一种水库自适应热电联供组件、系统及方法

技术领域

本发明涉及水库技术领域，具体涉及一种水库自适应热电联供组件、系统及方法。

背景技术

抽水蓄能电站具有储能、调峰等功能，其原理是在电网负荷高峰时放水发电，在电网负荷低谷时抽水蓄能，因此根据电网峰谷时放水抽水的需要，抽水蓄能电站的上下水库皆存在水位频繁消落的特点。由于抽水蓄能水库通常为U型构造，其断面呈上宽下窄形，则抽水蓄能水库处于高水位时的水库表面水域面积会大于抽水蓄能水库处于低水位时的水库表面水域面积。

根据我国加快构建新型电力系统的要求，以风光新能源为主的电源配合抽水蓄能电站等储能设施将是未来电力系统的重要构成部分，而根据有关预测，至2025年我国抽水蓄能电站总装机容量将达到1亿千瓦。因此抽水蓄能电站正迎来大建设及大发展的契机，则针对抽水蓄能水库进行二次开发及利用是必要且前景可观的。

现有的抽水蓄能水库选址往往较为偏僻，抽水蓄能水库厂房、周边居民、相关产业等在生产和生活中存在的供电、供热需求，而现有抽水蓄能水库无法进行热电联供以满足上述需求。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的抽水蓄能水库无法同时满足水库周围对电力、供热需求的缺陷，从而提供一种水库自适应热电联供组件、系统及方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种水库自适应热电联供组件，适用于抽水蓄能水库，包括：

两个承托平台，每一所述承托平台适于漂浮于水库的表面；

太阳能板结构，每一所述太阳能板结构的两端分别设于相邻的承托平台上，所述太阳能板结构包括至少两块可相对展开和折叠的太阳能光伏板；

太阳能热水管结构，分布于承托平台上，包括若干根太阳能热水管，每一所述太阳能热水管内适于容纳水。

可选地，每一承托平台上均至少设有一根太阳能热水管。

可选地，所述太阳能板结构包括两块太阳能光伏板，两块所述太阳能光伏板通过铰链转动连接，且每一所述太阳能光伏板背离与铰链连接的另外一块太阳能光伏板的端部与承托平台的横杆通过铰链转动连接。

可选地，还包括限位杆，所述限位杆与水库底面间的夹角成角度设置。

可选地，所述限位杆的外周套设有滑环，每一承托平台的两侧通过连接杆分别与滑环连接。

可选地，同一承托平台的沿长度方向设置的两根限位杆平行设置。

可选地，所述限位杆的角度和长度的计算规则如下式所示：

式中：f

可选地，相邻承托平台组成的水库自适应热电联供组件在水库内的最大面积和最小面积如下式所示：

式中：S

一种水库自适应热电联供系统，包括上述的水库自适应热电联供组件，当所述相邻水库自适应热电联供组件的承托平台的长度方向平行时，所述相邻水库自适应热电联供组件间设有一个太阳能板结构。

可选地，所述水库内至少设有一个供水水箱，所述供水水箱与太阳能热水管通过管路连接。

可选地，所述水库自适应热电联供组件在水库内占据的面积如下式所示：

S

可选地，单个水库自适应热电联供组件和整体总供热能力如下式所示：

式中：E

可选地，还包括控制器、输电线缆和输水管，所述控制器分别与太阳能板结构、太阳能热水管结构通讯连接，所述输电线缆与太阳能板结构线路连接，所述输水管与太阳能热水管管路连接。

一种水库自适应热电联供系统的使用方法，用于使用上述的水库自适应热电联供系统，

丰水状态下，承托平台间的间距变大，太阳能板结构的两块太阳能光伏板展开，太阳能热水管内的水受到太阳照射而变热；

死水状态下，承托平台间的间距变小，太阳能板结构的两块太阳能光伏板折叠，太阳能热水管内的水受到太阳照射而变热。

可选地，所述承托平台沿限位杆轴线方向进行升降。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的水库自适应热电联供组件，包括：两个承托平台，每一承托平台适于漂浮于水库的表面；太阳能板结构，每一太阳能板结构的两端分别设于相邻的承托平台上，太阳能板结构包括至少两块可相对展开和折叠的太阳能光伏板；太阳能热水管结构，分布于承托平台上，包括若干根太阳能热水管，每一太阳能热水管内适于容纳水。丰水状态下，承托平台间的间距变大，太阳能板结构的两块太阳能光伏板展开，太阳能热水管内的水受到太阳照射而变热；死水状态下，承托平台间的间距变小，太阳能板结构的两块太阳能光伏板折叠，太阳能热水管内的水受到太阳照射而变热。不管水库处于何种状态，都会由太阳能板结构将太阳能转化为电能、太阳能热水管加热管内的水，从而为水库的厂房、周边居民、相关产业等提供热电和热水，以满足他们的在生产和生活中的供电、供热需求。

2.本发明提供的水库自适应热电联供组件，每一承托平台上均至少设有一根太阳能热水管，以使在每个承托平台上布置太阳能热水管，实现对太阳能的最大利用。

3.本发明提供的水库自适应热电联供组件，太阳能板结构包括两块太阳能光伏板，两块太阳能光伏板通过铰链转动连接，且每一太阳能光伏板背离与铰链连接的另外一块太阳能光伏板的端部与承托平台的横杆通过铰链转动连接。通过铰链的连接，实现太阳能光伏板与太阳能光伏板、太阳能光伏板与横杆间的相对转动，以实现太阳能板结构在各种状态下进行展开或折叠。

4.本发明提供的水库自适应热电联供组件，还包括限位杆，限位杆与水库底面间的夹角成角度设置，限位杆的外周套设有滑环，每一承托平台的两侧通过连接杆分别与滑环连接。当太阳能板结构展开或折叠时，需要两个承托平台的间距不同，因此，限位杆与水库底面间设为夹角以实现两个承托平台的间距的变化。

5.本发明提供的水库自适应热电联供组件，同一承托平台的沿长度方向设置的两根限位杆平行设置。由于承托平台的长度不变，因此，承托平台在上升或下降过程中通过两端的限位杆的平行实现升降。

6.本发明提供的水库自适应热电联供系统，水库内至少设有一个供水水箱，供水水箱与太阳能热水管通过管路连接，供水水箱为太阳能热水管提供水流。

7.本发明提供的水库自适应热电联供组件，还包括控制器、输电线缆和输水管，控制器分别与太阳能板结构、太阳能热水管结构通讯连接，输电线缆与太阳能板结构线路连接，所述输水管与太阳能热水管管路连接，通过控制器实现电能和热水的供应。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施方式中提供的水库自适应热电联供组件处于死水状态与丰水状态的示意图；

图2为本发明的实施方式中提供的水库自适应热电联供组件的示意图；

图3为本发明的实施方式中提供的水库自适应热电联供组件处于丰水状态的示意图；

图4为本发明的实施方式中提供的限位杆、滑环与连接杆的示意图；

图5为本发明的实施方式中提供的抽水蓄能水库的丰水状态和死水状态的示意图；

图6为本发明的实施方式中提供的抽水蓄能水库处于死水状态的水库自适应热电联供系统的俯视图；

图7为本发明的实施方式中提供的抽水蓄能水库处于丰水状态的水库自适应热电联供系统的俯视图；

图8为本发明的实施方式中提供的太阳能板结构与横杆连接的示意图。

附图标记说明：1、太阳能热水管结构；2、铰链；3、太阳能板结构；301、太阳能光伏板；4、承托平台；5、限位杆；6、滑环；601、夹角；602、连接杆；7、水库；701、丰水状态；702、死水状态；8、供水水箱；9、岸坡。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1－8所示的水库自适应热电联供组件的一种具体实施方式，包括：漂浮于抽水蓄能水库7水面上的两个承托平台4，以及分别与两个承托平台4连接的一个太阳能板结构3、以及太阳能热水管结构1。

如图2、图3所示，太阳能热水管结构1由若干个太阳能热水管组成，其中，每一承托平台4上设有三根平行设置的太阳能热水管，相邻的太阳能热水管间连通设置。

如图1、图2、图3和图8所示，太阳能板结构3包括两块可以相对展开和折叠的太阳能光伏板301，相邻的两块太阳能光伏板301通过铰链2转动连接，且靠近承托平台4的太阳能光伏板301的端部与承托平台4的横杆通过铰链2转动连接，即，每一太阳能光伏板301背离与铰链2连接的另外一块太阳能光伏板301的端部与承托平台4的横杆通过铰链2转动连接。为避免承托平台4在抽水蓄能水库7内任意漂浮，每一承托平台4沿长度方向的两侧分别设有一根限位杆5、且限位杆5与水库7底面间设有夹角601为、且该夹角601不等于90°，同时，同一承托平台4的沿长度方向设置的两根限位杆5平行设置，即，承托平台4的长度方向与太阳能热水管的长度方向、太阳能光伏板301的长度方向相同，需要注意的是，限位杆5的高度要高于抽水蓄能水库7在丰水状态701下的高度。如图4所示，限位杆5的外周套设有滑环6，每一承托平台4长度方向的两端通过连接杆602分别与滑环6连接。如图1所示，限位杆5的角度和长度的计算规则如下式所示：

式中：f

由相邻两个承托平台组成的水库自适应热电联供组件在水库7内占据的最大面积和最小面积如下式所示：

式中：S

一种水库自适应热电联供系统，设置于抽水蓄能水库7内，如图5、图6和图7所示，包括五组水库自适应热电联供组件、抽水蓄能水库7岸坡9的四角分别设有一个供水水箱8，其中，由三组水库自适应热电联供组件组合在一起，即，相邻的自适应组件的承托平台4的长度方向平行时、相邻的两个水库自适应热电联供组件间设有一个太阳能板结构3。为了实现电能和热水的输送，还包括控制器、输电线缆、变压器和输水管，控制器分别与太阳能板结构3、太阳能热水管结构1、变压器通讯连接，输电线缆与太阳能板结构3线路连接，输水管与太阳能热水管通过管路连接。需要注意的是，相邻的承托平台4上的太阳能热水管管路连接，供水水箱8与太阳能热水管结构1间设有供水泵和供水阀门、岸坡9上设有与太阳能热水管结构1管路连接的输水泵和输水阀门，承托平台4的太阳能热水管管内设有温度感应器，温度感应器与控制器通讯连接。

为便于计算抽水蓄能水库7的水库自适应热电联供系统在水库内占据的面积，公式如下所示：

S

此外，单个抽水蓄能水库7的水库自适应热电联供组件和整体总供热能力如下式所示：

式中：E

具体实施过程中，抽水蓄水水库7在丰水状态701下的水面面积变大，由于承托平台4沿限位杆5进行移动、且限位杆5与水库7底面间设有夹角，承托平台4间的间距变大，太阳能板结构3的两块太阳能光伏板301展开，太阳能热水管内的水受到太阳照射而变热；死水状态702下的水面面积变小，由于承托平台4沿限位杆5进行移动、且限位杆5与水库7底面间设有夹角，承托平台4间的间距变小，太阳能板结构3的两块太阳能光伏板301折叠，太阳能热水管内的水受到太阳照射而变热。太阳能光伏板301产生的电能经输电线缆输送至变压器，经变压器后并入周边电网中。当控制器接收到温度感应器的温度后，温度达到预设数值后，控制器同时打开供水阀门和输水阀门、启动供水泵和输水泵，以将太阳能热水管内的热水输送给用户。

作为一种替代的实施方式，每一承托平台4上设置的太阳能热水管的数量还可为1根、2根、4根甚至更多根。

作为一种替代的实施方式，一个太阳能板结构3的太阳能光伏板301的数量还可为3块、4块甚至更多块。

作为一种替代的实施方式，供水水箱8的数量还可为1个、2个、3个、5个甚至更多个。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。