一种水位大变幅水库的水面光伏阵列布置方法技术

本发明专利技术提供了一种水位大变幅水库的水面光伏阵列布置方法，它包括漂浮式光伏阵列，所述漂浮式光伏阵列的铺设面积与抽水蓄能电站水库的水库死水位的水域面积相等；在抽水蓄能电站水库的水位变幅带所在水域安装有光伏板固定桩基，所述光伏板固定桩基的顶部固定有光伏支架结构，所述光伏支架结构的顶部设置有固定式光伏板阵列。不仅不占用宝贵的土地资源，而且可以将水面资源最大化有效利用，增加光伏装机容量，增加发电量，具有显著的生态效益、经济效益和社会效益。济效益和社会效益。济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种水位大变幅水库的水面光伏阵列布置方法


[0001]本专利技术属于新能源领域，尤其涉及一种水位大变幅水库的水面光伏阵列布置方法。

技术介绍

[0002]光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。传统陆上光伏在经过快速发展后，随着土地资源的萎缩和生态环境保护限制，陆上光伏发展受到更多的限制，继而出现了水面光伏这一新型光伏电站。水面光伏具有节约土地资源，发电效率高，施工难度低，成本低等特点。
[0003]常规水面光伏多采用漂浮式和固定式两种方法。漂浮式光伏选取水位稳定的水域，在水面布置光伏浮筒并联和串联方式形成浮岛，在浮岛上假设光伏板进行发电。固定式光伏仅适用于水深较浅的水域，因水下施工难度巨大，通常采用短钢管桩形式在水面施工钢管桩插入地下固定，钢管桩完成后后在桩上架设光伏板进行发电。受水位和水深限制，水位变化大的区域，水位跌落后光伏板将坐落于岸坡上，破坏浮岛结构，光伏板无法安全、稳定运行，往往只能在水域中心区域布置光伏阵列，浪费水域面积，不能做到资源最大有效化利用。水深较大时，如果全部采用固定式光伏，桩基深度较大，水下施工难度增加、成本增高、桩基密度大，不仅破坏水下环境还会显著增加投资。
[0004]而抽水蓄能电站水库和水电站水库都是典型的水位变幅较大的水库，两种水库分别有3种特征水位，死水位（电站水库死库容相应水位，为电站水库最低水位），防洪汛水位（电站汛期迎接洪峰的水位，并兼顾发电功能，高于死水位），正常蓄水位（电站水库正常发电运行水位）。在发电时，水位快速下降，在蓄水时，水位快速上升，变幅通常可达30m
‑
40m。两种水库通常地形狭窄，若布置传统水面光伏，可以利用水域面积十分有限，装机规模小，施工难度大，成本极高，既浪费资源又经济性差。因此，如果要在此种类型水库的水面布置光伏发电，常规的漂浮式和固定式两种方法都无法很好的适应。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种水位大变幅水库的水面光伏阵列布置方法，此布置方法尤其适用于在抽水蓄能电站水库和水电站水库，有效解决了水位大变幅水库无法全面积使用的问题，在水位变幅带采用大变幅带光伏布置结构，在非水位变幅带采用漂浮式布置方式，确保正常蓄水条件下不淹没光伏板，在水位下降时光伏板全部可正常发电运行，不受水位变幅影响，保障光伏板安全稳定发电；在水库死水位相应水域即非变幅带，采用漂浮式光伏布置，漂浮式光伏浮岛随水位变化而上下移动，在水位变幅时漂浮式光伏板可完整、安全、稳定发电运行。不仅不占用宝贵的土地资源，而且可以将水面资源最大化有效利用，增加光伏装机容量，增加发电量，具有显著的生态效益、经济效益和社会效益。
[0006]为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种水位大变幅水库的水面光伏阵列布置方法，根据抽水蓄能电站水库的蓄水水位特征，将蓄水水位划分为水库
死水位和最高水位；水库死水位和最高水位之间的变幅区域为水位变幅带；在大坝的建设过程中，尚未蓄水前，具备陆地施工条件时，在水位变幅带的岸坡施工光伏板固定桩基，并在光伏板固定桩基顶部搭设光伏支架结构，光伏支架结构的顶部设置固定式光伏板阵列，光伏支架结构顶面超过水库最高水位的水位线，确保正常蓄水条件下不淹没固定式光伏板阵列，在水位下降时固定式光伏板阵列全部正常发电运行，不受水位变幅影响，保障固定式光伏板阵列安全稳定发电；在水库死水位的相应水域布置安装漂浮式光伏阵列，漂浮式光伏阵列随水位变化而上下移动，在水位变幅时漂浮式光伏阵列能够完整、安全、稳定发电运行。
[0007]一种水位大变幅水库的水面光伏阵列布置方法，包括以下具体施工步骤：步骤一，初步计算光伏发电容量：根据地形数据，并测量得出抽水蓄能电站水库的正常蓄水位水域面积A和死水位水域面积A1，单位m2；则水位变幅带的固定式光伏板阵列装机水域面积A2=A
‑
A1；选择相应的标准浮岛作为漂浮式光伏阵列的发电光伏板，并计算漂浮式光伏阵列的装机容量S
漂
=A1×
S
标准浮岛
/A
标准浮岛
，单位MW，式中：S
标准浮岛
为单块标准浮岛的单位装机容量，单位MW，A
标准浮岛
为单块标准浮岛的面积，单位m2；选择相应的标准式固定光伏板作为固定式光伏板阵列的发电光伏板，并计算固定式光伏板阵列的装机容量S
固
=A2×
S
标准式固定
/A
标准式固定
，单位MW，式中：S
标准式固定
为单块标准式固定光伏板的单位装机容量，单位MW，A
标准式固定
为单块标准式固定光伏板的面积，单位m2；水库水面光伏发电总容量S=S
固
+S
漂
；步骤二，水位变幅带区域光伏板固定桩基施工：根据步骤一中所计算的S
漂
和S
固
，在水域平面设计水位大变幅带光伏布置结构桩基位置，在抽水蓄能电站和水电站挡水大坝施工时，采用冲击钻开挖桩基桩孔，置入上部结构预埋件，并浇筑混凝土形成光伏板固定桩基；步骤三，漂浮式光伏阵列的布置施工：大坝施工至具备挡水条件时，水库蓄水至水库死水位，施工漂浮式光伏阵列，连接浮体成浮岛，在浮岛上安装光伏板支架，铺设光伏板；并安装动态限位系泊装置；步骤四，固定式光伏板阵列的布置施工：水库蓄水至正常蓄水位时，在光伏板固定桩基的顶部布置光伏支架结构，在光伏支架结构的顶部布置固定式光伏板阵列；步骤五，正常运行发电：抽水蓄能电站发电或泄洪时，漂浮式光伏阵列随水位自动下降，抽水蓄能电站蓄水时，漂浮式光伏阵列抬升，抬升或下降过程中，漂浮式光伏阵列和固定式光伏板阵列都不受影响，持续安全、稳定发电运行。
[0008]所述光伏支架结构包括固定在光伏板固定桩基上的桁架立柱，所述桁架立柱的顶部固定有顶部桁架平台，所述顶部桁架平台的顶部安装固定式光伏板阵列；所述固定式光伏板阵列包括光伏立柱，所述光伏立柱的顶部固定有光伏板。
[0009]所述漂浮式光伏阵列包括浮体，相邻浮体之间通过浮体耳座铰接相连，所述浮体的顶部通过光伏支架支撑安装光伏板。
[0010]所述漂浮式光伏阵列与用于对其进行侧向防摆限位的动态限位系泊装置相连。
[0011]所述动态限位系泊装置包括设置在大坝所在侧的配重式系泊装置；还包括设置在非大坝所在侧的升降式系泊装置。
[0012]所述升降式系泊装置包括系泊基础，系泊基础的顶部固定有T型立柱，T型立柱上滑动配合有升降轮组，升降轮组的另一端通过第一牵引索和泄力环与漂浮式光伏阵列外侧壁上的活动连接扣相连。
[0013]所述配重式系泊装置包括配重块，所述配重块通过滑动配合安装在滑轨上，所述滑轨通过滑轨镇墩固定在大坝的下游坝坡上，配重块与第二牵引索相连，第二牵引索的另一端穿过设置在大坝内部的预留管廊，第二牵引索通过泄力环与漂浮式光伏阵列外侧壁上的活动连接扣相连。
[0014]所述配重块内部加工有用于和滑轨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水位大变幅水库的水面光伏阵列布置方法，其特征在于：根据抽水蓄能电站水库（1）的蓄水水位特征，将蓄水水位划分为水库死水位（8）和最高水位（9）；水库死水位（8）和最高水位（9）之间的变幅区域为水位变幅带（3）；在大坝（2）的建设过程中，尚未蓄水前，具备陆地施工条件时，在水位变幅带（3）的岸坡施工光伏板固定桩基（5），并在光伏板固定桩基（5）顶部搭设光伏支架结构（6），光伏支架结构（6）的顶部设置固定式光伏板阵列（7），光伏支架结构（6）顶面超过水库最高水位（9）的水位线，确保正常蓄水条件下不淹没固定式光伏板阵列（7），在水位下降时固定式光伏板阵列（7）全部正常发电运行，不受水位变幅影响，保障固定式光伏板阵列（7）安全稳定发电；在水库死水位（8）的相应水域布置安装漂浮式光伏阵列（4），漂浮式光伏阵列（4）随水位变化而上下移动，在水位变幅时漂浮式光伏阵列（4）能够完整、安全、稳定发电运行。2.根据权利要求1所述一种水位大变幅水库的水面光伏阵列布置方法，其特征在于，包括以下具体施工步骤：步骤一，初步计算光伏发电容量：根据地形数据，并测量得出抽水蓄能电站水库（1）的正常蓄水位水域面积A和死水位水域面积A1，单位m2；则水位变幅带（3）的固定式光伏板阵列（7）装机水域面积A2=A
‑
A1；选择相应的标准浮岛作为漂浮式光伏阵列（4）的发电光伏板，并计算漂浮式光伏阵列（4）的装机容量S
漂
=A1×
S
标准浮岛
/A
标准浮岛
，单位MW，式中：S
标准浮岛
为单块标准浮岛的单位装机容量，单位MW，A
标准浮岛
为单块标准浮岛的面积，单位m2；选择相应的标准式固定光伏板作为固定式光伏板阵列（7）的发电光伏板，并计算固定式光伏板阵列（7）的装机容量S
固
=A2×
S
标准式固定
/A
标准式固定
，单位MW，式中：S
标准式固定
为单块标准式固定光伏板的单位装机容量，单位MW，A
标准式固定
为单块标准式固定光伏板的面积，单位m2；水库水面光伏发电总容量S=S
固
+S
漂
；步骤二，水位变幅带（3）区域光伏板固定桩基（5）施工：根据步骤一中所计算的S
漂
和S
固
，在水域平面设计水位大变幅带光伏布置结构桩基位置，在抽水蓄能电站和水电站挡水大坝施工时，采用冲击钻开挖桩基桩孔（24），置入上部结构预埋件，并浇筑混凝土形成光伏板固定桩基（5）；步骤三，漂浮式光伏阵列（4）的布置施工：大坝（2）施工至具备挡水条件时，水库蓄水至水库死水位（8），施工漂浮式光伏阵列（4），连接浮体（401）成浮岛，在浮岛上安装光伏板支架，铺设光伏板；并安装动态限位系泊装置；步骤四，固定式光伏板阵列（7）的布置施工：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峰，喻洋，汪俭飞，张熊，王博，杨兴全，付继平，传吉顺，董明知，刘与之，凌然，罗先昌，姜松，杨云，
申请(专利权)人：中国三峡新能源集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：