一种管道式水力循环发电站
技术领域 一种管道式水力循环发电站，属能源领域的水力发电部分的新技术、新方法和新产品。
技术背景 据本人所知，目前国内外水力发电技术不外包括坝后式、引水式、蓄能式，这些水力发电技术需要具备相应的水流落差才能实现，而且使用的都是传统的水轮发电机，浪费和破坏了大量的水能量和水资源；另外，目前传统的各种能源机械动力发电机及发电机组，是一种十分耗能又不环保的产品，管道式水力循环发电站和发电机组的发电技术，补充了上述发电模式的不足。
发明内容本人发明的“一种管道式水力循环发电站”(以下称本发电系统)，主要解决下列三大课题：1运用管道真空虹吸流集群发电技术，解决、改变水力发电必需建坝及具备水流落差的课题；2、运用低力能做功的水轮发电机集群发电技术，充分利用了水力能，解决水力发电必需依赖、浪费大量水资源，必需改变、破坏大量水资源生态环境的课题；3、利用真空流体力学原理，使在水力发电中有效地驱离了空气流体对水流的阻力，解决了水力发电中水流与空气流混流产生的巨大综合阻力造成水头大量损失的课题。
本发电系统是人类首次运用低动力能做功的管道流水式水轮发电机和虹吸原理共同实现管道真空虹吸流循环集群发电的技术。
一、本发电系统的技术原理：本发电系统是一种以真空虹吸流力能使管道式水力发电机集群式发电的管道式水力循环发电系统。它主要是运用管道水的虹吸原理，在外电能的作用下，利用强大的管道真空虹吸流力能，实现真空管道水力循环发电。其三个核心技术原理是：(一)全部使用一种新型低动力能做功的管道流水式水轮发电机，使N台管道流水式水轮发电机同时集群发电，它充分利用和节省了大量流水力能(本发电设备另行申请保护)；(二)科学地应用了真空虹吸流体力学，解决了流水阻力使流水力能得到成倍利用；(三)循环发电技术。上述三个技术的综合应用和发电，解决了传统水力发电技术的不足；它实现了“用较小的动力能产生出更大的动力能”的事实，改写了“能量转换守恒定律”绝对性的历史。
本发电系统在外电能的作用下，抽水池中的抽水泵机做功，将水抽提至相应设计高度的高位水塔中，并让平稳后的水自流进经真空技术处理过的真空发电管道中，使安装在里面的N台管道流水式水轮发电机同时发电，发电尾水流入抽水池中循环使用，或者将管道出水管口与抽水泵机的吸程管口密封连接循环使用，或者排出低洼处(三种尾水处理方法)，实现循环发电；本发电系统发出的电能经合并、稳压、分流后，将一部分电能输出待用或并网，另一部分电能送往电动抽水泵机的供电管理系统与之合并后，适时切断外来电源，本发电系统开始单一使用系统自产的电能，本发电系统进入正常的自我循环发电运行。
二、本发电系统的主体结构：它由管道(含提水管道和发电管道)、管道流水式水轮发电机、抽水泵机、抽水池、高位水塔、进水口开关阀门、出水口开关阀门、可关闭的充灌水口和电能管理等部分组成，其结构是：抽水泵机安装在抽水池中，扬程管口、提水管道与长形(便于塔内的水有个平稳过程)高位水塔连接，水塔再与安装发电机的充满水的真空发电管道进水口相接，真空管道出水口接入抽水池或与抽水泵机的吸程管口密封连接或接出低洼处排出，它与电能管理部分共同组成了一个绝对真空的管道式水力循环发电系统。
它们的工作流程是：外来电能(抽水泵)→真空虹吸流力能(真空管道)→机械动力能(流水式水轮机)→电能(发电机)→电能管理→一部分输往抽水泵机供电管理站，一部分输出待用或并网。
三、本发电系统各组成部分的功能：
1、管道、管道流水式水轮发电机：这是本发电系统在水动力能转变为机械动力能发电的功能部分。管道(含提水管道和发电管道)，发电管道是水循环通过并发电的地方，建造时务必按虹吸原理要求；发电管道进水口处和出水口处设开关阀门，在发电管道进水管口外若干的距离处(要高于进水水源面)设置真空充灌水装置，并将其充贯满水，确保其密封和绝对真空，发电管道的进水管口与出水管口要保持一定的海拔距离并固定不变，发电管道或高或低或长或短的放置不拘，可按项目具体个案确定，有时可建很长很长；管道流水式水轮发电机，是本发电系统的专用发电机，水轮机的管径与管道的管径及抽水泵机的管径要等大，要求管道内的水流速至少要大于等于2m/s，流速越大越好，N台管道流水式水轮发电机按设计的间隔排列安装在发电管道内；另外，发电机选用水下防水型220-380伏发电机，也可使用低压发电机；本发电系统也可选用其他适用的管道流水式水轮机发电机。
2、抽水泵机：这是让电动力能转化为流水动力能的功能部分。在开口式结构上的功用：它下接抽水池，将水抽提至高位水塔内并让水自流进真空发电管道，使管道产生强大的真空虹吸流力能，实现真空管道水力循环流动；它在密封式结构上的功用：抽水泵机经改装后，安装在连环管道上，一般一个发电管道结构只装一个(大型组合可安装两个以上，视具体设计需要而定)，抽水泵机在电能作用下，抽水泵机的扬程力能和吸程力能共同使管道内的水产生管道虹吸原理效应，实现管道真空虹吸流循环流动。
3、电能管理：这是本发电系统的电能管理部分。它由外来电能、变电站以及电能的合并、稳压、分流、开关、电能并网等组成，负责本发电系统的供电正常和正常发电，以及其它电能的管理及调配，确保本发电系统整体安全运行。
4、其它组成部分：抽水池、高位水塔、进水口开关阀门、出水口开关阀门、可关闭的充灌水口等都是本发电系统不可缺少的重要组成部分。
5、本发电系统的优势：使用本发电系统循环发电，不需建坝，不需增加耗水，发电后不需再增加电量，只要一次性按要求准备足水量和灌满水，本发电系统就可循环发电使用，不受季节影响(可24小时连续发电)，不论是海水还是淡水，只要有一定水源和电源地方就可建设安装使用。本发电装系统可建成大水力循环发电站工程进行发电使用。可见，本发电系统是一种易上马、易生产、成本低、环保节能、可持续发展、经济效果显著的优秀技术工程。
附图说明 本发电系统通常有两种结构形式和方法的附图说明：
1、连接动力真空虹吸流循环型结构形式和方法(见图1)，附图说明：①为抽水泵机、②为发电管道、③为水轮发电机、④为外电能、⑤为输出电能、⑥为自发电能、⑦为充灌水口、⑧为提水管道、⑨为高位水塔；
2、无连接动力真空虹吸流循环型结构形式和方法(见图2)，附图说明：①为抽水泵机、②为发电管道、③为水轮发电机、④为外电能、⑤为输出电能、⑥为自发电能、⑦为充灌水口、⑧为提水管道、⑨为高位水塔、⑩为抽水池；
具体实施方式 根据本发电系统的结构方法及工作原理，在实施与应用本发电系统技术项目时，通常会有下列两种结构形式和方法：
一、连接动力真空虹吸流循环型结构形式和方法(见图1)：
就是管道不是连环连接的，它分开成抽水管道和发电管道，抽水管道下接抽水池中的抽水泵机的扬程管口，上接高位水塔，水塔再连接发电管道的进水管口；所谓“连接动力真空虹吸流循环型”，就是发电管道的进水管口在接牢高位水塔后，便在发电管道进水管口外若干米的距离处(要高于进水水源)设置真空灌水装置，并将发电管道灌满水，然后关闭充灌水口，使整个发电管道密封、真空，N台管道流水式水轮发电机安装在发电管道内，只要发电管道的进水管口与出水管口保持设计的海拔距离固定不变，发电管道或高或低或长或短的放置不拘，但发电管道的出水管口必须拉回抽水池与抽水泵机的吸程管口密封连接(这时注意，抽水泵机的抽水流量设置一定要大于发电管道的真空虹吸流流量)，实现循环发电。
这种结构形式和方法在流量确定前提下，它的发电动力能是不受抽水泵机动力能制约的。
二、无连接动力真空虹吸流循环型结构形式和方法(见图2)：
就是管道不是连环连接的，它分开成抽水管道和发电管道，抽水管道下接抽水池中的抽水泵机的扬程管口，上接高位水塔，水塔再连接发电管道的进水管口；所谓“无连接动力真空虹吸流循环型”，就是发电管道的进水管口在接牢高位水塔后，便在发电管道进水管口外若干米的距离处(要高于进水水源)设置真空灌水装置，并将发电管道灌满水，然后关闭充灌水口，使整个发电管道密封、真空，N台管道流水式水轮发电机安装在发电管道内，只要发电管道的进水管口与出水管口保持设计的海拔距离固定不变，发电管道或高或低或长或短的放置不拘，但发电管道的出水管口必须拉回抽水池中，让发电尾水回收实现循环发电使用。
这种结构形式和方法在流量确定前提下，它的发电动力能是不受抽水泵机动力能制约的，它可回收尾水循环使用，是最优的结构形式和方法。
举例如下：建造一个装机7200kw的管道式水力循环发电站，其技术原理与方法如上文(见图2)。
项目选用600S47型抽水泵5台组合提水，扬程40m，总流量(3600X5＝18000m3/h)5m3/s，总耗电功率(560kwX5台)2800kw；发电管道选用1.2m口径管道；40m高位水塔，对发电管道低端产生强大的牵引力，造成真空管道产生巨大的真空虹吸流力能，为了让发电管道流量与抽水管道的流量一致，发电管道的流速须稳定在4.42m/s，因此发电管道要安装155台以上的水轮发电机以产生相应的阻力。
按5m3/s的流量、4.42m/s的流速和1.13平方米的水流截面，使用本系统专用管道式发电机可产生功率65kw/台以上。
所以，本发电站的实际装机容量为：
(65kwX155台)-(560kwX5台)＝7275kw。
从上例可见：(1)、在实际应用本系统发电时，如更科学的配置，还将产生更大的单位能量；(2)、本发电系统的核心技术原理与传统水力发电技术是无可比拟的，如：两种水轮发电机的能量利用率和损耗率无法比，“真空虹吸流”与“重力流”的能量利用率和损耗率无法比；(3)、如果假设，同时再增加5台同样的抽水泵共10台，即“(560kwX10台)”，成倍增加了流量、流速和流截面，但还按原“(65kwX155台)”的装机算，那么，实际装机容量还有：(65kwX155台)-(560kwX10台)＝4475kw，即便假设，按“(40kwX100台)”的装机算，减少了应装机近半的能量，扣除(560kwX5台)后，还有1200kw；(4)、应用“真空虹吸流踪合发电”应该是水力发电领域一个新亮点。p
这两种结构形式和方法，均可在野外建设成大型水力发电工程。