[发明专利]水下发电站、系统和方法

说明书

一种用于将流动水的动能转化为电的水下发电站(1)、方法以及系统，所述发电站包括：至少一个涡轮机容纳件(4)，所述涡轮机容纳件限定用于容纳涡轮机设备(23)的管道(400)；以及连接器件(24，241)，所述连接器件用于将所述涡轮机设备(23)附接在所述管道(400)中，其中，所述连接器件(24，241)包括至少一个可滑动连接至所述涡轮机容纳件(4)的构件(24)，以允许所述涡轮机设备(23)滑出、滑入所述涡轮机容纳件(4)或在所述涡轮机容纳件内滑动。

技术领域

本发明涉及水下发电站。更具体地，本发明涉及一种用于将流动水的动能转换成电的水下发电站。该发电站包括：至少一个涡轮机容纳件，其限定用于容纳涡轮机设备的管道；以及用于将涡轮机设备附接在管道中的连接器件。本发明进一步涉及一种包括该水下发电站的发电站系统，以及用于将该发电站的部件带入或带出该系统的方法。该发电站的部件可以被带入或带出该系统，或者涡轮机设备可以相对于涡轮机容纳件完全自动地或者通过来自船舶或来自远程位置的ROV的操作而滑动。

背景技术

通过相对于涡轮机容纳件(该涡轮机容纳件优选地成形为类似文丘里管道)滑动涡轮机设备，涡轮机可以定位在涡轮机容纳件的具有所需水速的部分中。根据本发明的水下发电站将在小潮和大潮情况下同样工作良好，因为涡轮机设备可以被构造为自动寻找用于可能的最佳电力生产的最优水速，如下文将说明的。

水下发电站由于其灵活的设计和可扩展性而具有独特性，并且其可以模块化构建或者构建为大型整体式结构(solid structure)，该大型整体式结构可以被构造为漂浮至某一位置，在该位置处该大型整体式结构通过直接在其位置上减少浮力而置于海底上。

在过去几十年中，世界人口急剧增加。人口的这种增加以及许多地区生活水平的强劲增加导致了能源消耗的增长。

在2015年巴黎气候变化会议之后，各方的目标是尽快达到温室气体排放的全球峰值，并且186个国家的政府已承诺制定他们将削减其排放的量的目标。因此，该会议象征着国际气候合作的一个主要转折点。

因此，存在对可再生能源的迫切需求，例如来自使用时不耗尽的来源的能量，比如，风、水或太阳能。然而，从风中获取的能量需要陆地或海上的主要风电场或风电园。这种风电场可能由数百个单独的风涡轮机组成，并且可能覆盖几十平方公里的延伸区域。因此，至少对于一些人来说，风电场可能为可视污染和/或可听污染。虽然用于电能的自供给的太阳能板可以结合在现有建筑物中，但是设计用于向社区产生电的太阳能发电站具有相同的缺点。

风电场和太阳能发电站的主要缺点是它们分别依靠风和太阳(来自太阳的辐射)来产生能量。

从水(比如例如海流)获取能量相比于从其他可再生能量来源(比如风和太阳)获取能量具有若干优点。海流可以是相对恒定的，并因此独立于天气条件的变化而提供可靠的能量来源。可以通过不会表现为任何可视污染的水下发电站来获取能量。与风相比，从水中获取能量的另一个主要优点是水的密度约为空气的密度的832倍，从而导致用于相似功率输出的涡轮机叶片直径减小。

公开文件US2012/189448A1公开了一种错流轮机。该错流轮机在底座和与至少一个发电机连接的一系列涡轮级之间包括导向块，该导向块可移动地附接至涡轮机的较低级并安置在底座上。该导向块包括端部紧固至底座的导引缆线的卷绕器。

专利公开US 8,120,197 B2公开了一种用于产生电的水力涡轮机。该水利涡轮机包括定位在两个工字梁之间的水力涡轮机组件的阵列，所述工字梁被打入到流动水系统的基床中。每个水力涡轮机组件包括模块化箱形壳体，其具有用于加速通过其中的水的流动的入口和出口。涡轮机具有围绕其周缘定位的环形齿轮，其与多个发电机机械连通，发电机用于将流动水的动能转换成电。接收装置定位并附接至壳体的入口和出口，用于在每个水力涡轮机组件的吼道部段中收集、集中、导向和加速通过涡轮机的水。每个箱形模块化壳体与其它壳体通过互锁配合表面在结构上连通。