孤網(wǎng)風(fēng)電海水淡化集成系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)電海水淡化領(lǐng)域，具體涉及一種能夠獨(dú)立運(yùn)行的智能微網(wǎng)風(fēng)電海水淡化集成系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，用于海水淡化(含苦咸水淡化)的風(fēng)機(jī)一般為離網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組。因?yàn)轱L(fēng)能的自然特點(diǎn)是風(fēng)速時(shí)常變化、能量供應(yīng)不穩(wěn)定，具有間歇性和波動(dòng)性，這與海水淡化裝置對(duì)能量穩(wěn)定性供應(yīng)的要求相矛盾。一般情況下，當(dāng)風(fēng)速較大時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能除供給負(fù)載外，多余的電能則通過蓄電池儲(chǔ)存起來，當(dāng)風(fēng)速不足時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能較小或不能發(fā)出電能，此時(shí)蓄電池內(nèi)的電能經(jīng)電能變換裝置輸出給負(fù)載供電；當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能遠(yuǎn)大于用戶所需的電能，且在蓄電池電量已被充滿的情況下，采用卸負(fù)荷裝置將多余的電能消耗掉。并且，因?yàn)殡x網(wǎng)型風(fēng)機(jī)容量偏小，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用。
[0003]傳統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行非并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)，大多通過整流器將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的交流電變換成直流，再對(duì)蓄電池充電，最后再用逆變器將蓄電池的電能變換為交流電，供海水淡化設(shè)備使用。在這個(gè)過程中，為保證供電穩(wěn)定，系統(tǒng)都配備大量的蓄電池，蓄電池不僅成本高昂、壽命有限、維護(hù)困難而且電能在蓄電池充放電過程中損耗較大，損耗電能約占風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電量的20%、所以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，如何提高風(fēng)電利用效率是非并網(wǎng)風(fēng)電海水淡化技術(shù)的關(guān)鍵所在。
[0004]因此，必須對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做進(jìn)一步的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種孤網(wǎng)風(fēng)電海水淡化集成系統(tǒng)，其解決了傳統(tǒng)海水淡化產(chǎn)業(yè)的高耗能問題，并解決了現(xiàn)有采用風(fēng)電能源的海水淡化裝置需要大量使用蓄電池、電能損耗高、維護(hù)困難、成本高的技術(shù)難題。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供一種海水淡化的方法。
[0007]為達(dá)成前述目的，本發(fā)明提供一種孤網(wǎng)風(fēng)電海水淡化集成系統(tǒng)，其包括:動(dòng)力系統(tǒng)、與所述動(dòng)力系統(tǒng)相連的控制集成系統(tǒng)及與所述動(dòng)力系統(tǒng)相連的至少一套海水淡化系統(tǒng)，所述動(dòng)力系統(tǒng)通過所述控制集成系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度給所述海水淡化系統(tǒng)供電。
[0008]所述動(dòng)力系統(tǒng)，其包括風(fēng)電機(jī)組、至少一組儲(chǔ)能系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)，所述風(fēng)電機(jī)組和/或儲(chǔ)能系統(tǒng)和/或柴油發(fā)電機(jī)通過微電網(wǎng)為所述海水淡化系統(tǒng)供電；
[0009]所述控制集成系統(tǒng)用于控制所述動(dòng)力系統(tǒng)及海水淡化系統(tǒng)；
[0010]所述海水淡化系統(tǒng)包括海水淡化裝置；
[0011]所述風(fēng)電機(jī)組、儲(chǔ)能系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)及海水淡化裝置并聯(lián)入所述微電網(wǎng)上。
[0012]作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述風(fēng)機(jī)組包括至少一臺(tái)永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及與所述永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相連接的全功率變流器；
[0013]所述儲(chǔ)能系統(tǒng)包括儲(chǔ)能雙向變流器及與所述儲(chǔ)能雙向變流器相連接的蓄電池；
[0014]所述柴油發(fā)電機(jī)為一組；
[0015]所述海水淡化裝置包括若干支獨(dú)立反滲透膜組件，所述獨(dú)立反滲透膜組件由所述動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行供電。
[0016]由所述儲(chǔ)能雙向變流器或柴油發(fā)電機(jī)建立交流380V主電源，所述交流380V主電源升壓至10KV，建立母線電壓為1KV的微電網(wǎng)，永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組經(jīng)所述全功率變流器并入所述1KV的微電網(wǎng)，所述1KV的微電網(wǎng)經(jīng)降壓變壓器給所述海水淡化裝置供電。
[0017]作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述集成系統(tǒng)包括:
[0018](一 )風(fēng)儲(chǔ)運(yùn)行模式:當(dāng)所述控制集成系統(tǒng)預(yù)測(cè)到風(fēng)功率大于單套海水淡化裝置用電功率，并且所述儲(chǔ)能系統(tǒng)正常，所述集成系統(tǒng)工作在風(fēng)儲(chǔ)運(yùn)行模式，所述儲(chǔ)能雙向變流器建立交流380V主電源，所述交流380V主電源升壓至10KV，建立母線電壓為1KV的微電網(wǎng)，所述永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組經(jīng)所述全功率變流器并入所述1KV的微電網(wǎng)，所述1KV的微電網(wǎng)經(jīng)降壓給至少一套海水淡化裝置供電；
[0019]( 二 )風(fēng)柴儲(chǔ)運(yùn)行模式:當(dāng)所述控制集成系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到風(fēng)功率小于或等于單套海水淡化裝置用電功率，并且儲(chǔ)能系統(tǒng)正常，所述集成系統(tǒng)工作在風(fēng)柴儲(chǔ)運(yùn)行模式，由所述柴油發(fā)電機(jī)建立交流380V主電源，所述交流380V主電源升壓至10KV，建立母線電壓為1KV的微電網(wǎng)，所述永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組經(jīng)全功率變流器并入所述1KV的微電網(wǎng)，所述儲(chǔ)能雙向變流器經(jīng)升壓變壓器并入所述1KV的微電網(wǎng)，所述1KV的微電網(wǎng)經(jīng)降壓變壓器給一套所述海水淡化裝置供電；
[0020](三)風(fēng)柴互補(bǔ)運(yùn)行模式:當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)故障，所述集成系統(tǒng)工作在風(fēng)柴互補(bǔ)運(yùn)行模式，由所述柴油發(fā)電機(jī)建立交流380V主電源，所述交流380V主電源升壓至10KV，建立母線電壓為1KV的微電網(wǎng)，所述永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組經(jīng)所述全功率變流器并入所述1KV的微電網(wǎng)，所述1KV的微電網(wǎng)經(jīng)降壓給一套海水淡化裝置供電。
[0021]作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述控制集成系統(tǒng)包括:
[0022]能量管理層，其主要包括人機(jī)工作站和算法服務(wù)器；
[0023]監(jiān)控層，其主要包括通訊服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器；
[0024]設(shè)備層，其主要包括測(cè)控保護(hù)裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀、風(fēng)機(jī)控制器、儲(chǔ)能雙向變流器控制器、電池管理系統(tǒng)控制器、柴油發(fā)電機(jī)控制器和海水淡化裝置控制器。
[0025]作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，每支獨(dú)立反滲透膜組件包括一級(jí)反滲透系統(tǒng)和二級(jí)反滲透系統(tǒng)，若干支反滲透膜組件的一級(jí)反滲透系統(tǒng)之間并聯(lián)連接、二級(jí)反滲透系統(tǒng)之間并聯(lián)連接，并且，所述一級(jí)反滲透系統(tǒng)和二級(jí)反滲透系統(tǒng)采用超濾水箱、一級(jí)淡水箱和二級(jí)淡水箱以母管制方式連接，所述獨(dú)立反滲透膜組件與所述動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行連接。
[0026]作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述一級(jí)反滲透系統(tǒng)包括一級(jí)反滲透提升泵、保安過濾器、一級(jí)反滲透高壓泵、一級(jí)反滲透膜組件及能量回收裝置；
[0027]所述二級(jí)反滲透系統(tǒng)包括二級(jí)反滲透高壓泵和二級(jí)反滲透膜組件，所述一級(jí)反滲透提水泵與所述超濾水箱相連接，所述一級(jí)反滲透膜組件通過所述一級(jí)淡水箱與所述二級(jí)反滲透高壓泵相連，所述二級(jí)反滲透膜組件與所述二級(jí)淡水箱相連接。
[0028]作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述獨(dú)立反滲透膜組件為三支，所述一級(jí)反滲透系統(tǒng)為三套，所述二級(jí)反滲透系統(tǒng)為三套。
[0029]作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述運(yùn)行系統(tǒng)還包括無功補(bǔ)償裝置，其與所述微電網(wǎng)相連。
[0030]為達(dá)成前述另一目的，本發(fā)明一種孤網(wǎng)風(fēng)電海水淡化方法，具體包括如下步驟:
[0031]步驟一，微電網(wǎng)的建立，首先利用儲(chǔ)能雙向變流器或柴油發(fā)電機(jī)建立交流380V主電源；
[0032]步驟二，交流380V主電源經(jīng)380V/10KV升壓變壓器升壓至10KV，建立母線電壓為1KV的微電網(wǎng)；
[0033]步驟三，永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組經(jīng)全功率變流器并入1KV的微電網(wǎng)；
[0034]步驟四，將一級(jí)反滲透提升泵、保安過濾器、一級(jí)反滲透高壓泵、一級(jí)反滲透膜組件、能量回收裝置、