CN103595337B - 具有抽水储能的太阳能电站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有抽水储能的太阳能电站,包括:若干太阳能电池板,用于将太阳能转换成电能;逆变器,连接各阵列的太阳能电池板,接受电网调度并可直接向电网输送电能;所述的太阳能电池板还通过逆变器连接控制器,控制器接受电网控制交流电机启停,交流电动机连接水泵,由水泵将低位的封闭式蓄水池水送到高位水堡,高位水堡通过管线连接水力发电机,水力发电机连接到电网。太阳能电池板阵列利用白天的充足太阳能,根据电网调度,一方面通过逆变器向电网输送电力,另一方面通过交流电机带动水泵,将水从低位水库输送到高位水库,从而将太阳能转化为水的势能存储起来。

Description

具有抽水储能的太阳能电站
技术领域
本发明涉及一种太阳能储能装置,尤其涉及一种具有抽水储能的太阳能电站。
背景技术
长期以来,为了满足电力负荷的要求,电力部门不得不根据最大负荷要求建设发电能力。这一方面造成了大量发电能力的过剩和浪费,另一方面,电力部门又不得不常常在用电高峰时段限制用电。因此迫切需要经济、可靠、高效的电力储能系统与之相配套。更为重要的是,电力储能系统是目前制约可再生能源大规模利用的最重要瓶颈之一。目前主要的可再生能源,如风能、太阳能、潮汐能等,均是间歇式能源,如何利用储能技术将这些间歇式能源“拼接”起来,是提高可再生能源比例必须解决的问题。同时,电力储能系统还是分布式能源系统的关键技术。分布式能源系统采用大量小型分布式电力系统代替常规大型集中式电力系统,具有能源综合利用、热效率高、低污染等优点。但同时由于线路、运行等原因造成的系统故障率会高于常规大型集中式电力系统。并且,由于系统的容量较小,系统负荷的波动也将大幅增加。因此,采用电力储能系统作为负荷平衡装置和备用电源是分布式能源系统必须考虑的措施。
新能源要同时符合两个条件:一是蕴藏丰富不会枯竭;二是安全、干净,不会威胁人类和破坏环境。太阳能作为一种干净的可再生的新能源,越来越受到人们的青睐,在人们生活、工作中有广泛的作用,其用途之一就是将太阳能转换为电能。
照射在地球上的太阳能非常巨大,大约40分钟照射在地球上的太阳能,足以供全球人类一年能量的消费。可以说,太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净,不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。
太阳能的不足之处是:①照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积;②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。要使太阳能发电真正达到实用水平,一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本,二是要实现太阳能发电同电网联网。
为解决太阳能的时间性限制和输出不稳定的问题,电力储能系统的构建尤为重要。目前已有电力储能技术包括抽水储能、压缩空气储能、蓄电池、超导磁能、飞轮和电容等。但由于容量、储能周期、能量密度、充放电效率、寿命、运行费用、环保等原因,目前已在大型商业系统中运行的只有抽水储能和压缩空气储能两种。抽水储能系统具有技术成熟、效率高、容量大、储能周期不受限制等优点,是目前广泛使用的电力储能系统。
发明内容
本发明为解决太阳能间歇性出现,大量太阳能得不到利用的问题,提供了一种抽水储能式太阳能电站,利用白天的充足太阳能通过水泵将水从低位的封闭式蓄水池送到高位水堡,从而将太阳能转化为水的势能存储起来,在夜间无法使用太阳能时,水从高位水堡排放至低位封闭式蓄水池驱动水力发电机发电。提高太阳能的利用率。本发明通过下述技术方案得以解决:
一种抽水储能式太阳能电站,包括:若干太阳能电池板,用于将太阳能转换成电能;逆变器,连接各阵列的太阳能电池板,接受电网调度并可直接向电网输送电能;所述的太阳能电池板还通过逆变器连接控制器,控制器接受电网控制交流电机启停,交流电动机连接水泵,由水泵将低位的封闭式蓄水池水送到高位水堡,高位水堡通过管线连接水力发电机,水力发电机连接到电网。太阳能电池板阵列利用白天的充足太阳能,根据电网调度,一方面通过逆变器向电网输送电力,另一方面通过交流电机带动水泵,将水从低位水库输送到高位水库,从而将太阳能转化为水的势能存储起来;在无太阳能时,根据电网电力需求及电力调度指令,将水从高位水堡排放至低位封闭式蓄水池驱动水力发电机向电网发电。
针对以上技术方案的进一步改进,所述的太阳能电池板呈分布式阵列排列,每一阵列的太阳能电池板通过逆变器连接到一个控制器,控制器由电网电力调度控制是否启停交流电动机,每一个交流电机连接到一个水泵。分布式阵列排列的太阳能电池板数量和位置可以根据实际需要安排,并保证交流电机和水泵的正常工作,各阵列出现故障时可以单独检修,不影响其他阵列的作业。
针对以上技术方案的进一步改进,所述的太阳能电池板呈分布式阵列排列,每一阵列的太阳能电池板连接到一个逆变器,每一个逆变器接受电网调度并向电网输送电能。分布式阵列排列的太阳能电池板数量和位置可以根据实际需要安排,各阵列出现故障时可以单独检修,不影响其他阵列的作业。
针对以上技术方案的进一步改进,所述的交流电机的电压为380V。
针对以上技术方案的进一步改进,每一阵列的太阳能电池板输出功率为200KW或以上。
针对以上技术方案的进一步改进,所述的高位水堡还连接有水轮机。水轮机将水流的能量转换为旋转机械能。
针对以上技术方案的进一步改进,所述的水轮机与水力发电机的传动轴固接。由水轮机带动水力发电机发电。
针对以上技术方案的进一步改进,所述的低位蓄水池为封闭式蓄水池。封闭式蓄水池具有防冻保温功效,保温防冻层厚度设计要根据当地气候情况和最大冻土层深度确定,保证池水不发生结冰和冻胀破坏,从而保证太阳能抽水储能系统的正常工作。
本发明的有益效果是:
利用白天的充足太阳能既可以通过逆变器实时送到电网,也可以通过水泵将水从低位水库送到高位水库,从而将太阳能转化为水的势能存储起来,在夜间无法使用太阳能时,水从高位水库排放至低位水库驱动水力发电机发电。节能环保,储能周期不受限制;有效提高太阳能的利用率,使太阳能发电的输出功率稳定可控,;单位太阳能电池板阵列发生故障,可以单独检修排查,不影响电站整体的正常工作。
附图说明
图1为本发明整体工作流程图;
图2为本发明水塔结构示意图;
图3为本发明太阳能电站图示;
其中:1-封闭式低位蓄水池,2a-水泵,2b-水泵,2c-水泵,2d-水泵,3-水力发电机,4-高位水堡。
具体实施方式
下面以四组太阳能电池板阵列为例,结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述:
参见图1,一种具有抽水储能的太阳能电站,包括:若干太阳能电池板,用于将太阳能转换成电能;逆变器,连接各阵列的太阳能电池板,接受电网调度并可直接向电网输送电能;所述的太阳能电池板还通过逆变器和控制器连接交流电机,控制器接受电网控制交流电机启停,交流电机连接水泵,由水泵连通低位蓄水池蓄水池1和高位水堡4,高位水堡4通过管线连接水力发电机3,水力发电机3连接到电网。所述的高位水堡4还连接有水轮机。水轮机将水流的能量转换为旋转机械能。所述的水轮机与水力发电机3的传动轴固接。由水轮机带动水力发电机3发电。所述的太阳能电池板呈分布式阵列排列,每一阵列的太阳能电池板通过逆变器和控制器连接交流电机,每一个交流电机连接到一个水泵。在本实施例中,如图2所示,由4个太阳能电池板阵列连接4个交流电机,驱动四个水泵2a、2b、2c、2d,分别将低位蓄水池1中的水抽入高位水堡4。为使水泵正常工作,所述的交流电机的电压为380V,因此,每一阵列的太阳能电池板输出功率为200KW或以上。分布式阵列排列的太阳能电池板数量和位置可以根据实际需要安排,并保证交流电机和水泵的正常工作,各阵列出现故障时可以单独检修,不影响其他阵列的作业。
本发明实施例的工作流程如图1所示,四个太阳能电池板阵列利用白天的充足太阳能,一方面通过逆变器向电网输送电力,另一方面通过四个交流电机驱动四个水泵,将水从低位蓄水池1输送到高位水堡4,从而将部分或全部太阳能转化为水的势能存储起来;在无太阳能时,还可以按照电网需求将水从高位水库排放至低位水库驱动水力发电机向电网发电。为电网提供可控和稳定的电力。
为适应各种不同环境的需要,本发明所述的蓄水池1为封闭式蓄水池。封闭式蓄水池具有防冻保温功效,保温防冻层厚度设计要根据当地气候情况和最大冻土层深度确定,保证池水不发生结冰和冻胀破坏,从而保证太阳能抽水储能系统的正常工作。
以上对本发明所提供的一种具有抽水储能的太阳能电站进行了详细介绍,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,例如附图中所给出的只是本实施例的一种情况。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种具有抽水储能的太阳能电站,包括:
若干太阳能电池板阵列,用于将太阳能转换成电能;
逆变器,连接各阵列的太阳能电池板,接受电网调度并可直接向电网输送电能;
其特征在于,所述太阳能电池板还通过逆变器连接控制器,控制器接受电网控制交流电机启停,交流电机连接水泵,由水泵连接高位水塔,所述的高位水塔包括低位蓄水池和高位水堡,高位水堡通过管线连接水力发电机,水力发电机连接到电网,接受电网调度并向电网输送电能;所述的太阳能电池板呈分布式阵列排列,每一阵列的太阳能电池板通过逆变器和控制器连接交流电机,每一个交流电机连接到一个水泵;所述的低位蓄水池为封闭式蓄水池。
2.根据权利要求1所述的具有抽水储能的太阳能电站,其特征在于:所述的交流电机的电压为380V。
3.根据权利要求1所述的具有抽水储能的太阳能电站,其特征在于:每一阵列的太阳能电池板输出功率为200KW以上,并连接到逆变器,通过逆变器接受电网调度并向电网输送电能。
4.根据权利要求1所述的具有抽水储能的太阳能电站,其特征在于:所述的高位水堡还连接有水轮机。
5.根据权利要求4所述的具有抽水储能的太阳能电站,其特征在于:所述的水轮机与水力发电机的传动轴固接。
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