一种分布式余水发电系统的制作方法

1.本实用新型涉及发电系统技术领域，具体为一种分布式余水发电系统。


背景技术：

2.水资源是存在大自然中的一种物质，尤其我国属于高山高原众多的地方，水资源存在于高山，为了储备水力资源，建造水库、储水设备一直是重要国策之一。水力发电在2022年已占我国电力资源约15%，且每年以1.5%左右成长，是再生资源发电的重要领头羊。
3.所谓“余水发电”，就是在已按原定设计建成的水电站储水坝上开孔钻洞，利用多余的水资源发电。利用水位势能转化为电能，进行储能和或应用，达到节能减排。透过水轮机及辅助技术，各式各样的余水发电设备因应而生。
4.水轮机安装在水电站，负责旋转让发动机发电。上游储水库的水流经由管道引入水轮机，推动叶轮旋转，带动发电机发电，作完功的水则通过尾端管道排向下游。水轮机的出力和流量q有关；发动机的功率po和转速ω有关。
5.传统的水轮机发电，输出的功率不固定，需按当时水库储水状态或工况而定，其原理图如图1所示。例如水位较高时，单位时间通过的水流量大，则水轮机转动快，发电机功率也大；反之低水位时，发电机功率低，节能效率低。如果水位太高，转速过快，发电机超过运行负荷，得关闭部分阀门降低流量，余能浪费没法利用。


技术实现要素：

6.为了解决现有水轮发电机发电效率低，造成余能浪费的问题，本实用新型提供了一种分布式余水发电系统，其能够实现提高水轮发电机发电效率，避免余能浪费。
7.其技术方案是这样的：一种分布式余水发电系统，其包括上游储水库，所述上游储水库通过管道连接水轮机，所述水轮机上的叶轮出口连接集水池，所述水轮机上的发电机连接储能电容，所述储能电容通过能量回馈单元连接电网电源，其特征在于，所述管道分成并联的三路形成三路独立的发电系统，每路所述发电系统包括上管道，所述上管道连接三通管的进口，所述三通管的一个出口连接控制管道、另一个出口连接旁路管道，所述上管道上设置有第一截止阀、第一流量指示计、第一比例控制阀，所述控制管道上设置有第二截止阀、第二流量指示计、第二比例控制阀，所述旁路管道上设置有第三截止阀。
8.其进一步特征在于，所述三通管为y形三通管。
9.采用本实用新型后，上游储水库与水轮机之间设置三个并联的管路，即存在三组发电系统，先分解水流流量的发电效率，再集中电能，统一由能量回馈单元回馈电网，发电节能效率可达93%左右，和传统水轮机67-87%的发电效率相比较有明显的成效，并且根据第一流量指示计和第二流量指示计可以人工监测上管道和控制管道内的流量，调节比例控制阀来调整流量，避免了余能过多浪费。
附图说明
10.图1为现有技术原理图；
11.图2为本实用新型结构示意图；
12.图3为三路发电系统原理图。
具体实施方式
13.见图2，图3所示，一种分布式余水发电系统，其包括上游储水库1，上游储水库1通过管道连接水轮机2，水轮机2上的叶轮出口连接集水池3，水轮机2上的发电机4连接储能电容5，储能电容5通过能量回馈单元6、llc滤波器21连接电网电源7，管道分成并联的三路形成三路独立的发电系统8，每路发电系统8包括上管道9，上管道9连接三通管10的进口，三通管10的一个出口连接控制管道11、另一个出口连接旁路管道12，上管道9上设置有第一截止阀13、第一流量指示计14、第一比例控制阀15，控制管道11上设置有第二截止阀16、第二流量指示计17、第二比例控制阀18，旁路管道12上设置有第三截止阀19。
14.利用第一流量指示计14和第二流量指示计17分别监测上管道9和控制管道11内的流量，当流量过大或者过小时，可以适当进行调整开启量，主要以控制管道11内的流量为主，上管道9为辅，如果流量过大，第二比例控制阀18开启量变小，多余的流量从旁路管道12通过，进入水轮机的水流变少，当流量过小，第二比例控制阀18开启量变大，流过控制管道11的流量就变大，进入水轮机的水流变多。当单纯控制第二比例控制阀18无法达到良好效果时，可以适当调节第一比例控制阀15来控制总的进入流量。
15.三通管选型尽量要求采用y型120
°
。主要t型水流阻力相较y型大，在进行势能转换时无形产生耗能，尤其在流阻和流速成正比条件下更趋明显。
16.水轮发电机，包括叶轮和发电机。发电机结构是定子和转子，转子或电机优选永磁式。水轮机类型优选冲击式，因过程水流压力保持不变，动能转换电能的耗损较小，效率可达95%以上。
17.储能电容，优选薄膜电容。结构上因耐压优于电解电容不需分压并联，在电气上纹波参数也优于电解电容，相较之下合适使用在本发明的储能装置上。储能设备在具体实施上，直流母排(+)(-)的具体数量和接点电气规格，需要搭配分布式的数量和功率大小。
18.能量回馈单元，直流侧直接和储能电容并接，在交流输出电网的具体实施，需考虑电网谐波和抑制，必要加安装llc和lcl滤波器，或afe谐波治理模块，避免电能入网过程产生的谐波影响其他电器设备。能量回馈单元的功率，需要考虑分布式系统满负责时的总功率，一般设计在总发电设备110-120% 负荷时需要的功率。
19.发电机上还可以连接变频器20。
20.水轮机转动时发电机工作，经过变频器，变频器输出旋转磁场，和永磁体逆向切割，发电机运行在四象限发电状态，发生的电能直接进入储存电容，电能属性是直流电，该直流电再经过能量回馈单元，能量回馈单元内部的igbt和控制电路，将直流电转换为转化成380v/50hz恒压恒频的交流电进入电网。


技术特征：
1.一种分布式余水发电系统，其包括上游储水库，所述上游储水库通过管道连接水轮机，所述水轮机上的叶轮出口连接集水池，所述水轮机上的发电机连接储能电容，所述储能电容通过能量回馈单元连接电网电源，其特征在于，所述管道分成并联的三路形成三路独立的发电系统，每路所述发电系统包括上管道，所述上管道连接三通管的进口，所述三通管的一个出口连接控制管道、另一个出口连接旁路管道，所述上管道上设置有第一截止阀、第一流量指示计、第一比例控制阀，所述控制管道上设置有第二截止阀、第二流量指示计、第二比例控制阀，所述旁路管道上设置有第三截止阀。2.根据权利要求1所述的一种分布式余水发电系统，其特征在于，所述三通管为y形三通管。

技术总结
本实用新型涉及发电系统技术领域，具体为一种分布式余水发电系统，其能够实现提高水轮发电机发电效率，避免余能浪费，其包括上游储水库，所述上游储水库通过管道连接水轮机，所述水轮机上的叶轮出口连接集水池，所述水轮机上的发电机连接储能电容，所述储能电容通过能量回馈单元连接电网电源，所述管道分成并联的三路形成三路独立的发电系统，每路所述发电系统包括上管道，所述上管道连接三通管的进口，所述三通管的一个出口连接控制管道、另一个出口连接旁路管道，所述上管道上设置有第一截止阀、第一流量指示计、第一比例控制阀，所述控制管道上设置有第二截止阀、第二流量指示计、第二比例控制阀，所述旁路管道上设置有第三截止阀。阀。阀。


技术研发人员：石东哲
受保护的技术使用者：无锡市优利康电气有限公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/8/17