[发明专利]风电孤网海水淡化系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电和海水淡化处理领域，特别是指一种风电孤网海水淡化系统。

背景技术

淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一，是一切生命之源。很多偏远地区、海岛淡水资源天然匮乏，只能利用苦咸水或海水经过淡化处理获取淡水。

多数成熟的淡化处理技术依赖电能驱动。偏远地区或海岛无法引入公共电网或引入公共电网成本太高。而采用柴油发电不仅成本高，油料运输还非常困难，维护工作量大，可靠性差，对环境并不友好。因此，风力发电就成为替代常规能源发电的重要方式之一。另一方面，随着风力发电技术的逐渐成熟与应用经验的不断积累，风力发电的应用方式也逐步拓宽，其与高耗能的海水淡化系统技术相结合，将规模化风电场电量就地消纳、减少弃风、缓解并入大电网产生的冲击等将创造更大的价值。

目前，以风电海水淡化系统动力设备与公共电网的连接关系来分，主要分为非并网型和孤网型两种类型。

其中，非并网海水淡化系统以公共电网作为海水淡化系统的后备电源，其对海水淡化系统侧的技术要求接近于其传统技术。

对于风电孤网海水淡化系统，由于风电电源的波动性和间歇性，海水淡化系统需要具备大范围变负荷的特性。现有的风电孤网海水淡化系统实现负荷可调的技术方案主要有：（1）海水淡化系统由若干独立单元构成，系统运行出力调整通过启动/停止独立单元来实现；（2）海水淡化系统由多支可独立启动/停止的膜组件构成，同时，每个膜组件浓水出口处安装有可调节电动阀。海水淡化系统通过泵变频与可调节电动阀协调配合使海水淡化系统在负载功率变化时，各膜组件的压力保持稳定，从而保证海水淡化系统设备的寿命。

上述技术方案中，仅通过独立单元或膜组件的启停来调整系统出力是一种很粗放的方案。一方面，海水淡化系统的功率需求不连续，还严重依赖电源侧储能环节等协调控制来实时维持系统发电与用电量平衡；另一方面，独立单元或膜组件频繁启停、冲洗等过程中的不达标产水形成电能浪费、影响设备寿命。同时，由于受膜组件自身工艺特性最小流量的限制等约束了系统大范围变负荷运行的能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种风电孤网海水淡化系统，能够克服风电电源的波动性和间歇性，实现系统内大范围变负荷运行、最大可能地利用风能、减少反渗透装置启停次数，延长系统设备使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一方面，提供一种风电孤网海水淡化系统，包括：

以风力发电为主电源的微电网子系统，包括有至少一台将风能转化为电能的风力发电机；

与所述微电网子系统连接、利用所述风力发电机产生的电能对海水进行淡化处理的海水淡化子系统，所述海水淡化子系统包括有至少一个反渗透装置和至少一个电渗析装置，所述反渗透装置的输入端接收经过预处理的海水，输出端分别与淡水水箱和苦咸水水箱连接，所述电渗析装置的输入端与苦咸水水箱连接，输出端与淡水水箱连接；

检测所述反渗透装置的产水水质的控制子系统，在所述反渗透装置产水水质低于预设的指标时，切断所述反渗透装置的产水与淡水水箱的连接，将所述反渗透装置的产水与苦咸水水箱连接。

进一步地，所述风电孤网海水淡化系统还包括：

实时进行风能预测的风能预测模块；

能量管理模块；

所述风能预测模块和能量管理模块以通讯方式连接，所述能量管理模块根据所述风能预测模块给出的近期风能预期目标值选择匹配的预设工作点。

进一步地，所述电渗析装置根据所述能量管理模块的指令对所述苦咸水水箱中的水进行处理，将经所述电渗析装置处理后的水导入所述淡水水箱。

进一步地，所述反渗透装置由高压泵、多个独立反渗透膜组件及能量回收模块构成，所述高压泵的电动机通过变频器和变压器与所述微电网子系统的母线连接。

所述能量管理模块根据所述反渗透装置的当前运行设备的额定负荷能力和所述能量管理模块给出的工作点负荷目标间的差值来确定优先进行高压泵变频调节的反渗透膜组件的出力或依据目标工作点要求启动/停止对应的反渗透膜组件；

所述控制子系统包括：

接受所述能量管理模块的指令，对所述反渗透装置进行高压泵变频调节或启动/停止对应的反渗透膜组件的控制模块。

所述电渗析装置通过变频器和变压器与所述微电网子系统的母线连接。

所述控制子系统包括：

在所述风力发电机产生的电量在第一预设范围内波动时，调节所述电渗析装置的工作电压的第一控制模块。