储能水管-冲击式水轮机发电系统设计及发电效益分析

发布时间：2021-09-01 01:24

　　为充分利用高层建筑物内部的水能包括生活污水及高层建筑物顶楼雨水,可将其转化为电能。由此设计的储能水管-冲击式水轮机装置即通过冲击式水轮机和发电机将高层建筑物内部储存的生活污水及雨水的势能转变为可供使用的电能,并通过建立单户用水模拟模型,设置储能水管对30、100层建筑进行发电模拟。模拟结果表明,储能水管-冲击式水轮机发电具有很好的发电效益和节能减排社会效益,获得了日发电过程中冲击式水轮机的水头变换和启停特性,为该系统中冲击式水轮机的个性设计提供了依据。 

【文章来源】：水电能源科学. 2020,38(10)北大核心

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

整体装置结构示意图

根据5种用水行为的假设得到所有楼层的用水量情况并进行实时模拟，图2为所有楼层中随机4户的用水情况。由图2可知，这4个家庭用水随机性较大，均为离散分开的。发电功率根据排水储能水管的流量和实时水位计算，即：

根据模拟的居民用水情况，分别模拟了30、100层高层建筑物，储能水管的实时水位和发电，见图3。由图3可知，当水位到达上横线H2时，开始发电，降到下横线水位H1时停止发电，如30层楼H2=60m时开始发电，到底H1=12 m时停止发电；100层楼H2=200 m时开始发电，到底H1=12m时停止发电。由此可看出，每日机组启停3次，发电时间约10h。由图3可知：(1)30层楼（高层建筑）。发电水头变幅为12～75m，实时发电功率P为0～0.62kW；进行多次模拟日发电量为4.80～5.62kW·h，以5kW·h计算年发电量为1 825kW·h，按0.5元/（kW·h）进行费用计算，1年可收益912.5元。(2)100层楼（超高层建筑）。发电水头变幅为12～220 m，实时发电功率P为0～7kW；进行多次模拟日发电量为62.28～66.56kW·h，以65kW·h计算年发电量，年发电量为23 725 kW·h，按0.5元/（kW·h）进行费用计算，1年可收益11 862.5元。每节约1kW·h电，就相应节约了0.4kg标准煤，同时减少污染排放0.272kg碳粉尘、0.997kg二氧化碳、0.03kg二氧化硫、0.015kg氮氧化物。可见储能水管的推广应用，具有巨大的节能减排的效应。

【参考文献】：
期刊论文
[1]利用下水道处理水发电[J]. 张肇富.  节能. 1994(07)



本文编号：3376002