一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库及其方法技术

本发明专利技术公开了一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库及其方法，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。本发明专利技术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。

An ocean reservoir and its method for realizing the complementary development of ocean water photoelectric

The invention discloses an ocean reservoir and a method for realizing the photoelectric complementary development of ocean water, including a breakwater, a pumped storage power station, a water delivery pipeline and a solar photovoltaic panel. The breakwater is arranged on a natural lagoon foundation, and the water body of the sea is separated from the lagoon water body through the natural lagoon foundation and the breakwater; the pumped storage power station is arranged on the natural lagoon ground At the top of the base and close to the breakwater, the water pipeline connects the pumped storage power station and the lagoon water body, the solar photovoltaic panel is arranged on the water surface of the lagoon water body, and the solar photovoltaic panel supplies power for the pumped storage power station. The invention realizes the water light complementation in combination with the advantageous terrain of the natural lagoon in the sea, and uses the power generation energy to meet the power demand in the lagoon development process.

【技术实现步骤摘要】
一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库及其方法
本专利技术涉及海洋、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及其方法。
技术介绍
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，本专利技术提出一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库及其方法，本专利技术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。
技术实现思路
本专利技术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及其方法，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术所采用的另一技术方案是：一种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，包括以下步骤：所述太阳能光伏板利用光照发电，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，此时所述外海水体通过所述抽水蓄能电站和所述输水管道进入所述潟湖水体内；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，并启动所述抽水蓄能电站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将所述潟湖水体抽至所述外海水体内；当光电出力等于实际电力需求时，停止运行所述抽水蓄能电站。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种实现海洋水光电互补开发的海洋水库及其方法，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；该方法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：本专利技术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：本专利技术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专利技术的
技术实现思路
、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)通过抽水蓄能本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：/n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；/n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；/n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，/n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。/n

【技术特征摘要】
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(...

【专利技术属性】
技术研发人员：练继建，燕翔，张玉胜，杨阳，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12