CN112769374A - 一种沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及沿海垦区土壤改良和沿海能源互补技术领域，具体涉及一种沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系，包括风力发电模块、光伏利用模块、平原水库、渔业养殖模块和农业种植模块，所述平原水库为沿海地区的平原水库，所述平原水库的周边均匀安装有光伏利用模块，所述光伏利用模块将转化后的电能储存在储能装置中，所述光伏利用模块两侧的外围固定安装有风力发电模块。该沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系可丰富沿海垦区的渔业养殖种类和农业种植结构，发展沿海深水淡水鱼养殖技术，拓展沿海热带农作物、香料、特效药等种植市场，同时可以克服单一风力发电或光伏发电固有的发电功率和电量不稳定的缺点，进而降低电网电量接入的难度。

Description

一种沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系
技术领域
本发明涉及沿海垦区土壤改良和沿海能源互补技术领域，具体涉及一种沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系。
背景技术
随着我国经济社会的发展和土地需求量的快速增长，江苏、浙江、福建等沿海滩涂资源作为潜在的最具开发价值的土地资源，将成为我国经济发展新的增长点，例如，江苏沿海滩涂每年以2万多亩的速度淤涨，是江苏所有可供开发的土地比例中最高的一类，但是，由于围垦土地盐碱化严重、地势低洼、淡水资源缺乏，目前沿海滩涂资源开发层次低、利用方向单一，资源综合利用效率不高，已经制约了沿海地区经济社会的发展，成为亟需解决的问题之一。
近年来，能源互补是沿海资源综合利用的重要技术手段，已推广应用且效果较好的能源互补模式有“风光”互补、“渔光”互补、“农光”互补、“风光渔”互补、“农渔光”互补等，这些能源互补模式主要是通过合理利用自然资源，实现不同能源结构的互补和综合利用，以提高资源利用效率，但这些互补模式在实际中也存在着一些问题：对于应用较多的“风光”互补系统，由于风电和光电的能量密度低、稳定性差、波动性和随机性强等特点，其能源利用率较低，大多应用于沿海航标领域、船舶供电系统、路灯照明系统或备用发电系统中，应用规模较小、应用范围较为局限，而对于现有的“渔农”互补和“鱼农共生”系统，在保证优良鱼种和可靠水源的前提下，可适当提高渔业产量、改善土壤肥力，但是我国沿海地区淡水资源短缺、耕地资源匮乏，如何在我国沿海地区发展淡水渔业养殖，如何在有限的水域面积上提高单位面积淡水鱼类产量，如何改良沿海垦区非耕作土为可耕作土，是值得深入探究的，综上所述，目前我国虽有很多能源互补模式和应用实例，但考虑到沿海垦区独有的土壤结构和能源现状，这些互补模式不完全适用于我国沿海围垦区的产业布局和能源利用。
发明内容
本发明提供一种沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系，以解决现有技术存在的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明的实施例，一种沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系，包括风力发电模块、光伏利用模块、平原水库、渔业养殖模块和农业种植模块，所述平原水库为沿海地区的平原水库，利用所述风力发电模块和光伏利用模块的能量对海水进行盐分淡化，从而转化为平原水库中的淡水资源，所述平原水库的周边均匀安装有光伏利用模块，所述光伏利用模块将转化后的电能储存在储能装置中，所述光伏利用模块两侧的外围固定安装有风力发电模块，所述储能装置保存风力发电模块转化的电能，所述平原水库的一侧设置有护坡，所述护坡的一侧发展有渔业养殖模块和农业种植模块，所述渔业养殖模块中分为深水淡水鱼养殖和浅水淡水鱼养殖，所述渔业养殖模块的水面均匀铺设安装有光伏利用模块，所述光伏利用模块在转化过程中将太阳能转化为热辐射，所述热辐射能量为深水渔业养殖和农业种植提供温度保障。
进一步地，所述风力发电模块通过风力发电装置将沿海地区的风力资源转化为机械能，再将机械能转化为电能。
进一步地，所述光伏利用模块选用光伏电板将光能转化为电能。
进一步地，所述平原水库利用风力发电模块和光伏利用模块的能量将海水转化为淡水资源，同时利用土壤改良技术对盐碱土进行灌水淋洗，使其达到农作物生长的标准。
进一步地，所述渔业养殖模块选择深水淡水鱼养殖，通过光伏利用模块产生的热量提高鱼塘的表层水温，同时在春秋季节对鱼塘进行清塘消毒过程中，鱼塘底部的淤泥可作为农业养殖模块的肥料。
进一步地，所述渔业养殖模块过程中由于鱼塘的建造，将会产生大量的废土，将所述废土回填在相邻鱼塘之间形成高地进行农业种植。
本发明中体系的布局建立还包括以下步骤：
步骤1：根据渔业养殖和农业种植的地形和气候条件选择养殖物种和种植物；并初步确定渔业养殖和农业种植规模，并以此计算所需淡水资源；
步骤2：根据各年、各旬降水量和旬集流效率公式计算各年单位径流面积上的径流量；对各年径流量进行频率分析，求得设计频率下单位径流面积上的水土径流量；按照坡耕地或坡地上径流面积计算各年、旬雨水径流总入流量；根据各年、各旬、降水径流总入流量与步骤1种植物灌溉工程需淡水资源的差，为所需淡化海水生成的淡水总量，并计算此生成淡水总量所需的电力资源；
步骤3：根据步骤1中的各年、各旬温度统计数据，得到低于其养、种植所需的最低温度的时间，并根据各年、各旬所需的最低温度的时间计算保持达到最低温度所需的电力资源；
步骤4：将步骤2和步骤3中的所需电力资源相加得到所需的电力资源，并以此建立风力发电模块和光伏利用模块；
上述步骤中，各个参数的确认如下：
灌溉工程需淡水资源量：
Figure BDA0002887727760000031
式中：W为淡水资源总量(m3)；Qi为种养植面积(m)；Mi为年降水量(mm)；w为所需生成淡水资源总量(m3)；
制备淡水资源所需电力资源量：
P＝wqi
式中：w为所需生成淡水资源总量(m3)；qi为制备淡水资源单位所需电量；
保持温差所需电力资源量：
Figure BDA0002887727760000032
式中：qi为保持单位所需温度所需电量；Qi为种养植面积(m)；ti为单位面积温差；T为保持温差时间；K为保持温差所需电力资源。
本发明具有如下优点：
该沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系可丰富沿海垦区的渔业养殖种类和农业种植结构，发展沿海深水淡水鱼养殖技术，拓展沿海热带农作物、香料、特效药等种植市场，同时可以克服单一风力发电或光伏发电固有的发电功率和电量不稳定的缺点，进而降低电网电量接入的难度，保证互补体系中能量供给的稳定性，提高新能源利用、改善水库和鱼塘水质、提高农作物产量，实现沿海滩涂资源利用开发最大化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本发明整体布局的俯视示意图；
图2为本发明整体布局的侧视示意图；
图中：101、风力发电模块；102、光伏利用模块；103、平原水库；104、渔业养殖模块；105、农业种植模块；106、护坡。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供一种技术方案：
一种沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系，包括风力发电模块101、光伏利用模块102、平原水库103、渔业养殖模块104和农业种植模块105，所述平原水库103为沿海地区的平原水库103，利用所述风力发电模块101和光伏利用模块102的能量对海水进行盐分淡化，从而转化为平原水库103中的淡水资源，所述平原水库103的周边均匀安装有光伏利用模块102，所述光伏利用模块102将转化后的电能储存在储能装置中，所述光伏利用模块102两侧的外围固定安装有风力发电模块101，所述储能装置保存风力发电模块101转化的电能，所述平原水库103的一侧设置有护坡106，所述护坡106的一侧发展有渔业养殖模块104和农业种植模块105，所述渔业养殖模块104中分为深水淡水鱼养殖和浅水淡水鱼养殖，所述渔业养殖模块104的水面均匀铺设安装有光伏利用模块102，所述光伏利用模块102在转化过程中将太阳能转化为热辐射，所述热辐射能量为深水渔业养殖和农业种植提供温度保障。
优选的，所述风力发电模块101通过风力发电装置将沿海地区的风力资源转化为机械能，再将机械能转化为电能。
优选的，光伏利用模块102选用光伏电板将光能转化为电能。
优选的，平原水库103利用风力发电模块101和光伏利用模块102的能量将海水转化为淡水资源，同时利用土壤改良技术对盐碱土进行灌水淋洗，使其达到农作物生长的标准。
优选的，渔业养殖模块104选择深水淡水鱼养殖，通过光伏利用模块102产生的热量提高鱼塘的表层水温，同时在春秋季节对鱼塘进行清塘消毒过程中，鱼塘底部的淤泥可作为农业种植模块105的肥料。
优选的，渔业养殖模块104过程中由于鱼塘的建造，将会产生大量的废土，将废土回填在相邻鱼塘之间形成高地进行农业种植。
本发明中体系的布局建立还包括以下步骤：
步骤1：根据渔业养殖和农业种植的地形和气候条件选择养殖物种和种植物；并初步确定渔业养殖和农业种植规模，并以此计算所需淡水资源；
步骤2：根据各年、各旬降水量和旬集流效率公式计算各年单位径流面积上的径流量；对各年径流量进行频率分析，求得设计频率下单位径流面积上的水土径流量；按照坡耕地或坡地上径流面积计算各年、旬雨水径流总入流量；根据各年、各旬、降水径流总入流量与步骤1种植物灌溉工程需淡水资源的差，为所需淡化海水生成的淡水总量，并计算此生成淡水总量所需的电力资源；
步骤3：根据步骤1中的各年、各旬温度统计数据，得到低于其养、种植所需的最低温度的时间，并根据各年、各旬所需的最低温度的时间计算保持达到最低温度所需的电力资源；
步骤4：将步骤2和步骤3中的所需电力资源相加得到所需的电力资源，并以此建立风力发电模块101和光伏利用模块102；
上述步骤中，各个参数的确认如下：
灌溉工程需淡水资源量：
Figure BDA0002887727760000061
式中：W为淡水资源总量(m3)；Qi为种养植面积(m)；Mi为年降水量(mm)；w为所需生成淡水资源总量(m3)；
制备淡水资源所需电力资源量：
P＝wqi
式中：w为所需生成淡水资源总量(m3)；qi为制备淡水资源单位所需电量；
保持温差所需电力资源量：
Figure BDA0002887727760000071
式中：qi为保持单位所需温度所需电量；Qi为种养植面积(m)；ti为单位面积温差；T为保持温差时间；K为保持温差所需电力资源。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系，包括风力发电模块(101)、光伏利用模块(102)、平原水库(103)、渔业养殖模块(104)和农业种植模块(105)，其特征在于：所述平原水库(103)为沿海地区的平原水库(103)，利用所述风力发电模块(101)和光伏利用模块(102)的能量对海水进行盐分淡化，从而转化为平原水库(103)中的淡水资源，所述平原水库(103)的周边均匀安装有光伏利用模块(102)，所述光伏利用模块(102)将转化后的电能储存在储能装置中，所述光伏利用模块(102)两侧的外围固定安装有风力发电模块(101)，所述储能装置保存风力发电模块(101)转化的电能，所述平原水库(103)的一侧设置有护坡(106)，所述护坡(106)的一侧发展有渔业养殖模块(104)和农业种植模块(105)，所述渔业养殖模块(104)中分为深水淡水鱼养殖和浅水淡水鱼养殖，所述渔业养殖模块(104)的水面均匀铺设安装有光伏利用模块(102)，所述光伏利用模块(102)在转化过程中将太阳能转化为热辐射，所述热辐射能量为深水渔业养殖和农业种植提供温度保障。
2.根据权利要求1所述的一种沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系，其特征在于：所述风力发电模块(101)通过风力发电装置将沿海地区的风力资源转化为机械能，再将机械能转化为电能。
3.根据权利要求1所述的一种沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系，其特征在于：所述光伏利用模块(102)选用光伏电板将光能转化为电能。
4.根据权利要求1所述的一种沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系，其特征在于：所述平原水库(103)利用风力发电模块(101)和光伏利用模块(102)的能量将海水转化为淡水资源，同时利用土壤改良技术对盐碱土进行灌水淋洗，使其达到农作物生长的标准。
5.根据权利要求1所述的一种沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系，其特征在于：所述渔业养殖模块(104)选择深水淡水鱼养殖，通过光伏利用模块(102)产生的热量提高鱼塘的表层水温，同时在春秋季节对鱼塘进行清塘消毒过程中，鱼塘底部的淤泥可作为农业种植模块(105)的肥料。
6.根据权利要求1所述的一种沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系，其特征在于：所述渔业养殖模块(104)过程中由于鱼塘的建造，将会产生大量的废土，将所述废土回填在相邻鱼塘之间形成高地进行农业种植。
7.根据权利要求1所述的一种沿海垦区风光渔库农立体互补布局体系，其特征在于：体系的布局建立还包括以下步骤：
步骤1：根据渔业养殖和农业种植的地形和气候条件选择养殖物种和种植物；并初步确定渔业养殖和农业种植规模，并以此计算所需淡水资源；
步骤2：根据各年、各旬降水量和旬集流效率公式计算各年单位径流面积上的径流量；对各年径流量进行频率分析，求得设计频率下单位径流面积上的水土径流量；按照坡耕地或坡地上径流面积计算各年、旬雨水径流总入流量；根据各年、各旬、降水径流总入流量与步骤1种植物灌溉工程需淡水资源的差，为所需淡化海水生成的淡水总量，并计算此生成淡水总量所需的电力资源；
步骤3：根据步骤1中的各年、各旬温度统计数据，得到低于其养、种植所需的最低温度的时间，并根据各年、各旬所需的最低温度的时间计算保持达到最低温度所需的电力资源；
步骤4：将步骤2和步骤3中的所需电力资源相加得到所需的电力资源，并以此建立风力发电模块(101)和光伏利用模块(102)，
上述步骤中，各个参数的确认如下：
灌溉工程需淡水资源量：
Figure FDA0002887727750000021
式中：W为淡水资源总量(m3)；Qi为种养植面积(m)；Mi为年降水量(mm)；w为所需生成淡水资源总量(m3)；
制备淡水资源所需电力资源量：
P＝wqi
式中：w为所需生成淡水资源总量(m3)；qi为制备淡水资源单位所需电量；
保持温差所需电力资源量：
Figure FDA0002887727750000031
式中：qi为保持单位所需温度所需电量；Qi为种养植面积(m)；ti为单位面积温差；T为保持温差时间；K为保持温差所需电力资源。
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CN114982511A (zh) * 2022-05-31 2022-09-02 浙江华东工程建设管理有限公司 一种农光渔矿互补的露天废弃矿山内循环生态修复方式

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