浮管式水力發電機

浮管式水力發電機是不需攔水築壩，直接利用江河、洋流、潮汐自然之流水動力，通過懸浮在水中的管狀提速裝置，加快進入機內自然流水的速度，衝擊水輪機、帶動發電機，發出較高效率電能的最新型平流水發電裝置。

基本介紹

• 中文名：浮管式水力發電機
• 類型：發電裝置
• 動力來源：江河、洋流、潮汐自然之流水動力
• 領域：能源、物理

特點

由於機內水流速度倍增，使水電轉化能力大幅提升。不但讓製造成本明顯降低，綜合性價比顯著提高，而且可利用的流水資源由此變得非常豐富。其綜合性價比、可利用水力資源量、廣泛的實用性等優勢。是僅利用平流水原始狀態的動能進行發電；及半浮於水面上的，仿古支架式水車型平流水發電機不可比擬的。浮管式水力發電機的出現，將使僅用傳統技術難以利用的水力資源，儘快實現有效發電；使按傳統利用方式，逐漸匱乏的水力資源和日趨突出的環境之爭，將不再困擾水電事業的發展。

1、提速技術突破使發電效率提高，可利用江河、洋流變得非常豐富，性價比顯著，更受市場青睞；徹底顛覆了僅停留在利用原始流速的，支架式仿古水車型平流水發電機的設計；
2、親自然不築壩，不改變生態環境，裝機容量可從百瓦至兆瓦數量級；
3、浮管管狀提速裝置將效率提升、安裝支撐、基本懸浮等功能融為一體，使整機實現協調、高效、緊湊、經濟的綜合功能結構。
4、型腔設定水流的調節門、導水機構等，調節收水範圍和衝擊角度，在水流速變化時，保證水輪機發電機的發電質量相對穩定；
5、整機採用金屬、新型高分子功能材料複合構成，比重輕、可在水中自主懸浮於需要安裝的位置，裝載成本低，適合高效模組化標準化批量生產，性價比顯著；
6、發泡加固材料的運用，既能保證型腔的浮力恰當，又能保證整體裝置更加安全可靠；
7、方便的標準化連線形式為今後單台發電，或多台集成為大小電站提供可能；便於運輸、安裝、維修；
8、採用全型腔CFD數值模擬解析資料，並以類似流道模型試驗驗證的手段，為浮管式水力發電機的最佳化設計節省工期和費用，為下一步大型機開發積累寶貴的經驗；
9、構建類似流道模型試驗場，建立完善平流水發電機水下測試體系；
10、建發電站時間短，收回投資速度快，實現社會經濟效益非常顯著；
11、永磁傳動技術和仿生技術等現代技術的綜合運用使其更加協調高效。

產生背景

水能是人類可利用的最古老的可再生能源之一。從流水中獲取能源發電的方式很多，有大壩式、引水式、潮汐等水電站，浮船、浮筒、波浪式發電機等等。已建電站大多屬於利用天然落差和流量，修建的大壩式電站。我國經三次大的水力資源全國性普查，水能資源理論蘊藏量694400MW，技術可開發的水能資源541640MW、經濟可開發的水能資源401795MW。到目前中國水電總裝機容量已達到2.3億千瓦，水電資源開發利用率提高到34%。但還有大量的水力資源靠傳統方式很難有效利用。水電事業的快速發展，為國民經濟和社會發展做出了重要貢獻，也帶動了裝備製造業的繁榮。然而社會經濟發展、能源需求飆升，繼續築霸建站經濟可開發水力資源有限；移民成本上升、自然生態改變、環境之爭等問題也日趨顯現。使傳統電站的發展逐漸陷入‘建’與‘停’的兩難。立足於自然水力資源的高效利用，迫切需要多種效率高、成本低、親自然的能源轉換方式。目前國內外已將目光轉向海洋水力資源，利用洋流、潮汐和波浪進行發電。

利用平流水原始流速發電的設備，在國內外也相繼出現。類似浮船、浮筒等半浮於水面上的，支架式仿古水車型發電裝置開始大量複製。國內在長江、黃河、都江堰等地都有過裝置安裝。但因其水流速要求高，發電量低，性價比、實用性都不甚理想，至今未見大範圍商品化推廣使用。既要保護自然環境，又要保證能源需求，還要有效利用更廣泛的可再生資源，必須著手真正的大系統的、效果卓越的原始初創項目。為此、有效利用可再生資源，研發更環保、高效、實用的新能源裝備，世界各國都為之趨之若鶩。

沈家同

2011年春節期間，沈家同與沈利川父子倆在閒聊中突發奇想，產生了浮管式水力發電機的原始創意。經不斷 探索、提煉、研發、改進、完善到目前已取得國家發明和實用新型專利二十多個，國際PCT一個。並帶領重慶同利實業有限公司研發團隊，開展了從水文資源調查，傳統水電、風電、光伏等性價、技術調查；積累了大量的相關技術與知識，對龐大的浮管式水力發電機原始初創項目，開展了全面、系統、深入的工作；經數百次的試驗、測試，將在2013年內，利用我國的江河，向社會展示這種環保、高效的最新綠色能源設備的適用效果；吸引大家共同參與、完善、發展這一中國人的原始初創。

基本原理

管狀收水器接收並採集大面積平流水，其動能、壓能、位能使進入的水流逐漸增壓提速，形成具有一定勢能的流水衝擊水輪機；錐形尾水管的恰當設定，使流經工作段的水流迅速擴散，前後段形成較大壓差，進一步促使工作段的流速大幅提高；從而使水輪機獲得較大的總機械能帶動發電機發電。可根據具體水流環境需要，製造各種規格單台使用，多台集成各種規模的發電站。

區別

1、浮管式水力發電機在江河、洋流水流速0.5m/s即可啟動發電；流速≥1m/s時，可實現良好的發電效果；流速≥1.5m/s時，效果十分理想；流速在2m/s時，性價比非常優秀。而以往其它形式的平流水發電裝置，基本需要流速在2m/s以上才可正常發電。

2、提速裝置使浮管式水力發電機獲得了動能、壓能、位能所形成的有一定勢能的總機械能，而以往其它形式的平流水發電裝置，只能獲得所涉水域的部分動能，所以前者和後者的發電效率根本就不是同一檔次。

3、浮管式水力發電機水力資源非常豐富。江河、洋流水流速在2m/s以下比2m/s以上的流水環境和持續時間，至少是數十比一；而只有高山峽谷的河流，或一般江河在洪峰時流速才超過2m/s。因此，以往其它形式的平流水發電裝置所需流水環境和持續時間並不豐富。（高山峽谷的河流大多比傳統水電站利用）

4、浮管式水力發電機設計科學緊湊。浮管管狀提速裝置將效率提升、水輪發電機安裝支撐、基本懸浮等功能融為一體，使整機實現協調、高效、緊湊、經濟的綜合功能結構。而其它形式的平流水發電裝置，則由立式或臥式水車形水輪、安裝支架、浮船浮筒、增速傳動、發電機等構成，設計呈原始、粗放、鬆散狀態；且只能獲得所涉水域的部分動能。因而，不可能實現市場起碼性價要求。

利用前景

1、對自然的親和不築壩，不破壞生態環境，建發電站時間短，實現社會經濟效益非常顯著。
2、可再生資源的循環利用減少環境污染，節約了大量水資源和土地資源，實現了循環經濟的再利用理念。
3、實現平流水發電設備以其自生效能走入市場，讓廣泛平緩的河流、洋流的滔滔流水產生豐富的清潔能源；
4、加強了國家能源安全。為斷流的江河從新回歸自然提供了條件。
5、讓窮山惡水和老少邊窮儘快換髮青春。
6、奠定了科學調整產業結構的基礎，為過剩的加工製造業注入新的活力。
7、點亮江河，美化環境，新形式亮麗的霓虹燈、航標燈、廣告業發展有了價廉物美的新能源。
8、提供新形式的“平戰結合、軍民融合”的應急裝備。
9、以水治水，靈活的新電力可促進提灌設施普遍發展，將增加南水北調、抗洪排澇、農業灌溉、治理荒漠減少霧霾、豐水期水資源儲備等有效解決手段。
10、水文資料查勘將增加以流速、流帶、延續周期狀態等新內容，將促進水文勘測技術的發展。
11、提供江河、地下水等環境的生物多樣性恢復技術基礎。
12、新增巨大的經濟規模，引發水力資源利用、水電技術的學術創新。
13、讓全社會共同完善並享用中國人的原始初創。毋庸置疑，隨著浮管式水力發電機的出現和認識；未來它將成為一顆促進新能源事業發展的閃亮明星。

豐富水資源

世界的流水資源非常豐富，我國的長江的水流量在世界河流中排第四，巴西的亞馬遜河水流量是長江的約七倍，非洲的剛果河也是長江的2-3倍；洋流資源至少是陸地流水資源總和的百倍以上；據中科院地理科學與資源研究所2007年《中國大百科全書·中國地理》記載：“中國河流總長度為42萬㎞。”現僅以載明的我國河流42萬㎞，的25%經濟價值較高的河段為為測算基礎，即為約10萬㎞；根據江河流速狀況河流頻寬度，每㎞裝機容量約1-10MW，其可利用河流的裝機容量不亞於傳統水電。