本发明专利技术公开了一种抽水蓄能电站联合重力储能及太阳能发电的组合结构，组合结构包括覆盖死水位水面上方的太阳能浮岛、第一发电机和电动机、浮岛式太阳能电池板发电装置；浮岛式太阳能电池板发电装置布置在太阳能浮岛上跟随太阳能浮岛运动，太阳能浮岛与第一发电机和电动机连接；还包括环绕太阳能浮岛的分布式重力储能装置、第二发电机和电动机；分布式重力储能装置与第二发电机和电动机连接。本发明专利技术通过采用较少能源消耗的太阳能浮岛及分布式重力储能装置的重力发电量弥补了抽水蓄能电站一抽一放间的电量差，甚至实现1+1大于2的经济效益，极大地提高了抽水蓄能电站的经济性及平价上网的可能性。价上网的可能性。
【技术实现步骤摘要】
抽水蓄能电站联合重力储能及太阳能发电的组合结构
[0001]本专利技术涉及一种抽水蓄能电站联合重力储能及太阳能发电的组合结构，属于新能源领域。
技术介绍
[0002]全球使用化石能源产生了大量的温室气体，已对人类赖以生存的生态系统造成了巨大危害，因此，大力发展非化石能源、推动绿色用能模式等措施，是实现中国碳达峰碳中和目标的关键。现阶段具备规模化开发的可再生与新能源主要有水能、风能和太阳能。水能开发较早，技术最为成熟，是优质绿色能源。风能和太阳能受自然因素影响很大，突出的问题是发电的随机性、间歇性和波动性，大规模接入电网后将在电力平衡、电量消纳、稳定控制等方面带来诸多问题，特别是风能、太阳能发电比重快速提高后，对电力系统快速灵活调节提出更高的要求和新挑战。要保障各类波动性电源接入后，电力系统安全稳定运行，存储电能是最有效的解决措施，是新型电力系统稳定韧性运行的重要一环。
[0003]储能涉及领域非常广泛，依据能量的存储方式，大致可分为物理储能、化学储能、电磁储能和储热等。其中物理储能主要有重力储能、压缩空气储能、飞轮储能等方式，相比其他储能方式，具有对环境影响小、安全度高等显著优点。现阶段，压缩空气储能、飞轮储能不太具备大规模商业化应用的条件，因此，重力储能是一种机械式的储能，其储能介质主要分为水和固体物质，基于高度落差对储能介质进行升降来实现储能系统的充放电过程，重力储能中的抽水蓄能是应用最广泛的大容量储能技术，固体物质的重力储能发电也具备环境友好、布置灵活、安全度高、寿命长、无自放电等显著优势。
[0004]抽水蓄能采用水作为储能介质，利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下库发电。抽水蓄能具有调峰、调频、调相、储能、系统备用和黑启动等功能，以及容量大、工况多、速度快、可靠性高、经济性好等技术经济优势，在保障大电网安全、促进新能源消纳、提升全系统性能中发挥着基础作用，是能源互联网的重要组成部分。抽水蓄能电站水库是典型的水位大变幅水库，在发电时，上库水位快速下降，下库水位快速上升；在蓄水时，上库水位快速上升，下库水位快速下降。上库、下库水位变幅大，升降频繁，水位一般超过10
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20米，部分电站达到30
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40米，甚至超过百米，而且上库、下库水位变动速率较快，一般达到5
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8米/小时，甚至达到8
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10米/小时。同时，即使上库、下库达到死水位也拥有非常可观的水面面积。
[0005]目前抽水蓄能发电方式单一，投资大，峰谷电价无差别或差别较小的情况下，抽水蓄能电站的经济性差，投资回收期长，基本处于建一个赔一个的现状。然而，上库、下库水位大变幅、频升降，水面面积广的优势特征并未得到充分利用，缺乏一种优势互补、充分利用资源的抽水蓄能结构，因此，水位大变幅、频升降、浮力的自有特征为固体物质重力储能提供了可能，水面面积广的特征为布置太阳能电池板提供了场地。太阳能发电是利用半导体材料的光伏效应，将太阳辐射能转化为电能的一种发电技术。随着土地资源的萎缩和生态环境保护限制，陆地光伏发展受到越来越多的限制，水面光伏电站成为一种发展趋势。水面
光伏兼具节约土地资源、发电效率高、成本低等特点。因此，亟需一种能最大限度的利用水的自有浮力及水面面积且在一定的程度上促进抽水蓄能电站平价上网的可行性的发电结构。
技术实现思路
[0006]针对抽水蓄能发电站水位大变幅频升降、水面面积广的特征但未能充分利用、发挥最大经济效益的问题，本专利技术提供了一种抽水蓄能电站联合重力储能及太阳能发电的组合结构、使用方法。
[0007]本专利技术的技术方案是：
[0008]根据本专利技术的一方面，提供了一种抽水蓄能电站联合重力储能及太阳能发电的组合结构，包括：浮岛式联合储能装置、分布式重力储能装置、固定式太阳能电池板发电装置16；所述浮岛式联合储能装置包括覆盖死水位水面上方的太阳能浮岛4、第一发电机和电动机6、浮岛式太阳能电池板发电装置13；其中，浮岛式太阳能电池板发电装置13布置在太阳能浮岛4上跟随太阳能浮岛4运动，太阳能浮岛4与第一发电机和电动机6连接；所述分布式重力储能装置包括环绕太阳能浮岛4的分布式重力储能装置5、第二发电机和电动机6；其中，分布式重力储能装置5与第二发电机和电动机6连接；所述浮岛式太阳能电池板发电装置13、固定式太阳能电池板发电装置16用于在太阳光照时发电。
[0009]所述太阳能浮岛4包括水中第一浮力体11、固定在第一浮力体11上的第一重力平台12；第一重力平台12上固定浮岛式太阳能电池板发电装置13，各太阳能浮岛4之间通过铰链14连接。
[0010]所述太阳能浮岛4作为浮岛式联合储能装置的第一重力储能装置，第一重力储能装置通过第一缆绳7经水库岸坡的第一自锁定滑轮8与布置在水库岸边或太阳能浮岛重力平台的第一发电机和电动机6连接。
[0011]所述分布式重力储能装置5包括固定在水库岸坡中的桁架15、第二重力储能装置；桁架15与第二重力储能装置连接；第二重力储能装置包括水中第二浮力体11，固定在第二浮力体11上的第二重力平台12；第二重力储能装置通过第二缆绳7经桁架15顶部的第二自锁定滑轮8与第二重力平台12上的第二电动机和发电机6连接。
[0012]所述桁架15顶部布置固定式太阳能电池板发电装置16。
[0013]正常水位以上坝体上游边坡、坝顶、下游边坡布置固定式太阳能电池板发电装置16。
[0014]根据本专利技术的另一方面，提供了一种抽水蓄能电站联合重力储能及太阳能发电的组合结构的使用方法：
[0015]当电力需求低谷期，抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能将下库水抽至上库，上库水位上升，电能转变为水的势能进行储存，同时，太阳能浮岛4和分布式重力储能装置5的浮力体、重力平台依靠水的浮力开始上升，重力发电机和电动机中的电动机启动，收紧缆绳，重力平台达到设定高度后，自锁定滑轮锁死，浮力转变为重力势能进行储存；
[0016]下库水位下降，分为两种使用方式：第一，先解除自锁定滑轮锁死功能，太阳能浮岛4和分布式重力储能装置5的浮力体及重力平台随着水面的下降而下降，重力发电机和电动机中的发电机启动，重力势能转变为电能上网供给客户端使用；第二，先不解除自锁定滑
轮锁死功能，太阳能浮岛4和分布式重力储能装置5的浮力体及重力平台随着水面的下降而暂不下降，直到电力负荷需求高峰时，再解除自锁定滑轮锁死功能，重力发电机和电动机中的发电机瞬间启动，重力势能转变为电能上网供给客户端使用；
[0017]上库、下库的浮岛式太阳能发电装置13和固定式太阳能电池板装置16在太阳光照时发电，光能转变为电能上网供给客户端使用。
[0018]根据本专利技术的另一方面，还提供了一种抽水蓄能电站联合重力储能及太阳能发电的组合结构的使用方法：
[0019]当电力需求高峰期，抽水蓄能电站开始放水至下库发电，上库水位下降，水的势能转变为电能通过电网输送到客户端，分为两种使用方式：第一，先解除自本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种抽水蓄能电站联合重力储能及太阳能发电的组合结构，其特征在于，包括：浮岛式联合储能装置、分布式重力储能装置、固定式太阳能电池板发电装置(16)；所述浮岛式联合储能装置包括覆盖死水位水面上方的太阳能浮岛(4)、第一发电机和电动机(6)、浮岛式太阳能电池板发电装置(13)；其中，浮岛式太阳能电池板发电装置(13)布置在太阳能浮岛(4)上跟随太阳能浮岛(4)运动，太阳能浮岛(4)与第一发电机和电动机(6)连接；所述分布式重力储能装置包括环绕太阳能浮岛(4)的分布式重力储能装置(5)、第二发电机和电动机(6)；其中，分布式重力储能装置(5)与第二发电机和电动机(6)连接；所述浮岛式太阳能电池板发电装置(13)、固定式太阳能电池板发电装置(16)用于在太阳光照时发电。2.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站联合重力储能及太阳能发电的组合结构，其特征在于，所述太阳能浮岛(4)包括水中第一浮力体(11)、固定在第一浮力体(11)上的第一重力平台(12)；第一重力平台(12)上固定浮岛式太阳能电池板发电装置(13)，各太阳能浮岛(4)之间通过铰链(14)连接。3.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站联合重力储能及太阳能发电的组合结构，其特征在于，所述太阳能浮岛(4)作为浮岛式联合储能装置的第一重力储能装置，第一重力储能装置通过第一缆绳(7)经水库岸坡的第一自锁定滑轮(8)与布置在水库岸边或太阳能浮岛重力平台的第一发电机和电动机(6)连接。4.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站联合重力储能及太阳能发电的组合结构，其特征在于，所述分布式重力储能装置(5)包括固定在水库岸坡中的桁架(15)、第二重力储能装置；桁架(15)与第二重力储能装置连接；第二重力储能装置包括水中第二浮力体(11)，固定在第二浮力体(11)上的第二重力平台(12)；第二重力储能装置通过第二缆绳(7)经桁架(15)顶部的第二自锁定滑轮(8)与第二重力平台(12)上的第二电动机和发电机(6)连接。5.根据权利要求4所述的抽水蓄能电站联合重力储能及太阳能发电的组合结构，其特征在于，所述桁架(15)顶部布置固定式太阳能电池板发电装置(16)。6.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站联合重力储能及太阳能发电的组合结构，其特征在于，正常水位以上坝体上游边坡、坝顶、下游边坡布置固定式太阳能电池板发电装置(16)。7.一种如权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：胡吉敏，谷建龙，张洪波，董卫，程乖梅，念亚能，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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