[发明专利]基于光伏微型抽水蓄能的山区供水供电系统

说明书

本发明涉及一种基于光伏微型抽水蓄能的山区供水供电系统，该供水供电系统，包括上水库、下水库、山地光伏方阵和水面漂浮式光伏方阵，上水库一端通过输水管线与下水库相连，另一端与山区用水系统相连；本发明的上水库采用山区提水灌溉系统的储水罐，下水库采用山下天然河流或水池；同时，在山区空地或荒地建设山地光伏方阵，在山下下水库建设水面漂浮式光伏方阵。不仅为山区微电网供电和储能服务，同时还可以解决山区生活供水和农业灌溉的问题。本发明将光伏电站、微型抽水蓄能和山区提水灌溉系统相结合，针对光伏资源条件良好同时又有供水需求的山区，使得系统既具有自供电能力，又具有了自供水的能力。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，尤其是涉及一种基于光伏微型抽水蓄能的山区供水供电系统。

背景技术

光伏等可再生能源发电系统的运行特点是出力的随机波动特性，这种随机波动既是气候条件等各种外部条件影响的结果，也是电力系统供需关系不稳定的结果。对于微电网系统而言，一方面，新能源出力的波动会对电力系统的安全稳定运行有负面影响；另一方面，当遇到电力过剩时，新能源往往不能被合理利用，从而又造成了新能源电力的损失。若想彻底解决可再生能源随机波动带来的影响，就需要采用合适的储能技术相配套。

2020年，全国光伏新增装机4820万千瓦，其中集中式光伏电站3268万千瓦、分布式光伏1552万千瓦。从新增装机布局看，中东部和南方地区占比约36％，“三北”地区占64％。2020年，全国光伏平均利用小时数1160小时，全国平均弃光率2％，光伏消纳问题较为突出的西北地区弃光率为4.8％。可见，在部分省份的光伏弃电问题仍不可忽视。抽水蓄能电站有着投资成本低，寿命长，规模大、集中式能量储存的优点，是迄今为止部署最多的储能方式，在储能市场占据绝对优势位置。截止2019年底，中国已投运储能项目累计规模32.3GW，其中抽水蓄能电站共计32座，装机容量合计3029万千瓦，占比93.70％。

近些年，偏远地区的离网型光伏提水系统得到了较大发展。光伏提水系统由四个主要部分组成，即光伏方阵、功率调节单元、电动机和水泵。若能对光伏提水系统进行适当的改造，使其除了具备提水灌溉的能力以外，还具备储能发电的能力，将较大程度地提高偏远地区的供电可靠性。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种基于光伏微型抽水蓄能的山区供水供电系统，将光伏电站、微型抽水蓄能和山区提水灌溉系统相结合，使得系统既具有自供电能力，又具有了自供水的能力。

本发明采用的技术方案是：一种基于光伏微型抽水蓄能的山区供水供电系统，其特征在于：包括上水库、下水库、山地光伏方阵和水面漂浮式光伏方阵，所述上水库采用山区提水灌溉系统的储水罐，所述下水库采用山下天然河流或水池，所述山地光伏方阵建设在山区空地或荒地，所述水面漂浮式光伏方阵建设在山下下水库；所述上水库一端通过输水管线与下水库相连，另一端与山区用水系统相连；所述上水库和下水库之间设有抽水蓄能发电电动机组，所述抽水蓄能发电电动机组、山地光伏方阵和水面漂浮式光伏方阵通过输电线路接入电网。

作为优选，所述抽水蓄能发电电动机组设置在山下发电厂房中。

作为优选，所述抽水蓄能发电电动机组包括两台并联设置的可变速机组，一台为发电机，另一台为电动机。

进一步的，所述发电机和电动机均采用双馈型异步发电机。

进一步的，所述发电机的转子接线端连接到一组背靠背式变流器，所述电动机的转子接线端连接到另一组背靠背式变流器；所述发电机和电动机的定子接线端共用一台机组变压器与电网相连。

更进一步的，在光伏出力过剩时，山地光伏方阵和水面漂浮式光伏方阵提供山区用电负荷，同时，山地光伏方阵和水面漂浮式光伏方阵的剩余出力提供电能用以驱动电动机，提水至山上储水罐中。

更进一步的，在光伏出力不足时，山上储水罐放水，发电机发电，用以补偿山区的供电。