[发明专利]一种光伏、光热、反渗透海水淡化系统

说明书

本发明提出的一种光伏、光热、反渗透海水淡化系统，由提水泵、海水预处理装置、海水预热器、能量回收装置、电池基板、光伏电池阵列和光伏控制蓄电组件组成。海水被提水泵从海水源中提出，通过海水预处理装置，剔除杂质后进入海水预热器预热，温度被加热到适宜反渗透膜产水的温度，随后被高压泵加压后通过反渗透膜，产出浓海水和淡水。海水预热器为两层，上层为海水，下层为相变材料；相变材料用来维持海水温度稳定，增加淡水产量。所产淡水经过热量收集器，吸收来自光伏电池阵列的热量，变成热水作为生产生活用水。电池基板上的热量被集热热管传递给上端的热量收集器中的淡水，用以为光伏电池降温、提高其发电效率的目的。

技术领域

本发明涉及太阳能海水淡化技术领域，具体地说，涉及一种光伏、光热、反渗透海水淡化系统。

背景技术

晶硅太阳电池温度每升高1℃，相对发电效率下降0.4％～0.6％。为克服光伏电池发电效率随温度上升而下降的问题，通常采用空气或水为冷却工质，带走电池基板的热量，并对这部分热量加以回收利用，由此衍生出太阳能光伏发电与热利用PVT联合系统。现有PVT系统存在的主要问题是要保证较高的发电效率，则要求较低的电池温度，进而导致回收的热能温度较低，较难利用。目前，PVT系统的热能利用主要集中在PVT热水器、光伏光热建筑和光伏光热热泵一体化系统等方面。

反渗透法RO是目前海水淡化技术较为成熟的方法之一。反渗透海水淡化装置采用高压泵给海水加压，使海水中的水分子通过渗透膜进入另一侧，从而起到分离淡水和盐水的作用。反渗透膜的产水量与给水温度有关，研究表明，在不破坏反渗透膜的情况下，温度每升高1℃，产水量增加3.8％。

反渗透法能够有效利用PVT系统的低温热能，提高淡水产量。将PVT系统和反渗透法结合起来为PVT系统的低温热能利用提供了新的途径。2010年，在第25届欧洲光伏太阳能会议暨展览会上，Alexander Kroiβ等人在论文“Analysis of Hybrid Photovoltaic/Thermal(PV/T)Solar Systems for Small Scale Reverse Osmosis DesalinationPlants”中，计算得到光伏-光热系统驱动的反渗透海水淡化装置比单纯光伏驱动的装置淡水产量多30％～40％，与纯光伏反渗透海水淡化系统相比，可节省20％～30％的集热器面积。2014年，Alexander Kroiβ等人在杂志《Energy Procedia》第52卷93-103页论文“Development of a seawater-proof hybrid photovoltaic/thermal(PV/T)solarcollector”中，通过组合聚丙烯太阳能集热器与商业光伏系统制作了简易的太阳能光伏-光热-反渗透海水淡化装置。该装置虽然实现了光伏-光热系统与反渗透海水淡化系统的结合，但同时存在以下问题:一是海水直接通过电池基板背部的聚丙烯管道，容易造成电池基板的腐蚀，若采用耐腐蚀材料，则成本较高；二是装置所产的热量完全用于海水预热，因太阳能的不稳定性，会造成装置在设计或使用过程中热电负荷不匹配，影响系统的发电产水性能；三是进入反渗透膜的海水温度不能够被稳定控制，从而影响系统的产水性能。

相变材料在特定温度或温度范围下发生相态变化，吸收或释放大量的相变潜热，可以用来蓄热和实现温度恒定。将相变材料应用于反渗透海水淡化装置，能有效维持反渗透膜前进水温度的恒定，进而保证系统的高效产水。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种光伏、光热、反渗透海水淡化系统。