阅读说明：本技术 一种利用输水干渠进行清洁能源开发利用的方法 (Method for developing and utilizing clean energy by using water delivery main channel ) 是由 梁波 崔磊 朱钊 夏伟 荣雪宁 于 2021-06-21 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种利用输水干渠进行清洁能源开发利用的方法,基于输水干渠特点,利用输水干渠的资源禀赋进行清洁能源开发和利用,在不影响输水干渠原有的输水和供水功能的基础上,在开敞的输水干渠上方搭建屋顶结构,铺设光伏组件阵列,进行光伏发电,所产的直流电一部分可连接至储能装置作为备用电力,所产的直流电另一部分进行逆变升压处理后既可用于干渠用电装置,从而可以取消干渠的外来电源和柴油发电备用电源,又可通过输电线路将多余电力输送至地方电网,从而实现输水干渠流道范围内分布式可再生能源开发和利用,具有显著的社会效益和经济效益。(The invention provides a method for developing and utilizing clean energy by utilizing a water delivery main canal, which utilizes the resource endowment of the water delivery main canal to develop and utilize the clean energy based on the characteristics of the water delivery main canal, on the basis of not influencing the original water conveying and supplying functions of the water conveying main channel, a roof structure is built above the open water conveying main channel, a photovoltaic module array is laid for photovoltaic power generation, one part of the generated direct current can be connected to an energy storage device to be used as standby power, the other part of the generated direct current can be used for a power utilization device of the main channel after inversion and boosting treatment, thereby eliminating an external power supply of a main channel and a diesel generating standby power supply, and transmitting redundant power to a local power grid through a power transmission line, therefore, the development and utilization of distributed renewable energy sources in the range of the water delivery main channel flow passage are realized, and the method has remarkable social and economic benefits.)

一种利用输水干渠进行清洁能源开发利用的方法

技术领域

本发明属于水利及可再生清洁能源技术领域，更具体地涉及一种利用输水干渠进行清洁能源开发利用的方法。

背景技术

输水干渠，特别是人工输水干渠，一般具有人工渠道宽和距离长的特点，其渠道宽80-120m，距离超过1200km；另外维护输水干渠运行的电力负荷点多，负荷沿干渠分布分散，间距1-10km不等、单个负荷小，单个负荷为100-800kW。传统供电方式有分散就地供电和架设专用输电网两种，在这两种供电方式中，前者供电方式简单、投资省，但分散供电电源可靠性差，供电质量难以保证；后者供电方式复杂，需全程架设专网，设置中心开关站互为备用，虽然供电可靠性高，但投资大，且供电容量-用电负荷匹配性差，专网长时间空载运行，需要设置大量额外无功补偿。两种方式下，对于干渠上的重要负荷，如退水闸都需要设置柴油发电机作为备用电源，沿线分布的柴油备用电源点数量多，油箱平常维护工作量大，且一旦泄露，会对输水干渠的水质造成严重影响。

由于要保障输水干渠的供水水质，输水干渠两侧还设有运行维护检修通道即马道和保护缓冲绿化带，若计及马道和保护缓冲绿化带的保护范围，输水干渠整个宽度可达到150m。另外，输水干渠一般为明渠形式，因此整个干渠流道除节制闸等控制性建筑物外没有任何遮挡，在长距离条件下，输水干渠流道范围内太阳能光伏发电资源十分可观。

发明内容

基于背景技术所述的输水干渠的特点和资源禀赋，本发明提出一种利用输水干渠进行清洁能源开发利用的方法。

本技术方案的方法包括以下步骤：

步骤一、在开敞式的输水干渠上方搭建平台，将平台的顶部相互组合连接构成带状的屋顶结构；

步骤二、在屋顶结构上铺设和固定太阳能光伏组件并通过直流电缆相互连接组成长条形带状的光伏组件阵列；

步骤三：将光伏组件阵列产生的一部分直流电直接通往储能装置，另一部分直流电通过逆变升压处理后与干渠用电装置和地方电网相连接。

所述的步骤一中，在输水干渠中搭建与平台的顶部相连接的中立柱。

所述的步骤三中，储能装置包括水电解制氢储能装置。

所述的步骤三中，将另一部分直流电通过直流电缆连接到逆变器，通过逆变器将直流电逆变为交流电后，将交流电通过交流电缆依次连接交流控制柜和交流升压变压器进行升压处理，将一部分升压后的交流电连接到干渠用电装置，另一部分升压后的交流电连接到地方电网。

进一步地，所述的平台可采用轻质钢制成，为拱形或者平面支撑形，通过设置中立柱可进一步加强平台的强度，使得平台具有大跨度和高强度的特点，并能沿着渠道水流方向组合成长条形带状结构，在干渠上方通过组合连接构成稳定、安全并有一定承载力的屋顶结构。

本发明提出了一种基于输水干渠特点，利用输水干渠的资源禀赋进行清洁能源开发利用的方法，在不影响输水干渠原有的输水和供水功能的基础上，在开敞的输水干渠上方搭建屋顶结构，铺设光伏组件阵列，进行光伏发电，所产的直流电一部分可连接至储能装置作为备用电力，所产的直流电另一部分进行逆变升压处理后既可用于干渠用电装置，从而可以取消干渠的外来电源和柴油发电备用电源，又可通过输电线路将多余电力输送至地方电网，从而实现输水干渠流道范围内分布式可再生能源开发和利用，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为系统的剖面示意图。

图2为系统的俯视示意图。

图3为系统的整体连接示意图。

其中：1-输水干渠；1.1-马道；1.2-缓冲带；2-平台；2.1中立柱； 3-屋顶结构；4-太阳能光伏组件；5-直流电缆；6-逆变器；7-交流控制柜；8-交流电缆；9-交流升压变压器；10-干渠用电装置；11-储能装置；12-地方电网。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅做举例而已，同时通过说明，将更加清楚地理解本发明的优点。实施例中所述的位置关系均与附图所示一致，实施例中其他未详细说明的部分均为现有技术。

参照图2的输水干渠1，其渠道为人工混凝土衬砌的流道，渠道上方无遮盖，衬砌渠道两侧设置有用于运行巡视和运输检修设备的马道1.1，马道1.1为混凝土或沥青路面，马道两侧还设置有缓冲带1.2，缓冲带1.2上设置有保护林，用以封闭式管理和保障水质安全。

参照图1和图2，在输水干渠1的上方每隔一段距离搭建一组平台2，平台2由轻质钢制成的，呈拱形或平面支撑形，在输水干渠1 的中部设置与平台2的顶部相连接的中立柱2.1，以提升平台2的强度，当然，如果强度需求小，平台2单跨的自身预应力已满足强度需求则不需要设置中立柱2.1，如强度需求大，增设一根中立柱2.1无法满足要求则可设置多根中立柱2.1，通过设计，使得平台2具有大跨度、高强度的特点，并能沿渠道的水流方向组合成长条形带状结构，形成稳定、安全并有一定承载力的干渠上方加盖结构。将平台2的顶部进行组合连接，形成输水干渠1上空长条形带状的屋顶结构3，该屋顶结构3具有安全、稳定和可靠的承载力，可承受光伏组件、直流电缆、人员检修通道及检修设备的全部荷载，并计及强风、覆冰、覆雪等各种自然条件荷载校核；输水干渠1上方的屋顶结构3的高度高于渠道暴雨、洪水浸没等极端条件下的水位高度。然后在输水干渠1 上方的屋顶结构3上铺设和固定太阳能光伏组件4，并将太阳能光伏组件4通过直流电缆5相互连接组成长条形带状的光伏组件阵列。

参照图3，光伏组件阵列产生的直流电的一部分通过直流电缆5 直接连接到储能装置11，作为备用电力；光伏组件阵列产生的直流电的另一部分通过直流电缆5汇集到逆变器6，将直流电逆变为交流电，该交流电通过交流电缆8汇集到可对电能进行安全保护控制的交流控制柜7，交流控制柜7通过交流电缆8连接至交流升压变压器9，用于将逆变后得到的交流电能从低压升为10kV或35kV、110kV高压，升压后的交流电通过交流电缆8连接到干渠用电装置10和地方电网 12，干渠用电装置10包括输水干渠上控制性建筑物和各种闸门。

其中，储能装置11可为普通蓄电池，也可为水电解制氢储能装置，水电解制氢储能装置通过光伏直流侧碱液或PEM或固体氧化物方式电解水制氢气，并将氢气加压30-70Mpa后进行气罐储存；当需要进行备用供电时，可通过氢燃料电池组提供直流电，经逆变升压处理后对干渠用电装置10进行供电。

以上结合附图及具体实施例详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。