ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2008 года по МПК E02B9/00 F03B13/10 

Изобретение относится к гидроэлектростанциям (ГЭС), преобразующим механическую энергию потока воды в электрическую энергию посредством гидравлических турбин, приводящих во вращение электрические синхронные генераторы.

Известна гидроэлектростанция, преобразующая механическую энергию потока воды, накопленной плотиной, установленной поперек реки. Энергия этой накопленной воды под напором, определяемым уровнем плотины, направляется в турбины, вращающие валы синхронных гидрогенераторов, которые и дают на своем выходе электроэнергию с необходимым напряжением. Такая гидроэлектростанция требует для своего функционирования выполнения больших объемов земляных и строительных работ [Гидроэлектрические станции. Под ред. Губина Ф.Ф. М.: Энергия, 1980].

Недостатком такой ГЭС является большой объем строительных и земляных работ и невозможность пропуска водного транспорта в обоих направлениях, а образующееся водохранилище занимает большую площадь с большой береговой линией, требующей дорогостоящего ухода и обслуживания.

Известна также приливная гидроэлектростанция (ПЭС) [Гидроэнергетические установки (гидроэлектростанции, насосные станции и гидроаккумулирующие электростанции). Под ред. Щавелева Д.С. Ленинград, Энергоатомиздат, 1981. С.40-41], преобразующая энергию морских приливов и отливов в электрическую энергию. Действующие ПЭС (1985 г.) - в эстуарии р.Ранс во Франции и в губе кислой на Баренцевом море в РФ.

ПЭС содержит открытое распределительное устройство, судоходный шлюз, здание ПЭС с генераторами синхронными капсульными гидротурбинными, земляную плотину, раздельный устой на сохранившейся части рифа, водосливную плотину.

Строительство всех этих частей отличается значительной трудоемкостью, а сама работа ПЭС из-за периодичности приливов и отливов имеет прерывистый характер, мощности таких ПЭС имеют небольшие величины.

Задачей изобретения является уменьшение трудоемкости возведения ГЭС, обеспечение непрерывности ее работы и неограниченное увеличение электрической мощности.

Указанная задача достигается тем, что в гидроэлектростанцию, содержащую открытое распределительное устройство, генераторы синхронные горизонтальные капсульные гидротурбинные, помещенные в интенсивный поток воды, введены платформа-основание, вертикальные стойки-направляющие, спускоподъемный механизм и открытое распределительное устройство, а указанные синхронные генераторы объединены по крайней мере в две вертикальные площадные сотово-капсульные системы и подвешены попарно и подвижно с помощью спускоподъемного механизма к стойкам-направляющим над и под водной поверхностью, нижние концы этих стоек-направляющих укреплены на платформе-основании на дне интенсивного водного потока, площадные сотово-капсульные системы синхронных генераторов установлены подвижно в направляющих, связанных с дном анкерно-тросовыми креплениями, над водной поверхностью на направляющих установлено открытое распределительное устройство. Таких гидроэлектростанций может быть установлено сколь угодно много в длину, ширину, глубину, которые могут быть объединены в мощную энергосистему.

На чертеже дано поперечное сечение предлагаемой гидроэлектростанции.

Гидроэлектростанция содержит по крайней мере две установленные друг на друге или друг возле друга последовательно и (или) параллельно (горизонтально и вертикально) площадные системы 1, 2 капсульных гидрогенераторов [см., например, ГОСТ 5.219-72. Генератор синхронный горизонтальный капсульный гидротурбинный типа СГК-538/160-70]. Эти капсульные системы гидрогенераторов гибкими тросами или цепями 3, 4 приводятся в движение спускоподъемным механизмом 5, закрепленным на верху основной опоры 6, своим нижним концом вбитой через основание 7 в месте установки гидроэлектростанции с интенсивным водным потоком. Системы капсульных гидрогенераторов установлены подвижно между основной опорой 6 и вспомогательными опорами 8, 9. Основная и вспомогательные опоры снабжены тягами 10 с анкерными креплениями 11 к дну водоема с обеих сторон гидроэлектростанции. Над водной поверхностью на необходимой высоте к опорам 6, 8, 9 закреплена технологическая площадка 12 с необходимым технологическим оборудованием открытого распределительного устройства 13 для нормального функционирования и обслуживания гидроэлектростанции.

Гидроэлектростанция функционирует следующим образом.

Выбирается место установки гидроэлектростанции с интенсивным водным потоком. Это может быть река, океанское или морское течение. Так, например, океанское течение Гольфстрим имеет сток более 20 расходов воды всех рек земного шара, скорость потока воды течения до 6-10 км/час, что вполне достаточно для нормальной работы капсульных гидрогенераторов, что позволяет создавать такие гидроэлектростанции практически неограниченной мощности.

В выбранном месте строительства вначале устанавливается основание 7, вбивается в дно опора-свая 6, монтируются опоры-направляющие 8, 9, затем производится надежное крепление к дну с помощью тросовых тяг с анкерами 10, 11 опор-свай 6, 8, 9, строится технологическая площадка 12, устанавливается спускоподъемный механизм 5 с тросами-цепями 3, 4, на которые поочередно закрепляются капсульные генераторы из рядов 1 и 2. Устанавливается необходимое технологические оборудование открытого распределительного устройства 13. К гидроэлектростанции подводится кабельная или воздушная ЛЭП. Собирается электросхема гидрогенераторов и производится их поочередный пуск при погружении гидрогенераторов 2 на необходимую глубину. При этом синхронные генераторы 1 спускоподъемным механизмом 5 поднимаются на дневную поверхность над уровнем воды и выполняются необходимые периодические ремонтные операции и работы по их очистке. Последнее очень важно при установке ГЭС в теплых океанских водах

Такое выполнение гидроэлектростанции отличается минимальной трудоемкостью из-за отсутствия земляных работ при возведении плотин, а мощность гидроэлектростанции из-за включения неограниченного количества гидрогенераторов может быть сколь угодно большой, образуя площадные сотово-модульные системы, при строительстве ряда таких ГЭС по глубине, длине и (или) в несколько рядов и одновременно обеспечивается непрерывный (равномерный) режим их работы.

При габаритах, например, капсульного гидрогенератора (диаметр - 6,1 м, длина - 15 м, масса 166 т, мощность - 19,9 МВА) можно создать капсульную систему 10×10=100 генераторов с габаритами 100×100 м мощностью 2,0 ГВт, что сравнимо с самыми мощными ГЭС РФ (Красноярская ГЭС - 6 ГВт, Саяно-Шушенская ГЭС - 6,5 ГВт). Строительство таких предлагаемых конструкций ГЭС во много раз дешевле и во много раз менее трудоемко, чем строительство традиционных плотинных ГЭС на реках. Время строительства также будет минимальным, никак не сравнимым с годами строительства традиционных плотинных станций. По последним данным строительство плотины через реку Янцзы (КНР) обошлось в 25 млрд долларов США. За такую сумму возможно строительство более десятка предлагаемых, в случае строительства на океанских течениях, океанских ГЭС (ОГЭС).

Два комплекта кассетных гидрогенераторов 1, 2 необходимы для их периодического технического обслуживания, ремонта и периодической очистки, особенно при установке в теплых течениях океанов.

Возведение ГЭС по предлагаемой конструктивной схеме не требует возведения бассейнов, плотин, зданий ГЭС и не требует практически выполнения никаких земляных работ, что дополнительно уменьшает время их строительства и при возведении требует минимальной трудоемкости.

Изобретение относится к строительству гидроэлектростанций в местах с интенсивным водным потоком. Гидроэлектростанция содержит открытое распределительное устройство, генераторы синхронные горизонтальные капсульные гидротурбинные, помещенные в интенсивный поток воды, платформу-основание, вертикальные стойки-направляющие, спускоподъемный механизм и технологическую платформу. Синхронные генераторы объединены, по крайней мере, в две вертикальные площадные сотово-капсульные системы и подвешены попарно и подвижно над и/или под водной поверхностью с помощью спускоподъемного механизма к стойкам-направляющим. Нижние концы стоек-направляющих укреплены на платформе-основании, установленной на дне интенсивного водного потока. Площадные сотово-капсульные системы синхронных генераторов установлены подвижно в направляющих, связанных с дном анкерно-тросовыми креплениями. Над водной поверхностью на направляющих установлено открытое распределительное устройство. Такое выполнение гидроэлектростанции снижает трудоемкость ее возведения, проведение работ по обслуживанию и ремонту, обеспечивает непрерывный и равномерный режим ее работы. 1 ил.

Гидроэлектростанция, содержащая открытое распределительное устройство, генераторы синхронные горизонтальные капсульные гидротурбинные, помещенные в интенсивный поток воды, отличающаяся тем, что в гидроэлектростанцию введены платформа-основание, вертикальные стойки-направляющие, спускоподъемный механизм и технологическая платформа, а указанные синхронные генераторы объединены, по крайней мере, в две вертикальные площадные сотово-капсульные системы и подвешены попарно и подвижно над и/или под водной поверхностью с помощью спускоподъемного механизма к стойкам-направляющим, нижние концы этих стоек-направляющих укреплены на платформе-основании, установленной на дне интенсивного водного потока, площадные сотово-капсульные системы синхронных генераторов установлены подвижно в направляющих, связанных с дном анкерно-тросовыми креплениями, а над водной поверхностью на направляющих установлено открытое распределительное устройство.