申请/专利权人：长沙紫宸科技开发有限公司

申请日：2017-12-30

公开（公告）日：2024-01-05

公开（公告）号：CN107910901B

主分类号：H02J3/38

分类号：H02J3/38;F03B13/00;F03B11/08;F03B3/16;F03B11/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.01.05#授权;2018.05.08#实质审查的生效;2018.04.13#公开

摘要：一种适应于溪流瀑布的生态型汇水增效水力发电系统，包括梯级设置在一条或多条溪流中和或瀑布中的N个汇水增效水力发电器，N≥2，以及配供电控制装置、电缆和并网控制装置，梯级设置的N个汇水增效水力发电器通过电缆与配供电控制装置电连接，配供电控制装置直接与用户负载电连接或通过并网控制装置与电网电连接。本发明不破坏原生态地形地貌、不会破坏溪流瀑布的自然景观和生态平衡，不需截流筑坝蓄水，不损耗可耕牧之地，且安装简单，维护使用方便，可最大限度利用乡村溪流和瀑布的多梯级流水动能并可稳定、高效的发电。

主权项：1.一种适应于瀑布的生态型汇水增效水力发电系统，其特征在于：包括梯级设置在一条或多条瀑布中的N个汇水增效水力发电器，N≥2，以及配供电控制装置、电缆和并网控制装置，梯级设置的N个汇水增效水力发电器通过电缆与配供电控制装置电连接，所述配供电控制装置直接与用户负载电连接或通过并网控制装置与电网电连接；每个汇水增效水力发电器的电力输出端均通过电力电缆与对应的控制器的电力输入端相连；每个控制器的电力输出端均与汇流排连接；还设有固定装置，固定装置包括钢索，钢索的两端设有手动滚轮，汇水增效水力发电器通过挂钩固定于钢索上，通过旋转手动滚轮来拉动钢索，通过拉动钢索调整汇水增效水力发电器进入瀑布的位置和深度；所述配供电控制装置包括控制器、汇流排、信号采集模块、处理模块、报警模块、显示模块、逆变模块和储能设备；所述电缆包括电力电缆和信号电缆，所述汇水增效水力发电器和控制器的数量均为N个，每个汇水增效水力发电器的电力输出端均通过电力电缆与对应的控制器的电力输入端相连；每个控制器的电力输出端均与汇流排连接；第一个控制器的信号输入端通过信号电缆与信号采集模块的输入接口连接，第一个控制器的信号输出端与第二个控制器的信号输入端连接，第二个控制器的信号输出端与第三个控制器的信号输入端连接，第N-1个控制器的信号输出端与第N个控制器的信号输入端连接，第N个控制器的信号输出端与终端电阻连接；所述信号采集模块的输出接口、显示模块和报警模块均与处理模块连接，所述逆变模块的输入口、蓄能设备的接线端均与汇流排连接；所述并网控制装置与汇流排连接；所述配供电控制装置包括控制器、汇流排、信号采集模块、处理模块、报警模块、显示模块、逆变模块和储能设备；所述电缆包括电力电缆和信号电缆，所述汇水增效水力发电器和控制器的数量均为N个，N为偶数，N2个汇水增效水力发电器和N2个控制器分成一组，为A组，剩下的N2个汇水增效水力发电器和N2个控制器分成另一组，为B组，A组和B组中，每个汇水增效水力发电器的电力输出端均通过电力电缆与对应的控制器的电力输入端相连；每个控制器的电力输出端均与汇流排连接；A组中，第一个控制器的信号输入端通过信号电缆与信号采集模块的输入接口连接，第一个控制器的信号输出端与第二个控制器的信号输入端连接，第二个控制器的信号输出端与第三个控制器的信号输入端连接，第N2-1个控制器的信号输出端与第N2个控制器的信号输入端连接，第N2个控制器的信号输出端与终端电阻连接；B组中，第一个控制器的信号输入端通过信号电缆与信号采集模块的输入接口连接，第一个控制器的信号输出端与第二个控制器的信号输入端连接，第二个控制器的信号输出端与第三个控制器的信号输入端连接，第N2-1个控制器的信号输出端与第N2个控制器的信号输入端连接，第N2个控制器的信号输出端与终端电阻连接；所述信号采集模块的输出接口、显示模块和报警模块均与处理模块连接，所述逆变模块的输入口、蓄能设备的接线端均与汇流排连接；所述并网控制装置与汇流排连接。

全文数据：一种适应于溪流瀑布的生态型汇水增效水力发电系统技术领域[0001]本发明涉及发电系统，具体是涉及一种适应于溪流瀑布的生态型汇水增效水力发电系统。背景技术[0002]今天，人们的现代生活和生产都离不开电力。但是当前供电仍以燃煤火电为主，火电是用矿物质能源煤燃烧转化为蒸汽能发电，所得电力仅为燃煤能量的约三分之一，一则产生大量的温室气体C〇2和S〇2、CO、N〇x及未燃尽碳氢化合物，破坏地球生态环境，二则燃煤转化为电力的过程中损失了约三分之二的能量，远距离输送亦存在耗损，且投资巨大。[0003]而在清洁能源领域，目前的水电工程和风电工程投资巨大，尤其是水电需要截流筑坝蓄水，不只是会淹没大量珍贵的可耕田地，毁掉大量的原生态自然景观，对自然生态影响亦甚大，甚至导致水生物种灭绝，也易产生坝体溃崩造成人们生命财产的损失。[0004]而另一方面，我国地域宽广，地形地貌复杂，溪流、瀑布无数，虽然绝大多数的溪流和瀑布的单股水流的流量有限，但万宗溪流归入江河，千条江河入大海，无数的溪流、瀑布的水流总流量远远大于大江大河，遍布广阔地形地貌上的千山万壑与千沟万渠的溪流瀑布的流水梯级总动能百倍于大江大河流水的总动能。目前，在这遍布山川大地不同地域不同地貌的溪流瀑布流水动能几乎全部白白浪费的情况下，人们总为缺电停电心烦，尤其是不少偏远地区依然常年缺电停电，给人们的现代化生活和创收造成诸多不便。为此不少地区人们自发集资截流筑坝蓄水发电，地方政府也不断规划设址截流筑坝发电。但这种截流筑坝蓄水发电工程，一则破坏了原生态溪流和瀑布的自然生态环境，淹没了大量珍贵的可耕田土，损毁了大量的自然生态景观;二则工程量大、建设周期长，投资大;三则受雨季和枯水季节影响大，所发水电的电量、电压随水流波动大，影响电器安全使用；再则，原生的溪流瀑布流水的梯级动能的绝大部分流水动能在蓄水过程中被坝体阻尼损失，尤其是大量的梯级溪流瀑布流水动能随景观而完全损失。同时，蓄水筑坝尤其是大型水库的建设也严重影响了部分耕耘畜牧村民的创收，并为下游人们的生命财产安全带来溃坝的潜在灭顶风险。发明内容[0005]本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种适应于溪流瀑布的生态型汇水增效水力发电系统，不破坏原生态地形地貌、不会破坏溪流瀑布的自然景观和生态平衡，不需截流筑坝蓄水，不损耗可耕牧之地，且安装简单，维护使用方便，可最大限度利用乡村溪流和瀑布的多梯级流水动能并可稳定、高效的发电。[0006]本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种适应于溪流瀑布的生态型汇水增效水力发电系统，包括梯级设置在一条或多条溪流中和或瀑布中的N个汇水增效水力发电器，N多2,以及配供电控制装置、电缆和并网控制装置，梯级设置的N个汇水增效水力发电器通过电缆与配供电控制装置电连接，所述配供电控制装置直接与用户负载电连接或通过并网控制装置与电网电连接。[0007]进一步，所述配供电控制装置包括控制器、汇流排、信号采集模块、处理模块、报警模块、显示模块、逆变模块和储能设备;所述电缆包括电力电缆和信号电缆，所述汇水增效水力发电器和控制器的数量均为N个，每个汇水增效水力发电器的电力输出端均通过电力电缆与对应的控制器的电力输入端相连;每控制器的电力输出端均与汇流排连接;第一个控制器的信号输入端通过信号电缆与信号采集模块的输入接口连接，第一个控制器的信号输出端与第二个控制器的信号输入端连接，第二个控制器的信号输出端与第三个控制器的信号输入端连接，第N-1个控制器的信号输出端与第N个控制器的信号输入端连接，第N个控制器的信号输出端与终端电阻连接;所述信号采集模块的输出接口、显示模块和报警模块均与处理模块连接，所述逆变模块的输入口、蓄能设备的接线端均与汇流排连接;所述并网控制装置与汇流排连接。[0008]进一步，所述配供电控制装置包括控制器、汇流排、信号采集模块、处理模块、报警模块、显示模块、逆变模块和储能设备;所述电缆包括电力电缆和信号电缆，所述汇水增效水力发电器和控制器的数量均为N个，N为偶数，N2个汇水增效水力发电器和N2个控制器分成一组，为A组，剩下的N2个汇水增效水力发电器和N2个控制器分成另一组，为B组，A组和B组中，每个汇水增效水力发电器的电力输出端均通过电力电缆与对应的控制器的电力输入端相连;每控制器的电力输出端均与汇流排连接;A组中，第一个控制器的信号输入端通过信号电缆与信号采集模块的输入接口连接，第一个控制器的信号输出端与第二个控制器的信号输入端连接，第二个控制器的信号输出端与第三个控制器的信号输入端连接，第N2-1个控制器的信号输出端与第N2个控制器的信号输入端连接，第N2个控制器的信号输出端与终端电阻连接;B组中，第一个控制器的信号输入端通过信号电缆与信号采集模块的输入接口连接，第一个控制器的信号输出端与第二个控制器的信号输入端连接，第二个控制器的信号输出端与第三个控制器的信号输入端连接，第N2-1个控制器的信号输出端与第N2个控制器的信号输入端连接，第N2个控制器的信号输出端与终端电阻连接;所述信号采集模块的输出接口、显示模块和报警模块均与处理模块连接，所述逆变模块的输入口、蓄能设备的接线端均与汇流排连接;所述并网控制装置与汇流排连接。[0009]进一步，所述汇水增效水力发电器包括杂物分流装置、汇水增效装置、发电装置和吊架;所述汇水增效装置为两端喇叭形扩大且中部圆弧收缩的腰鼓型筒体，所述杂物分流装置设置在汇水增效装置进口端，所述杂物分流装置底端与汇水增效装置的进口端相连，顶部与吊架相连，所述发电装置固定的在汇水增效装置内。[0010]进一步，所述的杂物分流装置为圆锥状或半球状或棱锥状或犁分机构。[0011]进一步，还设有固定装置，固定装置包括钢索，钢索的两端设有手动滚轮，汇水增效水力发电器通过挂钩固定于钢索上。[0012]进一步，所述汇水增效装置的筒体上设有直接由发电装置供电的感应型LED照明灯和声光装饰用品。[0013]进一步，所述的汇水增效发电器优选对溪流和或瀑布景观和生态无影响的生态型溪流瀑布汇水增效水力发电器，也可纳用其他小型水力发电装置或设备。[00M]进一步，所述的瀑布生态型汇水增效水力发电系统还包括可移动式固定装置，2至N个汇水增效水力发电器可以通过滑动杆或绳索或钢索机构移动并稳定在瀑布流水中。[0015]本发明适应于溪流瀑布的生态型汇水增效水力发电系统采用对溪流、瀑布景观和生态环境无影响的汇水增效发电器，利用溪流和或瀑布的梯级流水动能发电，可在不影响原生态景观、不影响生态平衡的情况下，以N个汇水增效发电器和或分组梯级布置在瀑布流水中，各发电器汇集水流的同时将所有单个的生态水力发电器所发电能通过配供电控制装置集中处理为用户供电或通过并网控制装置为国家电网供电。[0016]与现有技术相比，本发明的优点如下：1在不影响自然生态环境和不破坏自然生态景观的条件下，以梯级设置于溪流和瀑布中的多个汇水增效水力发电器高效发电并组成发电系统网络，不需截流筑坝蓄水，不损耗可耕牧之地，安装简单，维护使用方便，投资少，见效快，在保护生态环境的情况下可最大限度利用溪流及瀑布水流的梯级流水动能高效并持续稳定的发电，可实现对水资源高效率的生态型开发利用，利于保护原生态地形地貌、保护生态平衡，利于国家的生态文明建设。[0017]2利用总能量远远大于大江大河总流量，梯级水流动能远远大于江河水流总动能的溪流和瀑布水流组合式梯级高效发电，并实施集中管理和供电，既可解决用户用电需求，又利于环境保护和生态保护。附图说明[0018]图1是本发明实施例1的结构示意图。[0019]图2是图1所示实施例的汇水增效水力发电器的结构示意图。[0020]图3是本发明实施例2的结构示意图。[0021]图4是本发明实施例3的结构示意图。[0022]图中：1-汇水增效水力发电器，110-杂物分流装置，11卜汇水增效装置，112-发电装置，113-支架，2-配供电控制装置，21-控制器，22-汇流排，23-信号采集模块，24-处理模块，25-报警模块，26-显示模块，27-逆变模块，28-储能设备，3-电缆，31-电力电缆，32-信号电缆，33-终端电阻，4-并网控制装置，5-固定装置，501-手动滚轮，5〇2_钢索。具体实施方式[0023]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。[0024]实施例1参照图i，本实施例为一种用于两条溪流的生态型汇水增效水力发电系统，包括汇水增效水力发电器1、配供电控制装置2、电缆3和并网控制装置4,配供电控制装置2包括控制器21、汇流排22、信号采集模块23、处理模块24、报警模块25、显示模块26、逆变模块27和储能设备28;电缆3包括电力电缆31和信号电缆32,汇水增效水力发电器1和控制器21的数量均为N个，N2个汇水增效水力发电器1和N2个控制器21分成一组，为A组，剩下的N2个汇水增效水力发电器1和N2个控制器21分成另一组，为B组，A组和B组中，每个汇水增效水力发电器1的电力输出端均通过电力电缆31与对应的控制器21的电力输入端相连;每控制器21的电力输出端均与汇流排22连接;A组中，第一个控制器21的信号输入端通过信号电缆32与信号采集模块23的输入接口连接，第一个控制器21的信号输出端与第二个控制器21的信号输入端连接，第二个控制器21的信号输出端与第三个控制器21的信号输入端连接，依次类推，最后一个控制器21的信号输出端与终端电阻33连接;B组中，第一个控制器21的信号输入端通过信号电缆32与信号采集模块23的输入接口连接，第一个控制器21的信号输出端与第二个控制器21的信号输入端连接，第二个控制器21的信号输出端与第三个控制器21的信号输入端连接，依次类推，最后一个控制器21的信号输出端与终端电阻33连接;信号采集模块23的输出接口、显示模块％和报警模块25均与处理模块24连接，逆变模块27的输入口、蓄能设备28的接线端均与汇流排22连接;并网控制装置4与汇流排22连接。[0025]参照图2，汇水增效水力发电器1包括杂物分流装置11〇、汇水增效装置m、发电装置112和吊架113;汇水增效装置111为两端喇叭形扩大且中部圆弧收缩的腰鼓型筒体，杂物分流装置110设置在汇水增效装置111进口端，杂物分流装置110呈圆锥状，圆锥底端与汇水增效装置111的进口端相连，圆锥顶部与吊架II3相连，发电装置112固定的在汇水增效装置111内。[0026]杂物分流装置110用于防止溪流或瀑布水流中的树枝或杂草或夹带的冲击性砂石及水中生物进入汇水增效装置111内，并防止树枝、杂草、冲击性砂石及水中生物堆积，使树枝、杂草、冲击性砂石及水中生物分流至两侧随水流流走;汇水增效装置111可汇集并增速水流，提高水流动能，提高发电装置112的发电效率；吊架113为汇水增效水力发电器1的固定部件;可将汇水增效发电器1固定在溪流及瀑布中；发电装置112用于利用水流发电。[0027]使用时，将A组中的N2个汇水增效水力发电器1梯级梯级:按水流方向依次设置）固定在一条溪流流水中，将B组中的N2个汇水增效水力发电器1梯级固定在另一条溪流流水中，通过对生态环境无影响的汇水增效水力发电器1发电，通过信号采集模块23采集每个控制器21的电信号，并传输至处理模块24,人工在显示模块25上设定好电力信号对应值，通过处理模块24对比，并调节控制器21电压使之稳定后通过汇流排22接通储能设备28,将电能储存在储能设备28内，通过逆变模块27为用户供电或通过并网控制装置4逆变并网为国家电网供电，本发明系统可实时监测各汇水增效水力发电器1的状态，在电信号异常或故障时通过处理模块24发出报警信号至报警模块27报警。[0028]本实施例中N=10,即汇水增效水力发电器1和控制器21的数量均为10个。[0029]实施例2参照图3,本实施例与实施例1的区别在于:本实施为一种用于瀑布水流的生态型汇水增效水力发电系统，汇水增效水力发电器1和控制器21的数量均为6个，6个汇水增效水力发电器1分别通过电力电缆31与6个控制器21连接。[0030]还设有固定装置5,固定装置5包括钢索502,钢索502的两端设有手动滚轮501，六个汇水增效水力发电器1通过挂钩固定于钢索502上，可通过旋转手动滚轮501来拉动钢索502,通过拉动钢索502调整汇水增效水力发电器1进入瀑布的位置和深度。其余同实施例1。[0031]使用时，将6个汇水增效水力发电器1固定在瀑布流水中，通过固定装置5的手动滚轮501调整汇水增效水力发电器1进入瀑布的的位置和深度，通过瀑布水流冲击发电，通过信号采集模块23采集每个控制器21的电信号，并传输至处理模块24,人工在显示模块25上设定好电力信号对应值，通过处理模块24对比，并调节控制器21电压使之稳定后通过汇流排22接通储能设备28,将电能储存在储能设备28内，通过逆变模块27为用户供电或通过并网控制装置4逆变并网为国家电网供电，本发明系统可实时监测各汇水增效水力发电器1的状态，在电信号异常或故障时通过处理模块24发出报警信号至报警模块27报警。[0032]实施例3参照图4,本实施例与实施例1的区别在于:本实施例为一种用于溪流和瀑布水流的生态型汇水增效水力发电系统，主要包含综合运用于7条河流和3个瀑布中的200个汇水增效发电器1，在7条河流中梯级设置140个汇水增效发电器1，在3个瀑布中设置60个汇水增效发电器1。在每个汇水增效发电器1的汇水增效筒体110上都设置有直接由汇水增效发电器1供电的感应型LED照明灯和声光装饰用品。[0033]本发明可在不影响自然生态环境和不破坏自然生态景观的条件下，以梯级设置于溪流和瀑布中的多个汇水增效水力发电器1高效发电并组成发电系统网络，不需截流筑坝蓄水，不损耗可耕牧之地，安装简单，维护使用方便，投资少，见效快，在保护生态环境的情况下可最大限度利用溪流及瀑布水流的梯级流水动能高效并持续稳定的发电，可实现对水资源高效率的生态型开发利用，利于保护原生态地形地貌、保护生态平衡，利于国家的生态文明建设。[0034]本发明利用总能量远远大于大江大河总流量，梯级水流动能远远大于江河水流总动能的溪流和瀑布水流组合式梯级高效发电，并实施集中管理和供电，既可解决用户用电需求，又利于环境保护和生态保护。[0035]本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。[0036]说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

权利要求：1.一种适应于溪流瀑布的生态型汇水增效水力发电系统，其特征在于:包括梯级设置在一条或多条溪流中和或瀑布中的N个汇水增效水力发电器，N多2,以及配供电控制装置、电缆和并网控制装置，梯级设置的N个汇水增效水力发电器通过电缆与配供电控制装置电连接，所述配供电控制装置直接与用户负载电连接或通过并网控制装置与电网电连接。2.如权利要求1所述的适应于溪流瀑布的生态型汇水增效水力发电系统，其特征在于:所述配供电控制装置包括控制器、汇流排、信号采集模块、处理模块、报警模块、显示模块、逆变模块和储能设备;所述电缆包括电力电缆和信号电缆，所述汇水增效水力发电器和控制器的数量均为N个，每个汇水增效水力发电器的电力输出端均通过电力电缆与对应的控制器的电力输入端相连;每控制器的电力输出端均与汇流排连接;第一个控制器的信号输入端通过信号电缆与信号采集模块的输入接口连接，第一个控制器的信号输出端与第二个控制器的信号输入端连接，第二个控制器的信号输出端与第三个控制器的信号输入端连接，第N-1个控制器的信号输出端与第N个控制器的信号输入端连接，第N个控制器的信号输出端与终端电阻连接;所述信号采集模块的输出接口、显示模块和报警模块均与处理模块连接，所述逆变模块的输入口、蓄能设备的接线端均与汇流排连接;所述并网控制装置与汇流排连接。3.如权利要求1所述的适应于溪流瀑布的生态型汇水增效水力发电系统，其特征在于:所述配供电控制装置包括控制器、汇流排、信号采集模块、处理模块、报警模块、显示模块、逆变模块和储能设备;所述电缆包括电力电缆和信号电缆，所述汇水增效水力发电器和控制器的数量均为N个，N为偶数，N2个汇水增效水力发电器和N2个控制器分成一组，为A组，剩下的N2个汇水增效水力发电器和N2个控制器分成另一组，为B组，A组和B组中，每个汇水增效水力发电器的电力输出端均通过电力电缆与对应的控制器的电力输入端相连;每控制器的电力输出端均与汇流排连接;A组中，第一个控制器的信号输入端通过信号电缆与信号采集模块的输入接口连接，第一个控制器的信号输出端与第二个控制器的信号输入端连接，第二个控制器的信号输出端与第三个控制器的信号输入端连接，第N2-1个控制器的信号输出端与第N2个控制器的信号输入端连接，第N2个控制器的信号输出端与终端电阻连接;B组中，第一个控制器的信号输入端通过信号电缆与信号采集模块的输入接口连接，第一个控制器的信号输出端与第二个控制器的信号输入端连接，第二个控制器的信号输出端与第三个控制器的信号输入端连接，第N2-1个控制器的信号输出端与第N2个控制器的信号输入端连接，第N2个控制器的信号输出端与终端电阻连接;所述信号采集模块的输出接口、显示模块和报警模块均与处理模块连接，所述逆变模块的输入口、蓄能设备的接线端均与汇流排连接;所述并网控制装置与汇流排连接。4.如权利要求1或2或3所述的适应于溪流瀑布的生态型汇水增效水力发电系统，其特征在于:所述汇水增效水力发电器包括杂物分流装置、汇水增效装置、发电装置和吊架;所述汇水增效装置为两端喇叭形扩大且中部圆弧收缩的腰鼓型筒体，所述杂物分流装置设置在汇水增效装置进口端，所述杂物分流装置底端与汇水增效装置的进口端相连，顶部与吊架相连，所述发电装置固定的在汇水增效装置内。5.如权利要求4所述的适应于溪流瀑布的生态型汇水增效水力发电系统，其特征在于:所述杂物分流装置为呈圆锥状或棱锥状或半球状或犁分机构。6.如权利要求1或2或3所述的适应于溪流瀑布的生态型汇水增效水力发电系统，其特征在于:还设有固定装置，固定装置包括钢索，钢索的两端设有手动滚轮，汇水增效水力发电器通过挂钩固定于钢索上。7.如权利要求4所述的适应于溪流瀑布的生态型汇水增效水力发电系统，其特征在于:所述汇水增效装置的筒体上设有直接由发电装置供电的感应型LED照明灯和声光装饰用品D

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