方墩相適合；二是有抗擊大風浪能力；三是其材質具有抗海水腐蝕的能力也是使用期長。3、對發電機的要求是:一要發電機機體要與安裝在圓筒內相適合；二要發電機機翼或水輪機機翼與海水中的海水流動力與發電機效能相適合；三是發電機機翼或水輪機機翼要具有抗擊大風浪能力和抗海水腐蝕的能力，四是發電機要配置一個合理重量的穩定輪，以盡可能克服海水流動的不穩定性給發電機帶來的影響。
[0021]以上就是海水通道發電設備的三個構件的基本標準和要求，這些就組成了一個完整的適合海水通道內水動力發電的單個發電機設備，如圖7。
[0022]以上是海水流動第一大特點，同時也是海水動能發電的一大難點，以及如何解決這個技術難點的根本方法，最終達到海水動能發電的關鍵技術之一。
[0023]2、海水流動的第二大特點是海水流動除其具有波浪式、漩渦式、多向式的流動方式外，還具有高低潮的流動方式，這也就是人們常說的海潮高低潮(包括高平潮、低平潮)現象。海水這種高低潮的流動方式，也是有巨大的動能沖擊力的。但是這種沖擊力因高低潮的流向是對沖而大大降低了沖擊力效能，再加上高潮時有一段高平潮期和低平潮時有一段的低平潮期，這就使海水在巨大沖擊力下因高低潮的相向對沖以及在對沖的轉向期(高平潮、低平潮)的過程中，把海水巨大的沖擊力內耗很多。[0024]怎樣把海水巨大的沖擊力因高低潮(包括高平潮低平潮)的內耗而損失的這種沖擊力保全下來，再成功轉變成對發電設備發生巨大的動能功效呢在這里要采取的辦法是:用“海水通道”的長度來調整海水在“海水通道”內流動的過程(含時間)如圖8、圖9和用把海水發電機設備制造成具有變動方向功能(變向箱)的發電機，就完全能夠把巨大的海水動能沖擊力轉變成具有發電效能的沖擊力:
[0025](I)用海水通道的長度調整海水在海水通道中流動的過程和時間如圖8圖9。圖8圖9所示意的是:大海中的海水在高平潮和低平潮時海水流動與“海水通道”內的海水流動的關系:當大海中的海水流動在高平潮時間期或低平潮時間期是處在弱動態下時，此時海水通道中海水因通道口限流和通道長度因素還在流動(進入或流出)；當海水通道內海水流動的海平面與大海中海平面(指高平潮和低平潮)剛要持平時，此時大海中高平潮或低平潮就開始進入下一個流動期，這時海水通道中的海水也會跟著大海中的海水一同流動。這也就是說海水通道中的海水因采用調整通道長度的辦法而縮短了高平潮和低平潮的平潮時間，進而實現海水通道中海水沖擊發電效能的最大化；大海中海水流動沖擊力因存在高平潮期和低平潮期，而只有十幾個小時的流動時間，而海水通道內的海水流動因通道長度因素而增加、增強了海水在通道內的流動時間——海水達到高平潮后立即進入低潮流動一海水達到低平潮后立即進入高潮流動一達到高平潮立即進入低潮流動……這樣返返復復巨大沖擊力而作用于發電設備。
[0026](2)用特制的適合海水通道中的海水流動而制造的發電設備如圖7，來達到海水發電場的發電效率最大化。此圖7中的發電設備有接受來、去兩個方向的海水流動動力(加裝變向箱)，因此，這種發電設備是高效的。
[0027]以上是關于大 海海水流動的兩大特點(海水的多向式、漩渦式、波浪式和海水的潮汐式流動)，同時，這也是海水動能發電技術的兩大難點以及如何解決這兩個技術難點的根本方法，這也既是海水通道式發電場的兩個核心技術。
[0028]3、海水動發電場的第三個技術難點就是:時時刻刻動蕩的海水呈現出時大、時小、時高、時低的動蕩方式，這種動蕩就為修建海水發電場的兩個基礎設施既海水通道墻和混凝土方墩造成如下困難:一是由于海水動蕩的沖擊力，沖刷力大，無論是采用在大海中現場模殼式澆灌辦法或是放置模塊的辦法修建海水通道和方墩都是不容易成功修建的，二是即使通道墻和方墩修建成功也是高成本的，因此，如何在時刻動蕩的海水中修建海水通道墻和方墩，就成為海水發電場的第三個技術要點。
[0029]怎么把海水通道墻和方墩能夠在時刻動蕩的海水中又快又容易又較低成本地修建成功呢這需要采用的辦法是:先預制一定體積的若干個段塊外殼，然后再把各個段塊外殼連接起來之后，又對各個段塊外殼內空部分現場“澆灌”混凝土灰漿并且隨連接隨灌澆這樣的辦法，就能夠實現質量優、成本低速度快地修建海水通道墻和方墩的目標。
[0030]如何又快又好又是低成本地修建海水通道墻和方墩的具體方法如下:(I)混凝土方墩的快速修建法:在陸地上以鋼筋混凝土為材料、預制若干個長是約12米、寬約是5米、高約是10米-20米的井形殼式段塊，其樣式如圖11，段塊成熟之后，就把段塊放置于應放的海水通道中的位置(也就是海水發電設備的位置)，放好此空殼段塊之后，再把空殼的空部分立即“澆灌”水泥混凝土灰漿(是否放置鋼筋另定)，然后再一層一層地把空殼段塊放上去并隨放隨“灌澆”灰漿，直至達到方墩所要求的高度，也就是標準的方墩(安裝圓筒和發電機)高度。
[0031](2)海水通道墻的快速修建法:在陸地上以鋼筋混凝土為材料，預制若干個長是約14米、寬是約5-6米、高是約10-20米的井形殼式段塊其樣式如圖12，段塊成熟后，就把這些殼式段塊一塊一塊地按照要建的海水通道墻位置要求而放置在應放的需延長的位置(延長樣式如圖13)，并一塊一塊延長至所要延長的通道長度，而并且是邊放置(延長)邊“灌澆”空殼段塊。當第一層段塊放置成功并灌澆(灰漿)完畢之后，然后是再在第一層段塊上面(等于通道墻的部分墻體)一層一層地繼續放置空殼段塊并隨放置隨灌澆空殼段塊，直至放置到海水通道墻所要求的墻體高度，這就是一條海水通道墻修建成功了。
[0032]5實施建造海水動能發電場的前期準備暨選址工作
[0033]要建造一個海水動能發電場，無論是小型或是中型或是大型的，做好前期的準備工作或叫前期的水文勘察工作并取得資料，這對于發電場的成功建造和發電場發電效率是很重要的。如果場址選的不好，即使發電場建造成功，但它的發電效率會有很大差異。
[0034]建造一個海水動能發電場的前期選址需查清如下幾個水文資料:1、海底底面的平整度；2、海底底面的軟、硬度；3、海水水體的深淺度；4、海水深層水體的流動方向及強度；
5、海水淺層(海水潮汐)的流動方向及強度；6、海水全年的水溫度；7、海水發電場近域的風力強度(包括臺風)；8、海水發電場區域的地震、海嘯與火山因素；9、海水發電場的電力外輸等，這九項都要盡可能地符合海水發電場的環境質量優化和發電場效率的最大化。
[0035]6實施海水動能發電場的基本優選方法
[0036]首先理清海水動能發電場的概況:一個海水發電場是由多個海水通道相鄰、相連而組成的一個整體發電場；而各個海水通道內是布置若干個海水海水發電機設備的；而且這各個海水通道之間的水體流動是各自獨立的。海水通道各個相連的部分是其水體以上的通道墻與通道內各個方墩之間連接。如果是大的發電場，要設立水主干道如圖10。
[0037]要建造一個海水動能發電場，下面的步驟是較好的優選方法:
[0038](I)按照本說明書中有關實施建行海水動能發電場的前期選址工作的要求，查清9項水文資料之后，再根據其數據選出最優的適合其所需的客觀條件。
[0039](2)無論建多少個發電場，首先排除地震、火山因素存在的場址。其次是排除臺風到境因素的場址，但如能有建高抗臺風的發電場設施、設備和技術，則也可在這種場地建發電場。但是，臺風臨境場地的海水動能(發電效率)和此海域的電能蘊含量是較高的，這樣才能獲得較大的效益。
[0040](3)根據海水動能越大其生產電力效能也越大的原理，在選擇好的海水發電場址時，除去地震、火山、臺風因素以外的場址也既是常規場址的選擇要求是:一要這個場址的深層海水有較大的流動性和淺層海水潮汐有較大的落差性；二要這些流動性和落差性要較大面積，也既是此海域的電能蘊含量較大。
[0041](4)建造一個發電場，確定海水通道的“走向”也是發電場發電效能的重要因素。
1、只有潮汐水動能的發電場的海水通道的走向是:從海岸邊直接向海洋深處的方向走去，如本書圖2所示，這也既是此類型海水通道墻的延長方向與潮汐涌潮方向是相同的。2、如果在既有深層海水(大洋環流)流動的海水走向又有海洋潮汐的涌潮走向，并且二者的水流走向有所不同，這時選擇所建海水通道的走向是:選擇與深層海水的水流方向相同。選擇這樣的通道走向，可能會對潮汐動能因走向有所改變而其發電效率有所降低，但其降低不是很大。
[0042](5)確定海水通道的“走向”后，下一步是確定海水通道的規格，也既是確定海水通道的寬度和長度。一個海水通道的規格，是決定一個海水通道發電效率的重要因素，而一個海水通道發電效率的最大化是由三個因素組成的:1、通道寬度因素；2、通道長度因素；3、通道內單個發電設備數量因素。只有這三個因素都處在最佳狀態這個海水通道才能發揮出最大發電效率。這就要求:1、這個海水通道的寬度要與通道內的海水流動速度相適合，其不能太寬也不能太窄。太寬了，通道墻體積少了，成本花錢少了，但是通道內的海水直流性差，也就是通道內的海水有旋渦式、波浪式、多向式傾向的流動性，這就不能達到其發電效率的最大化。通道寬度太窄了，海水通道墻體相應較多，也既是墻體花錢成本較高，雖說太窄通道的海水直流性強，但從整體投資上講也不是效率的最大化。一個海水通道的最優寬度是:海水在通道內的流動必須是克服了旋渦式、波浪式、多向式流動方式而改變成基本的直流方式之后的最寬寬度，而這個最寬寬度的具體數據是根據通道現場的海水流動速度大小(海水沖擊力)來確定的。海水流動速度大，沖擊力也大，海水通道可寬些；海水流動速度小，海水通道可窄一些。2、一個海水通道的最優長度選擇是:一要在已經確定此通道寬度前提下確定其長度；二要依據此處點的海水流動速度確定長度，既流速快其通道可長些，流速慢其通道可短些；三要結合通道內布置多少個發電機設備(見圖7)確定其長度，這也就是說，一個成熟的海水通道的裝機容量既不能太多也不能太少。裝機容量過多，各個單個發電設備所受水沖擊力的力度達不到應有的力度，這就達不到發電效率的最大化，裝機容量太少，也達不到發電效率的最大化。總之，一個標準的發電效率最大化的海水通道是:在這個海水通道的寬度、長度和通道內布置完各個單個發電機設備之后，此時通道內海水流動開始對發電機設備做發電功能的時候，這時通道的水體流動，一是與大海中的水體流動保持同步；二是通道內的水體流動的高潮期終結點和低潮終結點與大海中的這些終結點也是保持同步的。這也就是說，當大海中海潮處在高潮期流動及其終結時，海水通道內的海水也是處在高潮期流動及其終結時；當大海中海潮處在低潮期流動及其終結時，海水通道中的海水也是處在低潮流動及其終結。這同時也是說，當大海中高海潮期或低海潮期已經結束要轉向下一個海潮期時，如果此時海水通道內的海水高潮期或低潮期出現還未完成或過早完成這樣的狀況，就必須減少或增加通道的長度，以實現一個海水通道的效率最大化的通道長度。
[0043](6)海水通道構件的基本構造、優點和安裝。1、海水通道墻的構造與優點:海水通道墻如果用鋼筋混凝土制成，這是要花高成本的，但是它有幾個優點，①能高抗大風浪帶來的破壞性，也是維持、保護發電場的高產電力和高發電率所必有的基本設施。②有較長的使用期(壽命長)；③如果墻基牢固性好，可為頂層配建其他設置(如農田、住房)成為可能性打下基礎。2、海水通道內的混凝土方墩的構造與優點。混凝土方墩是發電設備的一部分，也是海水通道設施的一部分。對它的要求是:一是要鋼筋混凝土構成，二是要像橋墩那樣向水底下層適當延伸一些深度(兩端呈柱形下伸)以使其牢固。而水中部分和水上部分呈原長方形構造見圖4這樣的方墩構造也是高成本的，但是它也有幾個優點:①高抗大風浪帶來的破壞性，也是維護、保護發電場高產電力和發電高效率的基礎設施；②有較長的使用期(壽命長)③可為頂層配建其他設置(如農田)成為可能性打下基礎。3、圓筒的構造與優點。圓筒(見圖5)是海水通道中發電設備的一部分，對它的要求是:一是要鋼筋混凝土構件或是鋼塑品構件；二是其形狀可以是圓形的，也可以是子彈頭形的；三是筒子是單獨構件并具有不進水的功能。這種圓筒的優點是:①高抗大風浪帶來的破壞性②有抗海水腐蝕的功能。也有使用期長的功能③便于吊裝并與方墩捆綁組合(方墩上有預留的孔洞)便于筒內電機的常規養護和維修。4、圓筒的較好安裝方法:先把圓筒所要裝配的若干個發電機全部安裝固定在筒子內以后(發電機機翼暫不安裝，其是等以后在海水中安裝，也既是在發電場開始發電時安裝)，再用吊裝的辦法把筒子(含電機)吊起并與方墩捆綁在一起而組成一個完整的發電設備，既海水中的發電設備。5、發電機的最優構造:電極多、轉速慢、葉翼長及數量少，是實現一個海水發電機高效率的三個有效途徑，其具體數據(電極、轉速、葉翼)要根據發電場的水流速度而確定，既各個發電場(包括各個海水通道)的水流速度有較大差異時，其數據確定也有所不同，也就是要有幾種型號的發電機。
[0044](7)建造海水發電場的兩個基礎設施既海水通道墻和混凝土方墩的較好方法是:一是通道墻與方墩同時修建；二是一邊修建一邊連接，也就是通道墻在修建中，方墩也在修建中，并且是每個方墩在修建完成之后就立即與相應的通道墻之間和各個方墩之間先進行初步的連接(指方墩頂部和通道墻的頂部)，等以后的時間(指方墩上的圓筒和發電機安裝完畢之后)再進行較大面積的覆蓋性連接。當然，如果沒有大面積的連接規劃，則是沒有這項連接。
[0045](8)海水的深淺對建發電場的影響。海水的深淺度能不能對發電場造成影響一個海域的海水無論深或淺，只要其流速達到發電所需的要求，都是能夠在這些海域建發電場的。這就是在海水流速達到發電要求的前提下，深度海水區域裝機容量相應多些，淺度海水區域的裝機容量相應少些。
[0046]以上8項就是實施海水動能發電場的基本優先方法。
[0047]7海水通道式發電場發電技術的先進性
[0048]海水通道式發電場發電技術與目前各種潮汐攔水壩式發電技術相比，是有很大的先進性，在實際發電效果中也要高出很多倍。(I)現有的海水潮汐攔水壩式的發電技術要修攔水壩，這等于是間接利用潮汐能，而海水通道式發電技術是直接利用海水動能，并且包括兩種動能既大洋環流動能和潮汐動能，所以發電效率高。(2)現有的潮汐攔水壩式發電技術利用海水動能受到一定的地點限制，所以在海水能的利用上受限很大，而海水通道式發電技術在利用海水能上則受限很小，也就是只要有海水流動的地點(包括大洋環流流動和潮汐流動)，都可直接建發電場。(3)海水通道式發電場的建設成本從現場投資上說是高的，但是其產生的電能比相應也是高的。再則，海水通道式發電場(已建成)從短時期看收益率好像是差的，但從長時期看其收益率是很高的。(4)從保護人類生存環境上講，利用海水通道發電技術多建發電場，去替代目前世界很多地點的火力發電、核動力發電(停止火力發電、核動力發電)是可行的，并可取得預期的效果——只要世界各地海水通道式發電場建設的數量多，最后是海水動能電就成了人類的生產用電和生活用電。(5)海水通道式發電場發電技術比現有的海水潮汐攔水壩發電技術具有先進性的最明顯的例子是:用海水通道式發電技術對現有的潮汐發電站進行改進，就使其發電量增加很多倍。
[0049]8橋柱式發電設備應用于海水動能發電場中的優勢性
[0050]這里所謂橋柱式發電設備，就是；1，先在陸地上用鋼筋混凝土預制一個直徑約是10米或15米和長度是50米，100米或200米等各種型號的圓筒，這個圓筒內空部分的直徑可以是8米或者12米.這個圓筒的用處是要在圓筒內安裝一個或四個在圓筒內全長通的傳動軸，而圓筒體的四個方向既前、后、左、右要分別安裝若干個水動機(與長傳動機軸相對應)；而這些水動機機體安裝在圓筒內，機翼是安裝在圓筒外也既是海水中，具體樣式如本說明書附圖7中右半部分的由多個水動機和總發動機所組成的這種樣式的發電機設備，在這里只不過是在圓筒的四個方向要安裝四個方向的水動機.因此，把這個圓筒當做一個發電設備安裝在海水中時，圓筒內是不進海水的(圓筒制造技術上，用混動式制造技術制造的圓筒強度高、密封性亦優良)，并且這個圓筒要預制相應的要安裝若干個水輪機機軸的預留孔.2，當把預制的鋼筋混凝土圓筒制成后，再在圓筒上安裝相應的若干個水動機及總發電機(總發電機可以是四個方向各一個或四個方向連成總的一個)之后，這也就是一個完整的橋柱式發電設備組裝成功.3，當一個完整的橋柱式發電設備組裝后，就可以隨便把它豎立、安裝在海洋的任何位置；當把若干個橋柱式發電設備安裝布置在一定的海域內(裝機容量)之后，這個海域就成了一個完整的橋柱式海水動能發電場.當然，這個發電場中的各個橋柱式發電設備是不能獨立的，它的水上部分必須是由用鋼筋混凝土構筑連接一起的，這樣才能使這個海水發電場具有高抗大風浪的能力.[0051]這樣的橋柱式海水發電設備或橋柱式發電場，其適合在有海水海潮的流動力較強的海域中實施，是比較能夠獲取較好的發電效能；這也就是說，這種橋柱式海水發電設備及發電場，不是象海水通道式發電場發電技術那樣，可以適合任何海域的海水動能發電場的建造，而它只適合一定條件的海區.[0052]這種橋柱式發電設備及發電場，也是有其缺點的；水動機因海水流速經常處在變化中其轉速也是處在經常變化中；水動機轉速的經常的變化又會使其產生的電流、電壓的不穩定性，這就要求采取相應的技術措施于以克服這種缺點，才能取得良好的發電效果.[0053]以上就是所謂的橋柱式海水發電設備及發電場.它的優勢優越性是；不修建攔水壩，不修建海水通道；其使用期也是很長的，其發電效率也是很高的.所以，如果把它布置在所需的海域中并實施工作，同時又克服了它的缺點和不利因素，就能獲得良好的發電效果.[0054]9海水通道內的發電設備在陸地河流中應用的通用性與優勢性
[0055]海水通道內使用的發電設備如圖7，如果在地球陸地河流上施用，也是具有通用性和優勢性的.[0056]在海洋中建造海水動能發電場，需要人工修建海水通道和建造海水通道使用的發電設備，而這種用于海水通道內使用的發電設備，是完全可以用于陸地河流上進行修建發電站的，并且在內陸河流修建發電站是有優點，優勢的.[0057]地球大陸陸地的河流，無論小型的，中型的，大型的或特大型的，其河流的兩岸就是天然的水流通道(與海水通道的區別這里是淡水通道)，因此，把這種橋墩式發電設備(海水通道內使用的發電設備在天然河流中使用時的稱謂)建造在河流中時，每個發電設備就是一個發電機組，而多個發電機組就組成一個發電站.使用這種橋墩式發電設備在陸地河流上修建發電站時，有三個優點，優勢:1.不修建攔水壩，直接在河流中修建、安裝多個橋墩式發電設備；2.無論是大河流或小河流都可直接修建這樣的橋墩式水力發電站，這也就是說無論一個村，一個鄉鎮，一個市縣，或一個省、州、邦，只要有河流，并且其河水流動具備發電的效能，都會輕易地、低成本地在這些地點修建微型的、小型的、中型的、大型的等等各種樣式的橋墩式水電站.有些地點甚至可以把發電用的橋墩同時也用作修建人、車通行的河橋橋墩，這也既是一個橋墩成為發電和通行(人車)兩用橋墩.3.使用橋墩式發電設備在陸地河流建成的發電站，有較長的使用期，也就是其壽命長.[0058]但是，在陸地河流建造橋墩式發電站，也有兩點不利因素:1.在河流中修建多個橋墩式發電設備，可能阻礙河道的泄洪能力，也是抬高河道的水位線，以至是否會因此造成當地的潰河災害；2.這種橋墩式發電站的發電效能較之攔水壩式發電站是較弱的，以及發電機發電時因河水流量多少的變化其發電量也會隨之變化，以及其電力輸送時其電壓也存在不穩定因素.[0059]雖說在陸地河流中修建橋墩式水電站會有兩個弱點，但只要盡可能避減克服這兩個弱點，陸地河流的各類流水動能就會得到充分的開發和利用.[0060]10修建臺風減力橋在修建海水動能發電場中的重要性
[0061]如果世界各個臨海國家既有海岸線的國家，無論亞州的、美洲的、歐州的或非洲的等等，其海岸往往有臺風登陸的地點會是海洋水動能(電力能)最大，最強的地點，因此，人們認為有臺風危害嚴重地點的海水動能是無法利用于發電的.其實，在臺風登陸的相應海域(弱勢臺風登陸海域)，如果可以進行可修建海水動能發電場，只要在海水動能發電場建成之后，再在發電場對應臺風沖擊的方向修建一道臺風減力橋，就會使臺風危害海水發電場的程度減輕很多.這就是說在臺風登陸地點修建海水動能發電場，只要修建一條臺風減力橋(大小不同，其作用也不同)，就會把臺風危害減輕至50%，甚至更多.例如；臺風形成到岸海浪高度是5-10m，修了臺風減力橋之后，其海浪沖擊海水發電場的高度就會減緩為2-5m高的海浪。
[0062]所謂臺風減力橋就是:減輕臺風沖擊力的橋。它的構造是:在海水動能發電場的臺風來臨的對應方向及其長度，修建一條由多個長條型的橋墩組成的全橋橋墩，然后再把各個橋墩的水上部分用合適高度的橋面連接各個橋墩之后，這就是所謂臺風減力橋。這種臺風減力橋構造的顯著特點是其橋面象航空母艦上的飛機起降甲板那樣，既是前部低，后部翹起；這樣，當大海浪向此橋沖擊時，海浪的沖擊力會被削弱很多。
[0063]所謂臺風減力橋，他的另一個主要作用是各橋墩中間的橋孔無論有無臺風，都是有海水在正常流動，并且這種橋孔中的流動基本上對海水發電設備的不利影響是較低的，它只是在臺風來臨時由于橋墩和橋面(沒有承重功能)阻擋臺風與風浪而降低了臺風浪沖擊力。
[0064]11在臺風登陸區域的海洋中修建海水發電場所使用的發電設備，需加裝變速裝置的必要性
[0065]如果在臺風登陸區域的海域中修建的海水動能發電場，此場區既使修建了高抗臺風沖擊力的臺風減力橋，既使這個海水發電場由于得到臺風減力橋的保護，是不會遭到臺風的損壞的。但是，這種區域的發電場在臺風作用時間其中的每個臺風時間都會對海水發電機的發電功能產生一定的負面作用.這個負面作用是；發電場在無臺風的常規時期，其場內的發電機機翼或水輪機機翼都會處在常規的轉速中，而其所產生的電流電壓也是較穩定數值；可是當臺風風浪作用于此發電場及其發電機或水輪機時，就會使這些發電機或水輪機的轉速迅速上升很多倍，而這些轉速的上升結果就是其產生的電流電壓也隨之上升；而其電流電壓過高上升就對其相應的輸電線路，輸電設備可能產生較大的不利運行，甚至會對這些線路及設備產生損壞性.[0066]為了避減克服臺風風浪沖擊力對海水發電場中的發電機或水輪機造成的過大轉速而致其產生的電流、電壓可能對輸電線路、輸電設備產生的損壞，就可采用在發電機或水輪機上裝配一套裝置；而這套裝置的作用是能夠在臺風風浪沖擊發電機機翼或水輪機機翼時，這個裝置就可以迅速地將臺風風浪沖擊發電機機翼或水輪機機翼的作用縮小，而致這些機翼的轉速也隨之變慢，這也既是其發電機在臺風作用時間所產生的電流、電壓基本與無臺風時是持平或其輸電線路、輸電設備能夠承受其電流、電壓.[0067]這個減慢發電機機翼或水輪機機翼轉速裝置的基本構造和安裝是；1，如果發電機機翼或水輪機翼是三個葉翼或兩個葉翼，可以把它制成是可以轉動方向的活動性葉翼(基部活動性)，而葉翼的基部可裝上適度的偏側的鋼彈簧，這個彈簧的作用是；在非臺風時期，其作用是能使葉翼受到海水沖擊力時能夠正常應對受力的方向；而在臺風來臨發生作用時，由于葉翼受臺風風浪沖擊力增加，而此時葉翼受力會進一步加大，而這時如果設置的彈簧的承受力小于葉翼一側的承受力，這時葉翼一側(基部)的彈簧會被壓縮而致受力方向(海水沖擊力方向)發生變化既葉翼受力面積變窄而其轉速變慢.2，可在一個海水發電機設備的總發電機上裝配一個象汽車上的跑速檔位的裝置，這個裝置也有高速，中速，低速等檔位；這個裝置的作用是；發電機在無臺風時，其能使發電機轉速是正常的運轉速度；而在臺風作用時，其能使發電機轉速自動變速為中速或低速.這也就是這個裝置能使海水發電機在有臺風大力推動發電機時形成的過高轉速變成正常的運行轉速.[0068]以上就是在臺風登陸區域修建的海水動能發電場所使用的發電設備，需加裝變速裝置的必要性.【專利附圖】
【附圖說明】
[0069]I，圖1海水通道示意圖。
[0070]2，圖2海水通道中的海水只能從海水通道的一端流進或流出圖。
[0071]3，圖3兩條海水通道合并成一個海水通道之后中間又加了一道隔墻后成為一個雙向海水通道圖。
[0072]4，圖4海水發電設備的一個構件圖。
[0073]5,圖5海水發電設備的一個構件圖。
[0074]6，圖6發電機可以是兩種樣式的發電機，同時也是海水發電設備的一個構件圖。
[0075]7，圖7方墩、圓筒和發電機組裝后的完整的單個海水發電設備圖。
[0076]8，圖8大海中的海潮處在高平潮期間其流動性很弱時，而此時通道內的海水流動因還未與大海中的高平潮相持平還在較大速度地繼續流動(向內)圖。
[0077]9，圖9大海中的海潮處在低平潮期間其海水流動性很弱時,而此時通道內的海水流動因還未與大海中的低平潮相持平還在較大速度地繼續流動(向外)圖。
[0078]10，圖10—個完整的帶有通水干道的發電場示意圖(未布置海水發電設備)圖。
[0079]11，圖11在陸地上用鋼筋混凝土材料預制的海水發電設備的一個構件的部分段塊(標準的井字型方墩中的一個段塊外殼的樣式)橫截面示意圖。
[0080]12，圖12在陸地上用鋼筋混凝土材料預制的海水通道墻中的一個墻體段塊外殼的樣式橫截面示意圖。 [0081] 13，圖13兩塊預制的海水通道墻體段塊預制外殼進行連接樣式的橫截面示意圖。
【權利要求】
1.海洋環流水動能和海洋潮汐水動能發電場發電技術方案，其特征是；1在洋海中修建海水通道；2在海水通道內安裝適合通道內海水流動的發電機設備。
【文檔編號】E02B9/02GK103557110SQ201310544767
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月7日 優先權日:2013年11月7日
【發明者】冀三陽 申請人:冀三陽