基于勢能的發電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于勢能的發電系統，尤其，涉及一種利用通過可再生能源發電源來生成的電力并以水的勢能為媒介的基于勢能的發電系統。
【背景技術】
[0002]一般地，對于不易貯存剩余能量的電力的貯存工具，以水為媒介并利用地形上的高低差，且每時間段利用有效的剩余電源來運行栗，由此將低處的水提到高處而貯存，當需要使用電力時，通過放水來運行放置在低處的渦輪機并獲得電力的水力(或小型水力)發電系統作為難以實現剩余能源的貯存的電力貯存工具來說是一種很實用的技術。
[0003]尤其，當每時間段的電力的需求和供給的差距大時，利用剩余的電力來驅動栗而使水具有高勢能之后，當產生合理需求時，通過排放高處的水而能夠在一段時間穩定地生產電力，在這一點上，與具有間歇的電力生產特點的可再生能源的結合性也非常優異。
[0004]但是，在水量豐富的地方具備具有適當的高低差的地形且適于(小型)水力發電的地皮并不多，而且，設置并運營可實現大容量電力生產的規模的(小型)水力發電系統時，因所產生的環境問題、根據居民接受程度的民怨，以及送電至遠離該合適的地皮的電力需求地點的問題等，因此，存在與其他發電系統(例:火力發電、復合發電系統等)相比其競爭力下降的缺點。
[0005]并且，在使具有低勢能的媒介(水)重新具有高勢能的過程中，由于利用必不可少的現有的栗來輸送必然會伴隨著損失，因此需要探索比利用現有的栗的勢能確保技術更有效且在成本方面低廉的方案。
[0006]另一方面，授權專利10-0699115號公開了水電發電系統及通過水電發電系統來生產電力的方法。
[0007]并且，授權專利10-0802800號公開了有效回收在利用燃料電池生成電能的過程中所產生的熱能并使用的燃料電池發電系統及其方法。
[0008]但是，通過所述發明無法解決所述問題，并且，至今沒有能夠解決所述問題的發電系統。
【發明內容】
[0009](一 )要解決的技術問題
[0010]本發明是為了解決所述問題而提出的，其目的在于提供一種基于勢能的發電系統，其通過利用非自然地形物，即利用規定高度以上的人工構造物(例如，高層建筑等)的勢能的發電系統，最小化因電力產生處與需求處間的遠距離所導致的損失。
[0011]并且，本發明的目的在于提供一種基于勢能的發電系統，其通過設置在第一貯存池的一側的燃料電池發電系統和設置在第二貯存池的一側的電解裝置的組合，相對于利用現有栗的水的勢能施加方式，進行更有效的利用勢能的發電。
[0012](二)技術方案
[0013]為達到所述目的的本發明的基于勢能的發電系統，其包括:栗和第一貯存池，從可再生能源發電源或剩余電源接收電源，以使通過將地表面的水輸送至建筑物的上部而確保規定的勢能；小型水力發電單元，由小型水力發電渦輪機和第二發電機組成，降落所述第一貯存池的水，由此將勢能轉換為電力；第二貯存池，位于建筑物的地下以確保附加的勢能，且貯存經過所述小型水力發電渦輪機的水；電解裝置，對從所述小型水力發電單元產生的電力以及從所述可再生能源發電源或所述剩余電源接收的電力進行電解，以便確保用于小型水力發電的所述第二貯存池的貯存空間，且分別生產、分離出氫氣和氧氣；燃料電池發電單元，由設置在所述第一貯存池的一側的燃料電池、第一發電機組成，位于建筑物的上部并通過接收所述產生的氫氣來產生電力，將生產的副產物水貯存在所述第一貯存池中。
[0014]而且，本發明還包括:電力轉換器，接收外部電力(電網)或所述小型水力發電渦輪機的自主生產的電力并將其轉換為直流；輸送單元，其包括氫氣輸送管道和氧氣輸送管道，將所述生產的氫氣和氧氣分別輸送至所述燃料電池和氧氣貯罐。
[0015]優選地，本發明還包括供給管，從所述第一貯存池向所述小型水力發電單元供水，所述供給管包括用于調節落下水量的第二控制閥。
[0016]并且，優選地，用于向所述第一貯存池輸送、貯存水的栗的驅動電力，其適用熱電聯產剩余電源或可再生發電電力。
[0017]并且，優選地，通過所述燃料電池的發電來生產的電力耦合到電網并輸送，將副產物水貯存在所述第一貯存池中，從而以勢能的形式被貯存并應用。
[0018]而且，所述氫氣輸送管道以雙層管道的形狀組成，向所述雙層管道的內管充填氫氣，且向所述雙層管道的外管充填氮等惰性氣體，由此對爆炸率高的氫氣的輸送提供穩定性。
[0019]并且，本發明的基于勢能的發電系統在通過所述剩余電源和所述可再生能源的發電不理想且所述第二貯存池的貯存空間有效的情況下，從地上取水源向所述小型水力發電單元放水，此時，利用所產生的電力并通過所述電解裝置對所述第二貯存池的水進行電解，從而驅動設置在所述第一貯存池的所述燃料電池而生產電力，與此同時，可實現能夠確保所述第一貯存池的勢能的運轉。
[0020]而且，本發明的特征在于，所述可再生能源發電源用作將所述地上取水源輸送至第一貯存池的栗的動力，當貯存在所述第一貯存池的容量達到規定容量以上時，通過向設置在地上(或地下)的所述小型水力發電單元排放貯存的水，實現規定期間的可預測的電力生產，此時，所產生的電力的一部分根據各個貯存池的貯存余力等運作條件而耦合到電網并進行銷售，所述產生的電力的另外一部分對所述第二貯存池的水進行電解并將所產生的氫氣(燃料)供給至燃料電池，同時降落所述第一貯存池的水，由此確保發電時必不可少的第二貯存池的貯存能力。
[0021]而且，本發明的特征在于，對具有低勢能的所述第二貯存池的水進行電解，從而將液態水分離為氫氣和氧氣，當利用所述氣體比空氣輕的化學方面的特性，氫氣和氧氣在沒用另外的動力源的條件下也能夠容易地輸送至上部。
[0022]并且，在所述電解裝置中被電解后分離的氫氣通過所述氫氣輸送管道輸送至具有高勢能的所述第一貯存池，由此作為設置在所述第一貯存池的一側上的所述燃料電池的燃料而供給，在所述燃料電池中與空氣中的氧氣反應的氫氣被轉換成液態水而貯存在所述第一貯存池中，在所述過程中供給至所述燃料電池的氫氣通過電化學反應來生產電力，作為副產物與熱量一起生產液態水。
[0023]優選地，所述小型水力發電單元利用降落的水的勢能將產生的電力的一部分傳送至所述電網，且回收所述產生的電力的另外一部分并經過電力轉換而供給至所述電解裝置中以利用。
[0024]優選地，具備所述第二控制閥，以便根據所述第一貯存池或所述第二貯存池的有效貯存空間的確保與否，并通過直接從地上取水源向所述小型水力發電單元供水來實現勢能發電，或者將貯存在所述第一貯存池的水降落至所述小型水力發電單元來實現利用最大勢能的發電。
[0025]利用另外的所述氧氣輸送管道將由所述電解裝置電解而生成的氧氣貯存在所述氧氣貯罐中后以利用。
[0026](三)有益效果
[0027]如上組成的本發明利用可再生能源，在規定期間內可進行穩定的氫氣生產以及向燃料電池爐的燃料供給，由此具有很大程度地改善燃料電池用燃料(氫氣)供給中的可再生能源發電源的利用效用性的效果。
[0028]并且，本發明除了具有用于燃料電池發電的氫氣生產及供給的目的之外還提供利用勢能的進一步發電的多重發電功能，從而具有很大程度地改善整個系統的能量利用效率及其帶來的運營經濟效益的效果。
[0029]尤其，由于在大氣壓條件下氫氣比空氣輕很多，因此能夠無動力地輸送并達到任意的勢能，因而適用在與勢能的高度成比例的小型水力發電系統中，從而與利用現有栗的勢能確保工具相比，能夠很大程度地減小消耗動力的同時確保勢能，因而本發明能夠大幅提高通過小型水力發電的電力生產量，由此具有能夠大幅改善整個系統的運營經濟效益的效果。
【附圖說明】
[0030]圖1是示出本發明的基于勢能的發電系統的結構的圖。
[0031]圖2是示出本發明的氫氣輸送管道的結構的圖。
[0032]優選實施方式
[0033]下面參照附圖對本發明的優選實施例進行說明。
[0034]圖1是示出本發明的基于勢能的發電系統的結構的圖，圖2是示出本發明的氫氣輸送管道的結構的圖。
[0035]如圖1所示，本發明的基于勢能的發電系統包括:栗120和第一貯存池160，從可再生能源發電源或剩余電源接收電源，以使通過將地表面的水輸送至建筑物的上部來確保規定的勢能；小型水力發電單元500，由小型水力發電渦輪機170和第二發電機175組成，且通過降落所述第一貯存池160的水來將勢能轉換為電力；第二貯存池210，位于建筑物的地下以確保附加的勢能，且貯存經過所述小型水力發電渦輪機170的水；電解裝置200，對由所述小型水力發電單元500產生的電力以及從所述可再生能源發電源或所述剩余電源接收的電力進行電解，以便確保用于小型水力發電的所述第二貯存池210的貯存空間，且分別生產氫氣和氧氣并分離；燃料電池發電單元400，由設置在所述第一貯存池160 —側的燃料電池140、第一發電機145組成，且位于建筑物的上部并通過接收所述產生的氫氣來產生電力，并將以副產物形式產生的水貯存在所述第一貯存池160中。
[0036]而且，本發明還包括:電力轉換器180，接收外部電力(電網)或所述小型水力發電渦輪機170的自主生產的電力并將其轉換為直流；輸送單元300，其包括氫氣輸送管道600和氧氣輸送管道240，并且將生產的所述氫氣和氧氣分別輸送至所述燃料電池140和氧氣貯罐250。
[0037]優選地，本發明還包括供給管230，從所述第一貯存池160向所述小型水力發電單元500供水，所述供給管230包括用于調節落下水量的第二控制閥165。
[0038]并且，優選地，設置有用于從地上取水源100向所述第一貯存池160供水的栗120，且設置有用于調節這些水的供給量的第一控制閥110。
[0039]所述小型水力發電單元500的發電電力的一部分耦合到電網150并進行銷售。
[0040]補充說明如下。
[0041]所述氫氣輸送管道600設置在所述電解裝置200與