CN103956962A - 水库中建太阳能光伏电站与水力发电站成一体的供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水库中建太阳能光伏电站与水力发电站成一体的供电装置，属于清洁新能源应用技术领域。在水库中的浅水区的桩柱上安装太阳能电池甲，太阳光照射太阳能电池甲产生的电流通过导电线输入光伏控制器甲进行调整、从光伏控制器甲输出的电流通过导电线输入汇流器甲，从汇流器甲通过导电线输入汇流器乙，在水库中的深水区的船体上安装太阳能电池乙、太阳光照射太阳能电池乙产生的电流通过导电线输入光伏控制器乙进行调整、从光伏控制器乙输出的电流通过导电线输入汇流器丙，从汇流器丙输出的电流通过导电线输入汇流器乙，接着通过导电线输入逆变器、再接着输入配电间，从配电间输出的电流通过输电电缆、输电电塔输入供电网，向用电器供电。

Description

水库中建太阳能光伏电站与水力发电站成一体的供电装置

技术领域

本发明涉及水库中建太阳能光伏电站与水力发电站成一体的供电装置，属于清洁新能源应用技术领域。

背景技术

人类在地球上建造有许多的水库，水库的功能有：蓄水、防洪、灌溉农田、预防旱灾、提供淡水、养殖鱼虾、种植莲芹、水力发电、旅游航运等。中国的著名水库有：十三陵水库、丹江口水库、密云水库、白沙水库、观音阁水库、新安江水库、新丰江水库、升钟水库、南湾水库、三门峡水库、龙滩水库、龙羊峡水库、横山水库、梅山水库、花凉亭水库、安康水库、宝珠寺水库、红山水库、水口水库等，水库环境优美，空气清新，水库周围是人们疗养休闲、旅游观光的好地方。

然而，有些水库综合管理较差，水库中出现了水质污染，淤积泥沙、库容减少、生态失衡许多问题，恢复水库的生态平衡，改善水库的水质，清理淤积的泥沙都需要投入大量的资金，耗用大量的能源。目前，太阳照射到水库的水面上的阳光资源白白浪费，没有能得到利用，部分水库容量减少，供水发电能力下降，只能靠涓涓径流少量发电，甚至缺水发电，特别是水库的能源管理不当，目前已造成大量的自然资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供水库中建太阳能光伏电站与水力发电站成一体的供电装置。

2014年4月，本发明人缪同春和一家大型光伏企业的投资分析师一起到江苏一个水库考察三千亩面积的水上光伏电站项目。当地接待方人员向我们介绍了水深、风力、一年中的水位变化、水库的来水和出水等情况，我们取到当地的土壤样品进行了初步观察，通过对当地客观自然环境的了解，缪同春现场观看广阔的水面、水库的形状，库区的地形、地貌，一个初步的设计方案开始形成：这个水库长方形，其前身是一条废弃大河的一段，大部分的河底地势平缓，一年中大部分时间的水深为2米，库底淤泥层不厚，库底壤土偏粘土质，土团不易松散，全年风速居中，80%的水域适合采用打桩式水面支架系统支撑太阳能光伏发电组件，还有20%的水域的水深达到4—5米，打桩的桩柱过长会拉高工程成本，深水区适合采用漂浮在水面上的联排小木船，在小木船上安装太阳能光伏发电组件，这样做，照射到水库中的一半左右的阳光的光能可以通过太阳能电池的光伏效应转换成电能，同时，在水库围堤上的放水闸的下方兴建水力发电站，将水库中的水体具有的重力势能转变成动能，推动水轮机的转动、将水能转换成机械能，水轮机的转动带动与水轮机连接的水力发电机的运转，将机械能转换成电能，水力发电机发出的电流通过导电线输入配电间，从配电间输出的电流通过输电电缆输入输电铁塔、从输电铁塔输出的电流通过输电电缆输入供电网，优先供应水库围堤上的照明灯的用电和库区建筑物的用电。

每年的大量降雨冲刷陆地上的泥沙随水流入水库，使库底的淤泥层加厚，库容水量减少，全世界每年有为数不少的水库因为泥沙淤满而消失，水库的消失或者库容水量的锐减对按照人类的需要调控水库的进水量或者出水量都是十分不利的。为了保持生态平衡，本发明人认为：水库中打桩光伏发电和漂浮光伏发电产生的电流量的大部分应当就近供电给在水库中工作的电动清淤船，满足电动清淤船上日日夜夜清除淤泥的机械运转的用电需求。只有持续不断的清淤才能确保水库的容水蓄洪能力，使水库始终充满活力，水库的容水量不因淤积泥沙而减少，就能确保水力发电机发出设计的年发电量。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

由水库围堤1、浅水区2、深水区3组成水库，在水库的深水区3中放置漂浮在水面上的1只—10000只浮体11，在浮体11上分别安装太阳能电池乙19、导电线7、光伏控制器乙20、汇流器丙12，在水库的浅水区2中打入土层中1根—10000根桩柱4，在桩柱4上分别安装光伏支架5、太阳能电池甲6、导电线7、光伏控制器甲8，在浅水区2的另一根桩柱上安装汇流器甲9，在水库围堤1上安装汇流器乙10、逆变器13，在深水区3的最深水处外侧的水库围堤1上建设放水闸14，在放水闸14的放水口的下方建设水力发电站15，在水库围堤1的堤外坡下建设配电间16、输电铁塔17并架设输电电缆18共同组成水库中建太阳能光伏电站与水力发电站成一体的供电装置；

太阳能电池乙19通过导电线7与光伏控制器乙20连接，光伏控制器乙20通过导电线7与汇流器丙12连接，汇流器丙12通过导电线7与汇流器乙10连接，太阳能电池甲6通过导电线7与光伏控制器甲8连接，光伏控制器甲8通过导电线7与汇流器甲9连接，汇流器甲9通过导电线7与汇流器乙10连接，汇流器乙10通过导电线7与逆变器13连接，逆变器13通过导电线7与配电间16连接，配电间16通过输电电缆18与输电铁塔17连接，输电铁塔17通过输电电缆18与供电网连接。

太阳能电池甲6、太阳能电池乙19是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池或铜铟镓硒太阳能电池或化合物太阳能电池。

水力发电站15是多年调节式水力发电站或年调节式水力发电站或季调节式水力发电站。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：①充分利用照射到水库的太阳光资源，采用打桩光伏发电和漂浮光伏发电两种方式，变阳光为电力，将大部分电力就近供给电力清淤船用来清除淤泥，确保水库的设计容水量不减少。②水库的设计容水量不减少，就有足够的供水量来满足水力发电站用高处流水来冲击水轮机，带动发电机正常发电，不会因为枯水而减少水力发电量。③水库中太阳能光伏电站产生的电流与水力发电站发出的电流并入同一供电网，在不同的季节里可以互为补充、随时进行调配，满足不同用电器在不同时间里的用电量需求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

在水库中的浅水区的桩柱上安装太阳能电池甲，太阳光照射太阳能电池甲产生的电流通过导电线输入光伏控制器甲进行调整、从光伏控制器甲输出的电流通过导电线输入汇流器甲，从汇流器甲通过导电线输入汇流器乙，在水库中的深水区的船体上安装太阳能电池乙、太阳光照射太阳能电池乙产生的电流通过导电线输入光伏控制器乙进行调整、从光伏控制器乙输出的电流通过导电线输入汇流器丙，从汇流器丙输出的电流通过导电线输入汇流器乙，接着通过导电线输入逆变器、再接着输入配电间，从配电间输出的电流通过输电电缆、输电电塔输入供电网，向用电器供电。

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

由水库围堤1、浅水区2、深水区3组成水库，在水库的深水区3中放置漂浮在水面上的1只—10000只浮体11，在浮体11上分别安装太阳能电池乙19、导电线7、光伏控制器乙20、汇流器丙12，在水库的浅水区2中打入土层中1根—10000根桩柱4，在桩柱4上分别安装光伏支架5、太阳能电池甲6、导电线7、光伏控制器甲8，在浅水区2的另一根桩柱上安装汇流器甲9，在水库围堤1上安装汇流器乙10、逆变器13，在深水区3的最深水处外侧的水库围堤1上建设放水闸14，在放水闸14的放水口的下方建设水力发电站15，在水库围堤1的堤外坡下建设配电间16、输电铁塔17并架设输电电缆18共同组成水库中建太阳能光伏电站与水力发电站成一体的供电装置；

太阳能电池乙19通过导电线7与光伏控制器乙20连接，光伏控制器乙20通过导电线7与汇流器丙12连接，汇流器丙12通过导电线7与汇流器乙10连接，太阳能电池甲6通过导电线7与光伏控制器甲8连接，光伏控制器甲8通过导电线7与汇流器甲9连接，汇流器甲9通过导电线7与汇流器乙10连接，汇流器乙10通过导电线7与逆变器13连接，逆变器13通过导电线7与配电间16连接，配电间16通过输电电缆18与输电铁塔17连接，输电铁塔17通过输电电缆18与供电网连接。

太阳能电池甲6、太阳能电池乙19是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池或铜铟镓硒太阳能电池或化合物太阳能电池。

水力发电站15是多年调节式水力发电站或年调节式水力发电站或季调节式水力发电站。

太阳光照射安装在水库浅水区桩柱上的光伏支柱顶部的太阳能电池甲产生的电流通过导电线输入光伏控制器甲，从光伏控制器甲输出的电流通过导电线输入汇流器甲，从汇流器甲输出的电流通过导电线输入汇流器乙，太阳光照射安装在水库深水区小木船上的太阳能电池乙产生电流，电流通过导电线输入光伏控制器乙，从光伏控制器乙输出的电流通过导电线输入汇流器丙，从汇流器丙输出的电流通过导电线输入汇流器乙，打桩式水上光伏发电产生的电流和漂浮式水上光伏发电产生的电流一起汇集到汇流器乙中，从汇流器乙输出的电流通过导电线输入逆变器，从逆变器输出的电流通过导电线输入配电间，当水库的放水闸放水时，水流从高处向下冲向水力发电站内的水轮机，水轮机的旋转将水能转换成机械能，水轮机带动发电机工作发出电流，发电机的运转将机械能转换成电能，水力发电机产生的电流通过导电线输入配电间进行电力的调配，从配电间输出的电流通过输电电缆输入输电铁塔，接着输入供电网，通过供电网向水库里、外的多种用电器分别供电。水库内浅水区的打桩式水上光伏发电产生的电流和深水区的漂浮式水上光伏发电产生的电流也可以就近供电给水库中的电动清淤船充电或者向水质净化装置等设备供电。

现举出实施例如下：

实施例一：

在水库中的浅水区打桩，在桩柱上安装单晶硅太阳能电池甲、导电线、光伏控制器甲，太阳光照射单晶硅太阳能电池甲产生的电流通过导电线输入光伏控制器甲调整、从光伏控制器甲输出的电流通过导电线输入汇流器甲，从汇流器甲输出的电流通过导电线输入汇流器乙，在水库中的深水区的船体上安装单晶硅太阳能电池乙、太阳光照射单晶硅太阳能电池乙产生的电流通过导电线输入光伏控制器乙进行调整、从光伏控制器乙输出的电流通过导电线输入汇流器丙，从汇流器丙输出的电流通过导电线输入汇流器乙，接着通过导电线输入逆变器、再接着输入配电间，从配电间输出的电流通过输电电缆、输电电塔输入供电网，通过供电网向多种用电器供电。

实施例二：

在水库中的浅水区打桩，在桩柱上安装多晶硅太阳能电池甲、导电线、光伏控制器甲，太阳光照射多晶硅太阳能电池甲产生的电流通过导电线输入光伏控制器甲调整、从光伏控制器甲输出的电流通过导电线输入汇流器甲，从汇流器甲输出的电流通过导电线输入汇流器乙，在水库中的深水区的船体上安装多晶硅太阳能电池乙、太阳光照射多晶硅太阳能电池乙产生的电流通过导电线输入光伏控制器乙进行调整、从光伏控制器乙输出的电流通过导电线输入汇流器丙，从汇流器丙输出的电流通过导电线输入汇流器乙，接着通过导电线输入逆变器、再接着输入配电间，从配电间输出的电流通过输电电缆、输电电塔输入供电网，通过供电网向多种用电器供电。

Claims (3)

1.水库中建太阳能光伏电站与水力发电站成一体的供电装置,其特征是，由水库围堤（1）、浅水区（2）、深水区（3）组成水库，在水库的深水区（3）中放置漂浮在水面上的1只—10000只浮体（11），在浮体（11）上分别安装太阳能电池乙（19）、导电线（7）、光伏控制器乙（20）、汇流器丙（12），在水库的浅水区（2）中打入土层中1根—10000根桩柱（4），在桩柱（4）上分别安装光伏支架（5）、太阳能电池甲（6）、导电线（7）、光伏控制器甲（8），在浅水区（2）的另一根桩柱上安装汇流器甲（9），在水库围堤（1）上安装汇流器乙（10）、逆变器（13），在深水区（3）的最深水处外侧的水库围堤（1）上建设放水闸（14），在放水闸（14）的放水口的下方建设水力发电站（15），在水库围堤（1）的堤外坡下建设配电间（16）、输电铁塔（17）并架设输电电缆（18）共同组成水库中建太阳能光伏电站与水力发电站成一体的供电装置；

太阳能电池乙（19）通过导电线（7）与光伏控制器乙（20）连接，光伏控制器乙（20）通过导电线（7）与汇流器丙（12）连接，汇流器丙（12）通过导电线（7）与汇流器乙（10）连接，太阳能电池甲（6）通过导电线（7）与光伏控制器甲（8）连接，光伏控制器甲（8）通过导电线（7）与汇流器甲（9）连接，汇流器甲（9）通过导电线（7）与汇流器乙（10）连接，汇流器乙（10）通过导电线（7）与逆变器（13）连接，逆变器（13）通过导电线（7）与配电间（16）连接，配电间（16）通过输电电缆（18）与输电铁塔（17）连接，输电铁塔（17）通过输电电缆（18）与供电网连接。

2.根据权利要求1所述的水库中建太阳能光伏电站与水力发电站成一体的供电装置，其特征是，所述的太阳能电池甲（6）、太阳能电池乙（19）是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池或铜铟镓硒太阳能电池或化合物太阳能电池。

3.根据权利要求1所述的水库中建太阳能光伏电站与水力发电站成一体的供电装置，其特征是，所述的水力发电站（15）是多年调节式水力发电站或年调节式水力发电站或季调节式水力发电站。