一种利用风能和太阳能的水电联产系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用风能和太阳能的水电联产系统，属于新能源利用技术领域。包括连接于连接总线上的风力发电机、电池储能装置、能量分配与控制系统、海水淡化装置以及供电系统控制器，所述海水淡化装置连接电池储能装置，能量分配与控制系统连接控制电池储能装置和供电系统控制器。本申请的技术方案解决了海岛及沿海地区弃风电问题以及淡水不足的问题，充分利用了不稳定的风能生产淡水以及供给电能；解决了太阳能海水淡化直接蒸馏海水的结垢问题，绿色环保，实现对随机性和间隙性风能的有效利用。

Water power combined production system utilizing wind energy and solar energy

The invention discloses a water power combined production system utilizing wind energy and solar energy, belonging to the technical field of new energy utilization. Connected with the storage battery connected wind power generator, on the bus system, energy distribution and control system, seawater desalination and power supply system controller, the desalination device is connected with the battery energy storage device, energy distribution and control system is connected with the control of battery energy storage device and power supply system controller. The technical scheme for solving the island and coastal region abandoned wind power and water shortage, make full use of the instability of wind energy production and supply of fresh water power; solve the problem of scaling, solar desalination direct distillation seawater green environmental protection, to achieve efficient use of random and intermittent wind.

【技术实现步骤摘要】
一种利用风能和太阳能的水电联产系统
本专利技术涉及一种水电联产装置，属于新能源利用

技术介绍
风能、太阳能等可再生能源的规模化发展是我国实现能源结构优化调整，实现低碳发展的重要途径。然而，风电、光电等可再生能源固有的能量密度低、随机性、间歇性特点，导致其规模化并网危及电网运行的安全稳定，对电网调频和备用容量规划带来很大挑战，从而造成目前弃风弃光现象严重，影响经济效益。针对这一问题，国内外陆续开始尝试采用网架改造、风光电预测技术、备用容量和大规模储能、风能太阳能供暖、风能太阳能海水淡化等手段来解决瓶颈问题。其中，海水淡化属于高能耗产业，利用风能和太阳能进行海水淡化既可以生产生活和工业所需的淡水，又可以解决能源问题，减少环境污染，是一项很有前景的海水淡化技术，近年来为众多专家学者所关注。中国专利技术专利“风光互补的海水淡化系统”(申请号：CN201510822463.0；公开号：CN105461133A)提出了一种利用液化天然气冷能的冷冻脱盐-风光互补真空膜蒸馏混合的海水淡化系统。系统包括间接接触式海水淡化系统、直接接触式膜蒸馏海水淡化系统、冷却系统。其中，间接接触式海水淡化系统与直接接触式膜蒸馏海水淡化系统通过管道连接，冷却系统向间接接触式海水淡化系统与直接接触式膜蒸馏海水淡化系统提供冷能。中国专利技术专利“海上风光互补海水淡化系统”(申请号：CN201410113281.1；公开号：CN104058473A)提出一种海上风光互补海水淡化系统，包括风力发电机、光伏组件、蓄电池、风光控制器、蒸馏装置，风力发电机、光伏组和蓄电池分别与风光控制器连接，风光控制器与蒸馏装置连接，用来控制供给蒸馏装置的电能。中国专利技术专利“风能、太阳能海水淡化系统”(申请号：CN201210467844.8；公开号：CN102923801A)提出了一种新型的蒸馏冷凝发海水淡化方法，利用太阳嫩直接为海水加热的热源，使海水产生水蒸气，用集气罩将水蒸气收拢，由风机输送到冷凝器中，在冷凝器中水蒸气被冷凝成淡水，实现海水淡化；风机和冷凝器所需要的动力均来自风力动力源装置，即利用风能做为动力来源。中国专利技术专利“风光互补供能的全直流负载反渗透海水淡化装置及其方法”(申请号：CN201410711527.5，公开号：CN104445738A)提出了一种风光互补供能的全直流负载反渗透海水淡化装置及其方法，装置包括直流风力发电机、高效陷光膜光伏发电组件、风光互补控制器、电力缓冲均衡控制模块、海水汲取泵、海水前处理模块、反渗透高压泵、反渗透海水淡化装置、臭氧杀菌器、海水贮存装置；高效陷光膜光伏发电组件和直流风力发电机产生的电能通过风光互补控制器和电力缓冲均衡控制模块的互补整流、均衡控制，输送给海水汲取泵、海水前处理模块、反渗透高压泵、反渗透海水淡化装置、臭氧杀菌器等直流负载，产生的淡水储存在淡水贮存装置中。上述的专利技术装置或方法均采用风能和太阳能实现海水淡化或电、热、水联产，但所用的方法为太阳能直接加热蒸馏海水、风能辅助系统运行的海水淡化技术，或风能和太阳能均转化为电能后利用反渗透方法的海水淡化系统。太能能直接加热蒸馏海水需要用到太阳能真空管换热器，这种换热器在大功率输入时占地面积大，系统连接复杂，另外，海水蒸馏在真空管换热器中很容易结垢，且不容易清洗，系统运行可靠性差。反渗透技术几乎是目前所有利用新能源进行海水淡化所采用的技术，这种技术解决了太阳能真空管的缺点，以纯电能驱动，系统运行可靠，但反渗透海水淡化需要的前处理要求高，对于像海岛以及近海受污染的海域，这种方法并不实用。此外，由于风能和太阳能的间隙性和随机性的特点，风光电反渗透海水淡水需要按模块化思想设计，在变功率输入时关闭或开启一组或几组海水淡化装置以匹配间歇变化的功率，这将增加设备成本，而且海水淡化系统的平均利用率不高，与功率的匹配只能是阶梯形的形式进行，不能实现与风电功率的连续匹配，系统的运行和控制策略也较为复杂。
技术实现思路
为解决现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种利用风能和太阳能的水电联产系统，用于平滑间歇性和随机性波动的风电输出功率，在提高电网对风电接纳能力的同时生产有用的淡水。该系统提高风能的利用效率，使用的方法有效且应用成本较低，能减少在近海和离岛等风能丰富的区域由于无法并网导致的能源浪费并生产居民日常生活所需的淡水。本专利技术的技术方案是：一种利用风能和太阳能的水电联产系统，包括连接于连接总线上的风力发电机、电池储能装置、能量分配与控制系统、海水淡化装置以及供电系统控制器，所述海水淡化装置连接电池储能装置，能量分配与控制系统连接控制电池储能装置和供电系统控制器；所述海水淡化装置包括蒸发器，蒸发器内顶部设有海水喷淋装置，所述海水喷淋装置底部设有两端分别连接蒸汽进口封头和凝结淡水出水封头的换热管束，所述换热管束底部浓海水管道，浓海水管道连接浓海水泵、经海水换热器A连接浓海水排出口；海水喷淋装置连接海水供水管，海水供水管经海水换热器A和海水换热器B连接海水进水泵，所述蒸发器通过蒸汽管路连接蒸汽压缩机，所述凝结淡水出水封头连接淡水输出管路，淡水输出管路连接蒸汽进口封头，淡水输出管路上设有淡水泵、并经海水换热器B连接至淡水出口，所述淡水输出管路还通过补水管路连接太阳能集热器，所述太阳能集热器连接补水混合器，补水混合器连接蒸汽进口封头和蒸汽压缩机，蒸汽压缩机连接电池储能装置和连接总线。所述凝结淡水出水封头连接抽气真空泵。旁路管路与所述太阳能集热器并联于补水管路上。所述蒸汽压缩机通过电源连接器连接电池储能装置和连接总线。所述蒸发器内顶部设有除沫器，除沫器通过蒸汽管路连接蒸汽压缩机。所述蒸汽压缩机为变频机械蒸汽压缩机。所述变频机械蒸汽压缩机为离心式压缩机或罗茨式压缩机。所述蒸发器为单效蒸发器或多效蒸发器。本专利技术的有益效果是：解决了海岛及沿海地区弃风电问题以及淡水不足的问题，充分利用了不稳定的风能生产淡水以及供给电能；利用太阳能补充海水淡化的能量输入，利用清洁能源提高产水量，降低单位淡水产量的能耗；采用太阳能加热纯淡水补水，利用了太阳能并解决了太阳能海水淡化直接蒸馏海水的结垢问题；系统采用封闭式运行模式，海水淡化系统中泵所需的少量电力能源也由系统供给，除洁净的风能和太阳能，无需消耗其他能源，绿色环保；采用变频的机械式蒸汽压缩海水淡化系统，对功率变化相应迅速，实现对功率输入要求的无阶梯式连续调节，实现对随机性和间隙性风能的有效利用。附图说明本专利技术共有附图2幅。图1为本发结构明示意图；图2为机械蒸汽压缩海水淡化系统示意图。图中附图标记如下：1.风力发电机；2.能量分配与控制系统；3.连接总线；4.电池储能装置；5.海水淡化装置；6.供电系统控制器；7.太阳能集热器；8.电源连接器；9.蒸汽压缩机；10.补水混合器；11.蒸发器；12.蒸汽进口封头；13.换热管束；14.除沫器；15.凝结淡水出水封头；16.浓海水泵；17.淡水泵；18.海水换热器A，19.海水换热器B；20.海水进水泵；21.海水喷淋装置；22.抽气真空泵；23.补水管路；24.旁路管路。具体实施方式下面结合附图1和2对本专利技术做进一步说明：一种利用风能和太阳能的水电联产系统，包括连接于连接总线3上的风力发电机1、电池储能装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用风能和太阳能的水电联产系统，其特征在于，包括连接于连接总线(3)上的风力发电机(1)、电池储能装置(4)、能量分配与控制系统(2)、海水淡化装置(5)以及供电系统控制器(6)，所述海水淡化装置(5)连接电池储能装置(4)，能量分配与控制系统(2)连接控制电池储能装置(4)和供电系统控制器(6)；所述海水淡化装置(5)包括蒸发器(11)，蒸发器(11)内顶部设有海水喷淋装置(21)，所述海水喷淋装置(21)底部设有两端分别连接蒸汽进口封头(12)和凝结淡水出水封头(15)的换热管束(13)，所述换热管束(13)底部浓海水管道，浓海水管道连接浓海水泵(16)、经海水换热器A(18)连接浓海水排出口；海水喷淋装置(21)连接海水供水管，海水供水管经海水换热器A(18)和海水换热器B(19)连接海水进水泵(20)，所述蒸发器(11)通过蒸汽管路连接蒸汽压缩机(9)，所述凝结淡水出水封头(15)连接淡水输出管路，淡水输出管路连接蒸汽进口封头(12)，淡水输出管路上设有淡水泵(17)、并经海水换热器B(19)连接至淡水出口，所述淡水输出管路还通过补水管路(23)连接太阳能集热器(7)，所述太阳能集热器(7)连接补水混合器(10)，补水混合器(10)连接蒸汽进口封头(12)和蒸汽压缩机(9)，蒸汽压缩机(9)连接电池储能装置(4)和连接总线(3)。...

【技术特征摘要】
1.一种利用风能和太阳能的水电联产系统，其特征在于，包括连接于连接总线(3)上的风力发电机(1)、电池储能装置(4)、能量分配与控制系统(2)、海水淡化装置(5)以及供电系统控制器(6)，所述海水淡化装置(5)连接电池储能装置(4)，能量分配与控制系统(2)连接控制电池储能装置(4)和供电系统控制器(6)；所述海水淡化装置(5)包括蒸发器(11)，蒸发器(11)内顶部设有海水喷淋装置(21)，所述海水喷淋装置(21)底部设有两端分别连接蒸汽进口封头(12)和凝结淡水出水封头(15)的换热管束(13)，所述换热管束(13)底部浓海水管道，浓海水管道连接浓海水泵(16)、经海水换热器A(18)连接浓海水排出口；海水喷淋装置(21)连接海水供水管，海水供水管经海水换热器A(18)和海水换热器B(19)连接海水进水泵(20)，所述蒸发器(11)通过蒸汽管路连接蒸汽压缩机(9)，所述凝结淡水出水封头(15)连接淡水输出管路，淡水输出管路连接蒸汽进口封头(12)，淡水输出管路上设有淡水泵(17)、并经海水换热器B(19)连接至淡水出口，所述淡水输出管路还通过补水管路(23)连接太阳能集热器(7)，所述太阳能集热器(7)连接补水混合器(10)，补水混合器(10)连接蒸汽进口封头(12)和蒸汽压缩机(9)，蒸汽压缩机(9)连接电池储能装置(4)和连接总线(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冠锋，郝亮，沈胜强，王刚，孙峰，张涛，戈阳阳，李胜辉，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，大连理工大学，北京博电新力电气股份有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21