一種非并網(wǎng)風(fēng)力海水淡化聯(lián)合系統(tǒng)及其運(yùn)行控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海水淡化處理技術(shù)，具體涉及一種利用風(fēng)力發(fā)電來進(jìn)行海水淡化的聯(lián)合系統(tǒng)及其運(yùn)行控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]淡水是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基本物質(zhì)之一，是一切生命之源。很多偏遠(yuǎn)地區(qū)、海島淡水資源天然匱乏，只能利用苦咸水或海水經(jīng)過淡化處理獲取淡水。
[0003]多數(shù)成熟的淡化處理技術(shù)(如反滲透法海水淡化)依賴電能驅(qū)動(dòng)。偏遠(yuǎn)地區(qū)或海島無法引入公共電網(wǎng)或引入電網(wǎng)成本太高，而采用柴油發(fā)電不僅成本高，油料運(yùn)輸還非常困難，維護(hù)工作量大，可靠性差，對(duì)環(huán)境并不友好。
[0004]另外一方面，風(fēng)能作為一種清潔、無污染的可再生能源，其開發(fā)和利用被認(rèn)為是世界能源戰(zhàn)略的重要組成部分。目前世界上大規(guī)模風(fēng)電場的應(yīng)用方式主要以風(fēng)電并網(wǎng)為主，風(fēng)能的利用主要按照“風(fēng)輪-發(fā)電機(jī)-電網(wǎng)-用戶(負(fù)載)”的路線來進(jìn)行，其中電網(wǎng)是風(fēng)電的負(fù)載和用戶的電源。但是由于風(fēng)電的不穩(wěn)定性和波動(dòng)特性，大規(guī)模風(fēng)電上網(wǎng)還存在著現(xiàn)階段難以克服的技術(shù)障礙。在沒有調(diào)峰裝置配套時(shí)，風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)貢獻(xiàn)率難以超過10%已經(jīng)成為一個(gè)世界性難題。同時(shí)，風(fēng)電上網(wǎng)對(duì)風(fēng)力機(jī)提出了滿足電網(wǎng)穩(wěn)頻、穩(wěn)壓和穩(wěn)相等苛刻的要求，由此大幅度增加了風(fēng)力機(jī)制造成本和風(fēng)電價(jià)格，使風(fēng)電的大規(guī)模應(yīng)用受到限制。非并網(wǎng)式的應(yīng)用于一些特殊領(lǐng)域成為風(fēng)力發(fā)電的一種可能的方向。
[0005]海水淡化系統(tǒng)直接作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的終端，可以充分利用風(fēng)能資源，減少對(duì)常規(guī)能源的消耗，因此將風(fēng)力發(fā)電與反滲透法海水淡化相結(jié)合生產(chǎn)淡水具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。如授權(quán)公告號(hào)為CN102030391B的中國發(fā)明專利，公開了:“一種風(fēng)力發(fā)電反滲透法海水淡化系統(tǒng)包括:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、風(fēng)電海水淡化驅(qū)動(dòng)器和包含第一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的原水泵和第二電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的增壓泵的反滲透法海水淡化裝置。風(fēng)電海水淡化驅(qū)動(dòng)器包括將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的整流濾波模塊、用于控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速與整流濾波模塊直流電壓的電阻制動(dòng)模塊、連接原水泵第一電機(jī)的第一變頻器、連接增壓泵第二電機(jī)的第二變頻器以及主控模塊。主控單元被設(shè)置為控制變頻器輸出頻率令風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以最大輸出功率運(yùn)行，當(dāng)風(fēng)力電能不滿足系統(tǒng)用電需求時(shí)令市電或柴電補(bǔ)充供電，否則優(yōu)先消耗風(fēng)電，控制電阻制動(dòng)模塊可變消耗直流電能以限制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速和整流濾波模塊直流電壓，使系統(tǒng)效率高適應(yīng)強(qiáng)無需蓄電池而節(jié)約成本?！彪m然該技術(shù)方法中的海水淡化系統(tǒng)可以充分利用由風(fēng)力發(fā)出的電，但是該技術(shù)方案仍具有以下兩個(gè)缺點(diǎn)，第一，需要補(bǔ)充第二種能源形式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大獨(dú)立性不強(qiáng)，不便于在一些不能提供第二能源的海島地區(qū)使用；其二，在微風(fēng)或無風(fēng)等極端情況下，海水淡化系統(tǒng)工作將完全依靠前述柴油或市電供電，這對(duì)柴油發(fā)電機(jī)或市電的接入功率要求非常高，另外維護(hù)成本也激增。
[0006]風(fēng)能海水淡化技術(shù)的關(guān)鍵是選擇適合風(fēng)力發(fā)電的海水淡化方法，由海水淡化技術(shù)的特性、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的特性和使用場地的環(huán)境條件等決定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提出一種獨(dú)立的、可以持續(xù)平穩(wěn)生產(chǎn)的非并網(wǎng)風(fēng)力海水淡化聯(lián)合系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)的運(yùn)行控制方法。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是:一種非并網(wǎng)風(fēng)力海水淡化聯(lián)合系統(tǒng)，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和受驅(qū)于所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的海水淡化系統(tǒng)，還包括蓄電裝置和主控器，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上設(shè)有實(shí)時(shí)輸出功率檢測(cè)裝置，所述蓄電裝置上設(shè)有剩余電量檢測(cè)裝置，所述海水淡化系統(tǒng)中包括η組R0膜滲透機(jī)組，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電力輸出端分別通過風(fēng)電開關(guān)連接到每一組R0膜滲透機(jī)組的電力輸入端，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電力輸出端還連接到所述蓄電裝置的充電端，所述蓄電裝置的電力輸出端通過蓄電池開關(guān)連接到所述η組R0膜滲透機(jī)組中最末組的電力輸入端，所述實(shí)時(shí)輸出功率檢測(cè)裝置的信號(hào)輸出端和所述剩余電量檢測(cè)裝置的信號(hào)輸出端分別連接到所述主控器的信號(hào)輸入端，所述主控器分別用于控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和任意一組R0膜滲透機(jī)組之間供電線路、蓄電裝置和與最末組R0膜滲透機(jī)組之間供電線路以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與所述蓄電裝置之間充電線路的通斷，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)上連接有卸荷裝置，所述風(fēng)電發(fā)電機(jī)與所述卸荷裝置之間設(shè)有卸荷開關(guān)，所述控制器還用于控制所述卸荷開關(guān)的通斷。
[0009]進(jìn)一步的，所述蓄電裝置為蓄電池，所述蓄電池的輸出功率Ρ胃小于與其連接的最末R0膜滲透機(jī)組額定功率PR。的80%，所述Pi#R。為最末組R0膜滲透機(jī)組的額定功率。
[0010]進(jìn)一步的，所述蓄電裝置為鉛鋰儲(chǔ)電裝置或氫能蓄電裝置。
[0011]進(jìn)一步的，所述海水淡化系統(tǒng)中還包括沖洗泵，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停運(yùn)時(shí)，所述蓄電裝置還用于為所述沖洗泵供電。
[0012]本發(fā)明中非并網(wǎng)風(fēng)力海水淡化聯(lián)合系統(tǒng)的運(yùn)行控制方法如下:
[0013]a、當(dāng)PW>P淡化時(shí)，所述為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)時(shí)輸出功率，所述P淡化為海水淡化系統(tǒng)的總額定功率，如果所述蓄電裝置未充滿電，保持所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和任意一組R0膜滲透機(jī)組之間連接的供電線路、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與所述蓄電裝置之間連接的充電線路開通，將所述蓄電裝置和最末R0膜滲透機(jī)組之間連接的供電線路斷開，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組向海水淡化系統(tǒng)供電和為蓄電裝置充電，所述蓄電裝置不放電，所述η組R0膜滲透機(jī)組全開；當(dāng)所述蓄電裝置處于滿電狀態(tài)或所述蓄電裝置充滿電后，將所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與所述蓄電裝置之間連接的充電線路斷開，所述卸荷開關(guān)閉合，通過所述卸荷裝置為所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組卸荷；
[0014]b、在用于推動(dòng)a情況中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)力有所減小后，當(dāng)Ρκ= 時(shí)，保持所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和任意一組R0膜滲透機(jī)組之間連接的供電線路開通，將所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與所述蓄電裝置之間連接的充電線路、所述蓄電裝置和最末R0膜滲透機(jī)組之間連接的供電線路斷開，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組僅向海水淡化系統(tǒng)供電，所述η組R0膜滲透機(jī)組全開，所述蓄電裝置不充電不放電；
[0015]c、在用于推動(dòng)b情況中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)力進(jìn)一步有所減小后，當(dāng)Ρκ< Ρ淡化且Ρ風(fēng)+Ρ*>Ρ淡化時(shí)，所述Ρ蓄為所述蓄電池的輸出功率，保持所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和任意一組R0膜滲透機(jī)組之間連接的供電線路、所述蓄電裝置和最末組R0膜滲透機(jī)組之間連接的供電線路開通，將所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與所述蓄電裝置之間連接的充電線路開通，由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和蓄電裝置協(xié)同向所述海淡化系統(tǒng)供電，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組滿額輸出，所述η組R0膜滲透機(jī)組全開；如果風(fēng)力減小導(dǎo)致所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)時(shí)輸出功率Ρ?彡50% P,#R0時(shí)，所述P?#R。為最末組RO膜滲透機(jī)組的額定功率，切斷所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及蓄電裝置與所述最末組RO膜滲透機(jī)組之間連接的供電線路，并關(guān)閉該所述最末組RO膜滲透機(jī)組，將所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與所述蓄電裝置之間連接的充電線路開通，Ρκ-Ρ_^的剩余能量為所述蓄電裝置充電，所述P_g為逐組關(guān)閉RO膜滲透機(jī)組后海水淡化中系統(tǒng)剩余RO膜滲透機(jī)組的總額定功率，；當(dāng)蓄電裝置充滿電后，PK-P..的剩余能量通過卸荷裝置卸荷；當(dāng)Ρκ= Ρ_^時(shí)，將所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與所述蓄電裝置之間連接的充電線路斷開；
[0016]d、在用于推動(dòng)c情況中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)力進(jìn)一步有所減小后，當(dāng)Ρκ< Ρ淡化且ΡK+P*< Ρ淡化時(shí)，將所述η組R0膜滲透機(jī)組逐組關(guān)閉，在關(guān)閉一組R0膜滲透機(jī)組后，當(dāng)Ρ風(fēng)+P*^ Ρ?淡化時(shí)，將所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)纟且與所述蓄電裝置之間連接的充電線路開通，當(dāng)蓄電裝置充滿電后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)