CN210887155U - 一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库，包括防波堤、抽水蓄能电站、输水管道和太阳能光伏板，所述防波堤设置在天然潟湖地基上，外海水体通过所述天然潟湖地基和所述防波堤与潟湖水体分隔；所述抽水蓄能电站设置在所述天然潟湖地基的顶部并靠近所述防波堤的位置处；所述输水管道连接所述抽水蓄能电站和所述潟湖水体；所述太阳能光伏板设置在所述潟湖水体的水面上，所述太阳能光伏板为所述抽水蓄能电站供电。本实用新型结合海洋中天然潟湖的有利地形，实现了水光互补，并将发电能量用来满足潟湖开发过程中的电力需求。

Description

一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库
技术领域
本实用新型涉及海洋、水利、新能源技术，特别涉及一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库。
背景技术
近年来，由于资源量丰富、清洁性、经济性等优点以及国家政策性支持，光伏发电得到迅速发展。截至2018年底，我国光伏发电总装机容量达1.74亿kW，同比增长34％，2018年全年光伏发电1775亿kWh，同比增长50％。随着社会、经济的快速发展，各行各业的用电负荷需求持续增长，化石能源危机及其间接导致的环境问题更加突出，光伏发电也越来越受人们的关注，但光伏发电的缺点也逐渐暴露出来。由于受光辐照度、光照时长、环境温度等因素影响，光伏发电具有随机性、间歇性、波动性等不足，这也间接导致了大量弃光现象的发生。2018年全国弃光电量54.9亿kWh，弃光率达3％。与光伏发电相比，水力发电技术成熟，且具有出力调节迅速、响应速度快、调节能力强等特点。水-光互补技术即利用具有快速调节能力的水电平抑光伏出力，然后将水电出力和光伏出力打捆稳定送出，从而满足不同电力负荷需求，水-光互补技术受到了专家和研究人员的普遍关注。因此，如何将水电与光电互补结合，如何在满足负荷需求的前提下减少弃光现象，以及如何将水-光互补技术应用到实际工程中都是亟待解决的问题。
沙嘴、沙坝或珊瑚等高出海水面的离岸坝将海水分割，内侧水域即形成潟湖。天然潟湖具有防洪、保护海岸、天然养殖场、人工港等功能，因此具有良好的开发价值和实际应用意义。电力是保障人类生活、经济发展及其他特殊用途的基础。目前天然潟湖开发供电普遍采用的方法是铺设海底电缆、架设水电线路或设置发电机，但铺设海底电缆和架设输电线路工程投资高，施工复杂，系统维护、检修及管理困难；设置发电机又容量导致环境污染问题，不利于岛屿经济发展。为此，有必要提出一种新的海洋水光电互补开发方法，既能够满足潟湖开发过程中的电力需求，又能实现水光互补，提高资源利用率。
为此，本实用新型提出一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库，本实用新型利用天然潟湖中海洋水、光资源丰富的天然优势，结合水光发电互补技术，可极大提高资源利用率，解决潟湖开发过程中的电力需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库，本实用新型结合海洋中天然潟湖的有利地形，实现了水光互补，并将发电能量用来满足潟湖开发过程中的电力需求。
本实用新型所采用的技术方案是：一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库，包括：
防波堤，所述防波堤设置在天然潟湖地基上，外海水体通过所述天然潟湖地基和所述防波堤与潟湖水体分隔；
抽水蓄能电站，所述抽水蓄能电站设置在所述天然潟湖地基的顶部并靠近所述防波堤的位置处；
输水管道，所述输水管道连接所述抽水蓄能电站和所述潟湖水体；以及，
太阳能光伏板，所述太阳能光伏板设置在所述潟湖水体的水面上，所述太阳能光伏板为所述抽水蓄能电站供电。
进一步地，所述防波堤下方的所述天然潟湖地基内、并靠近所述外海水体的一侧设置有防渗帷幕。
进一步地，所述抽水蓄能电站包括含有水轮机模式和水泵模式的可逆式水轮机组。
进一步地，所述潟湖水体的水面上设置有若干个浮体结构，相邻所述浮体结构之间通过锚索连接相互连接；所述太阳能光伏板设置在所述浮体结构的上方。
其中，所述太阳能光伏板通过能伸缩的光伏板支撑固定在所述浮体结构上方，所述太阳能光伏板的布置角度通过所述光伏板支撑的长度进行调节。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库，采用水电、光伏等新能源，结合水光互补发电技术，将其产生的电能运用于天然潟湖开发、利用、供电工作中。天然潟湖地基、潟湖水体、防波堤、防渗帷幕等构成了一个封闭水域；通过抽水蓄能电站和光伏电站的结合不仅提高了水、光资源的利用率，还解决了光伏发电的随机性、间歇性、波动性等问题，同时能够实现天然潟湖开发、利用的全天候供电；天然潟湖水面铺设太阳能光伏板既实现了光伏发电又节约了宝贵的陆地土地资源，同时降低了水面蒸发量；太阳能光伏板采用可伸缩的支撑架，可以根据太阳的移动方向实时、灵活调节太阳能光伏板倾角，保证了光伏组件的最大发电效益和最大程度满足天然潟湖开发、利用的电力需求；该海洋水库可以避免海底电缆铺设和高空架线，降低系统成本和污染排放，实现天然潟湖清洁开发、利用、供电的目的，具有良好的应用前景。
附图说明
图1：本实用新型一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库俯视结构示意图；
图2：本实用新型一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库剖面结构示意图；
附图标注：1、抽水蓄能电站；2、输水管道；3、太阳能光伏板；4、浮体结构；5、光伏板支撑；6、天然潟湖地基；7、潟湖水体；8、防波堤；9、防渗帷幕；10、锚索连接；11、外海水体。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如附图1和附图2所示，一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库，对天然潟湖开发、利用，在天然潟湖地基6上建造防波堤8，外海水体11通过所述天然潟湖地基6和所述防波堤8与潟湖水体7分隔；在所述防波堤8下方的所述天然潟湖地基6内、并靠近所述外海水体11的一侧设置有防渗帷幕9，所述天然潟湖地基6与所述潟湖水体7、防波堤8、防渗帷幕9组成区域水源。在所述天然潟湖地基6的顶部并靠近所述防波堤8的位置处建造抽水蓄能电站1，采用输水管道2连接所述抽水蓄能电站1和所述潟湖水体7；所述抽水蓄能电站1包括含有水轮机模式和水泵模式的可逆式水轮机组。考虑所述潟湖水体7内水面平静，在所述潟湖水体7的水面上设置有多个浮体结构4，相邻所述浮体结构4之间通过锚索连接10相互连接；在所述浮体结构4上均匀布置多个太阳能光伏板3，所述太阳能光伏板3通过能伸缩的光伏板支撑5固定在所述浮体结构4上方；所述太阳能光伏板3的角度与布置方向始终保证良好的太阳入射角度，其布置角度通过所述光伏板支撑5的长度进行调节；所述太阳能光伏板3用于汲取太阳能，转化为电能，为所述抽水蓄能电站1供电：白天，太阳能转化的部分电能(其他电能用于瀉湖岛屿其他用电设备)用于供给抽水蓄能电站1，将瀉湖水体7排至外海水体11，瀉湖水位降低；夜晚，太阳能光伏板3不工作，抽水蓄能电站1工作，将瀉湖(水位较高)通过抽水蓄能电站1进行水力发电，尾水排至瀉湖当中，瀉湖水位升高。
基于上述实现海洋水光电互补开发的海洋水库的海洋水光电互补开发方法为：
每一块所述太阳能光伏板3利用光照发电，当无光电或光电出力小于实际电力需求时，启动所述抽水蓄能电站1的可逆式水轮机组的水轮机模式，利用水流落差发电满足电力缺额，此时所述外海水体11通过所述抽水蓄能电站1和所述输水管道2进入所述潟湖水体7内；
当光电出力高于实际电力需求时，将多余的光电能量输送至所述抽水蓄能电站1，并启动所述抽水蓄能电站1的可逆式水轮机组的水泵模式，所述水泵通过所述输水管道2将所述潟湖水体7抽至所述外海水体11内，即将多余的电力储存在所述外海水体11中，避免弃光现象的发生；
当光电出力等于实际电力需求时，不需要启动所述抽水蓄能电站1。
本实施例中，天然潟湖内水面宽2km，长2km，水位变动幅度为4m，其光伏装机容量可达22万kW，太阳能光伏板3的倾角为15°；抽水蓄能电站1的装机容量可达7.5万kW，对于20m的提升水位需求，其提水量可达370m3/s，夜晚可逆式水轮机组的发电功率达6.2万kW，满足天然潟湖开发、利用的电力需求。
尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库，其特征在于，包括：
防波堤(8)，所述防波堤(8)设置在天然潟湖地基(6)上，外海水体(11)通过所述天然潟湖地基(6)和所述防波堤(8)与潟湖水体(7)分隔；
抽水蓄能电站(1)，所述抽水蓄能电站(1)设置在所述天然潟湖地基(6)的顶部并靠近所述防波堤(8)的位置处；
输水管道(2)，所述输水管道(2)连接所述抽水蓄能电站(1)和所述潟湖水体(7)；以及，
太阳能光伏板(3)，所述太阳能光伏板(3)设置在所述潟湖水体(7)的水面上，所述太阳能光伏板(3)为所述抽水蓄能电站(1)供电。
2.根据权利要求1所述的一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库，其特征在于，所述防波堤(8)下方的所述天然潟湖地基(6)内、并靠近所述外海水体(11)的一侧设置有防渗帷幕(9)。
3.根据权利要求1所述的一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库，其特征在于，所述抽水蓄能电站(1)包括含有水轮机模式和水泵模式的可逆式水轮机组。
4.根据权利要求1所述的一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库，其特征在于，所述潟湖水体(7)的水面上设置有若干个浮体结构(4)，相邻所述浮体结构(4)之间通过锚索连接(10)相互连接；所述太阳能光伏板(3)设置在所述浮体结构(4)的上方。
5.根据权利要求4所述的一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库，其特征在于，所述太阳能光伏板(3)通过能伸缩的光伏板支撑(5)固定在所述浮体结构(4)上方，所述太阳能光伏板(3)的布置角度通过所述光伏板支撑(5)的长度进行调节。
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