本發(fā)明屬于水力發(fā)電領域，具體地說是圍欄型流動水發(fā)連續(xù)電系統(tǒng)和設備。

背景技術：

1、隨著全球能源需求的不斷增長和環(huán)境問題的日益嚴峻，尋找可持續(xù)、環(huán)保的能源解決方案變得尤為重要，水力發(fā)電作為一種成熟的可再生能源技術，因其清潔、穩(wěn)定的特性而受到廣泛關注。然而，傳統(tǒng)的水力發(fā)電方式通常依賴于大型水壩和水庫，這種模式存在一些不可忽視的問題，環(huán)境影響：大壩的建設往往會對河流生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，影響魚類洄游，改變自然水流模式，甚至導致土地淹沒，能源浪費，傳統(tǒng)水力發(fā)電通常只在河流的特定段落進行，而河流的大部分能量并未得到有效利用，地理限制，大型水電站的建設需要特定的地理條件，如河流的落差和流量，這限制了水力發(fā)電在全球的普及和應用。

2、為此，本領域技術人員提出了圍欄型流動水發(fā)連續(xù)電系統(tǒng)來解決背景技術提出的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供圍欄型流動水發(fā)連續(xù)電系統(tǒng)和設備，以解決現(xiàn)有技術中存在的問題。

2、圍欄型流動水發(fā)連續(xù)電系統(tǒng)，包括底板模塊，由鋼筋混凝土預制而成，用于安置于水底并保持水平，設計為長方形板狀結構，具有足夠的重量和尺寸以確保在水流中的穩(wěn)定性，底板模塊是整個發(fā)電系統(tǒng)的基礎，為發(fā)電樁提供穩(wěn)固的支撐平臺；

3、發(fā)電樁模塊，包括立軸、水輪機、發(fā)電機和電纜組成，立軸與底板垂直安裝并通過法蘭座緊固連接；

4、控制模塊，用于調控發(fā)電的技術參數，優(yōu)化發(fā)電效率，實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，并與電網進行智能交互；

5、圍欄模塊，用于保護發(fā)電設備并防止人和動物接觸，設計為高出水面的堅固結構，圍繞發(fā)電區(qū)域設置，以防止人員、動物和漂浮物靠近發(fā)電設備，確保安全；

6、輔助設備模塊，包括避雷針和遮陽雨帽，避雷針用于保護發(fā)電設備免受雷擊損害，而遮陽雨帽則安裝在發(fā)電樁的頂端，用以防護發(fā)電設備免受惡劣天氣的影響；

7、輸出模塊，包括高架線路設置，沿江河水岸排列，以并聯(lián)的方式接納各個發(fā)電樁發(fā)的電，通過高壓輸電線路將電能送至電網，確保電能的高效傳輸和供應。

8、優(yōu)選的，所述底板模塊的長度方向與水的流向一致，底板上設有預留安裝螺栓的孔，用于安裝法蘭座，所述底板模塊設計有水動力學優(yōu)化的外形，以減少水流阻力并提高水輪機的效率，其外形設計依據以下算法公式其中cd為底板的阻力系數，ρ為水的密度，v為水流速度，cl為升力系數，af為底板迎水面積，所述發(fā)電樁模塊中的水輪機通過耐水蝕軸承套裝在立軸上，能夠繞立軸旋轉，進而推動發(fā)電機旋轉發(fā)電；

9、所述控制模塊能夠通過電纜線附加的控制線纜調控發(fā)動機的技術參數，以及向外輸電，其調控算法基于以下公式，popt＝f(pcurrent,vgrid,θ)，popt為優(yōu)化后的功率輸出，pcurrent為當前功率輸出，vgrid為電網電壓，θ為功率因數角，f為調控函數。

10、優(yōu)選的，所述輔助設備模塊中的遮陽雨帽為塑膠罩狀制品，扣裝在發(fā)電樁的頂端，用以防護發(fā)電設備，其防護效果通過以下算法公式進行評估，eprotection＝cmaterial×aexposed×tduration，其中eprotection為防護效果，cmaterial為材料的防護系數，aexposed為暴露面積，tduration為暴露時間。

11、優(yōu)選的，所述輸出模塊的高架線路設置沿江河水岸排列，以并聯(lián)的方式接納各個發(fā)電樁發(fā)的電，其并聯(lián)效率通過以下算法公式進行優(yōu)化,其中ηparallel為并聯(lián)后的總效率，ηi為第i個發(fā)電樁的效率，n為發(fā)電樁的數量。

12、優(yōu)選的，所述發(fā)電樁模塊的數量為偶數，且每一對水輪機的旋轉方向相反，以平衡反作用力，保持底板座的穩(wěn)定，其平衡算法通過以下公式進行，fnet為凈反作用力,fi,l為第i對左側水輪機的反作用力,fi,r為第i對右側水輪機的反作用力,n為發(fā)電樁的數量。

13、優(yōu)選的，所述控制模塊包括用于實時監(jiān)控和調整水輪機運行狀態(tài)的算法，以優(yōu)化發(fā)電效率和設備壽命,具體算法如下，optimal?speed＝argmaxv(ηturbine(v)×pwater(v))，其中optimal?speed為水輪機的最優(yōu)轉速，ηturbine(v)為水輪機在速度v時的效率，pwater(v)為水輪機在速度v時的功率輸出，argmaxv表示尋找使括號內表達式最大化的v值。

14、優(yōu)選的，所述控制模塊還包括用于預測水流速度變化的算法，以適應可能的環(huán)境變化，具體算法公式如下，vpredicted＝vcurrent+δv×(1-e-k×δt)，其中vpredicted為預測的水流速度，vcurrent為當前的水流速度，δv為速度變化量，k為環(huán)境變化的速率常數，δt為時間間隔，e為自然對數的底數。

15、優(yōu)選的，所述控制模塊還包括用于計算和優(yōu)化發(fā)電樁布局的算法，以最大化整體發(fā)電效率，具有布局算法參照ptotal為系統(tǒng)的總功率輸出，ηturbine,i為第i個水輪機的效率，pwater,i為第i個水輪機的功率輸出，n為水輪機的總數。

16、優(yōu)選的，所述控制模塊還參照如下算法公式用于評估和調整發(fā)電系統(tǒng)維護計劃的算法，以最小化維護成本并最大化系統(tǒng)可用性，具體為，

17、其中cmaintenance為總維護成本，creplace,i為第i個組件的更換成本，f(failure_ratei)為第i個組件的故障率函數,cinspection為定期檢查的成本,n為組件的總數，所述控制模塊還包括用于優(yōu)化發(fā)電效率的自適應算法，以適應不斷變化的水流條件,算法公式為ηoptimized＝ηcurrent+α×(ηtarget-ηcurrent)，其中ηoptimized為優(yōu)化后的效率，ηcurrent為當前效率，ηtarget為目標效率，α為學習率，用于調整優(yōu)化速度。

18、優(yōu)選的，圍欄型流動水發(fā)連續(xù)電系統(tǒng)和設備，利用大江大河和人工運河的航道兩側流動水來實施晝夜發(fā)連續(xù)電，發(fā)電設備分散置于航道兩側流動水里，用圍欄圈起來，是微型無壩水電站，利用不通航的江河流動水安裝圍欄型底板插樁潛水或插水發(fā)電設備實施發(fā)連續(xù)電，利用季節(jié)性河流豐水期的流動水安裝圍欄型底板插樁潛水或插水發(fā)電設備，實施季節(jié)性晝夜發(fā)連續(xù)電，北方流動水類型和場景都與南方相反，冬季采用冰板頂板式的插水發(fā)電設備，透冰入水實施冬季晝夜發(fā)連續(xù)電，冬季冰上用的發(fā)電樁，叫作插水發(fā)電樁，它是無座插水式；就是冰面打洞，發(fā)電樁穿過冰洞插入水中，發(fā)電樁的安裝發(fā)電機的一端留在冰面之上，套上法蘭盤，澆水凍牢，也就是發(fā)電樁是用冰板層當作依靠和抓手，植于其中，就像種上牙一樣，種植在上牙床內，夏季換用圍欄型底板插樁潛水發(fā)電設備實施晝夜發(fā)連續(xù)電，對于淺海近岸的流動水，必須制作大型漂浮平臺，進行插水型手性發(fā)電樁發(fā)電，就是利用水平流向的洋流之水的流動實施晝夜發(fā)連續(xù)電，北方冬季領海的冰板層，采用冰板頂板式的透冰入水晝夜發(fā)連續(xù)電。

19、通過上述技術方案，

20、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

21、1、本發(fā)明的水力發(fā)電系統(tǒng)采用無需大型水壩的分布式設計，顯著減少了對河流生態(tài)系統(tǒng)的干擾。與傳統(tǒng)的水力發(fā)電方式相比，本系統(tǒng)對河流的自然流動和周邊環(huán)境的影響微乎其微，有助于保護生物多樣性和水體自然凈化功能。此外，系統(tǒng)在安裝和運行過程中對土地資源的占用極小，進一步降低了對環(huán)境的負面影響。

22、2、本發(fā)明通過智能控制模塊和優(yōu)化的硬件設計，本系統(tǒng)能夠根據實時水文數據自動調整發(fā)電參數，實現(xiàn)高效的能量轉換和發(fā)電效率。模塊化的設計使得系統(tǒng)可以根據具體的河流條件靈活配置，減少了不必要的過度設計，從而降低了建設和運營成本，此外，系統(tǒng)的維護和升級更加簡便，有助于延長設備的使用壽命，進一步提升了整體的成本效益。

23、3、本發(fā)明通過本發(fā)明的系統(tǒng)能夠部署在多種水文條件下，包括大江大河、人工運河、季節(jié)性河流以及沿海區(qū)域，極大地擴展了可利用的水資源范圍，智能控制模塊能夠實時響應電網需求變化，通過精細調控各個發(fā)電樁的輸出，實現(xiàn)與電網的高效協(xié)同，提高了能源供應的穩(wěn)定性，同時，系統(tǒng)的分布式特性也增強了其對單一故障點的抵抗力，降低了因局部問題導致的整個電網供電中斷的風險，從而提升了能源供應的可靠性和靈活性。