本實(shí)用新型涉及一種水電聯(lián)產(chǎn)裝置，屬于新能源利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源的規(guī)?；l(fā)展是我國(guó)實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展的重要途徑。然而，風(fēng)電、光電等可再生能源固有的能量密度低、隨機(jī)性、間歇性特點(diǎn)，導(dǎo)致其規(guī)模化并網(wǎng)危及電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定，對(duì)電網(wǎng)調(diào)頻和備用容量規(guī)劃帶來(lái)很大挑戰(zhàn)，從而造成目前棄風(fēng)棄光現(xiàn)象嚴(yán)重，影響經(jīng)濟(jì)效益。針對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外陸續(xù)開(kāi)始嘗試采用網(wǎng)架改造、風(fēng)光電預(yù)測(cè)技術(shù)、備用容量和大規(guī)模儲(chǔ)能、風(fēng)能太陽(yáng)能供暖、風(fēng)能太陽(yáng)能海水淡化等手段來(lái)解決瓶頸問(wèn)題。其中，海水淡化屬于高能耗產(chǎn)業(yè)，利用風(fēng)能和太陽(yáng)能進(jìn)行海水淡化既可以生產(chǎn)生活和工業(yè)所需的淡水，又可以解決能源問(wèn)題，減少環(huán)境污染，是一項(xiàng)很有前景的海水淡化技術(shù)，近年來(lái)為眾多專家學(xué)者所關(guān)注。

中國(guó)實(shí)用新型專利“風(fēng)光互補(bǔ)的海水淡化系統(tǒng)”(申請(qǐng)?zhí)枺篊N201510822463.0；公開(kāi)號(hào)：CN105461133A)提出了一種利用液化天然氣冷能的冷凍脫鹽-風(fēng)光互補(bǔ)真空膜蒸餾混合的海水淡化系統(tǒng)。系統(tǒng)包括間接接觸式海水淡化系統(tǒng)、直接接觸式膜蒸餾海水淡化系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。其中，間接接觸式海水淡化系統(tǒng)與直接接觸式膜蒸餾海水淡化系統(tǒng)通過(guò)管道連接，冷卻系統(tǒng)向間接接觸式海水淡化系統(tǒng)與直接接觸式膜蒸餾海水淡化系統(tǒng)提供冷能。中國(guó)實(shí)用新型專利“海上風(fēng)光互補(bǔ)海水淡化系統(tǒng)”(申請(qǐng)?zhí)枺篊N201410113281.1；公開(kāi)號(hào)：CN104058473A)提出一種海上風(fēng)光互補(bǔ)海水淡化系統(tǒng)，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏組件、蓄電池、風(fēng)光控制器、蒸餾裝置，風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏組和蓄電池分別與風(fēng)光控制器連接，風(fēng)光控制器與蒸餾裝置連接，用來(lái)控制供給蒸餾裝置的電能。中國(guó)實(shí)用新型專利“風(fēng)能、太陽(yáng)能海水淡化系統(tǒng)”(申請(qǐng)?zhí)枺篊N201210467844.8；公開(kāi)號(hào)：CN102923801A)提出了一種新型的蒸餾冷凝發(fā)海水淡化方法，利用太陽(yáng)嫩直接為海水加熱的熱源，使海水產(chǎn)生水蒸氣，用集氣罩將水蒸氣收攏，由風(fēng)機(jī)輸送到冷凝器中，在冷凝器中水蒸氣被冷凝成淡水，實(shí)現(xiàn)海水淡化；風(fēng)機(jī)和冷凝器所需要的動(dòng)力均來(lái)自風(fēng)力動(dòng)力源裝置，即利用風(fēng)能做為動(dòng)力來(lái)源。中國(guó)實(shí)用新型專利“風(fēng)光互補(bǔ)供能的全直流負(fù)載反滲透海水淡化裝置及其方法”(申請(qǐng)?zhí)枺篊N201410711527.5，公開(kāi)號(hào)：CN104445738A)提出了一種風(fēng)光互補(bǔ)供能的全直流負(fù)載反滲透海水淡化裝置及其方法，裝置包括直流風(fēng)力發(fā)電機(jī)、高效陷光膜光伏發(fā)電組件、風(fēng)光互補(bǔ)控制器、電力緩沖均衡控制模塊、海水汲取泵、海水前處理模塊、反滲透高壓泵、反滲透海水淡化裝置、臭氧殺菌器、海水貯存裝置；高效陷光膜光伏發(fā)電組件和直流風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能通過(guò)風(fēng)光互補(bǔ)控制器和電力緩沖均衡控制模塊的互補(bǔ)整流、均衡控制，輸送給海水汲取泵、海水前處理模塊、反滲透高壓泵、反滲透海水淡化裝置、臭氧殺菌器等直流負(fù)載，產(chǎn)生的淡水儲(chǔ)存在淡水貯存裝置中。

上述的實(shí)用新型裝置或方法均采用風(fēng)能和太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)海水淡化或電、熱、水聯(lián)產(chǎn)，但所用的方法為太陽(yáng)能直接加熱蒸餾海水、風(fēng)能輔助系統(tǒng)運(yùn)行的海水淡化技術(shù)，或風(fēng)能和太陽(yáng)能均轉(zhuǎn)化為電能后利用反滲透方法的海水淡化系統(tǒng)。太能能直接加熱蒸餾海水需要用到太陽(yáng)能真空管換熱器，這種換熱器在大功率輸入時(shí)占地面積大，系統(tǒng)連接復(fù)雜，另外，海水蒸餾在真空管換熱器中很容易結(jié)垢，且不容易清洗，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性差。反滲透技術(shù)幾乎是目前所有利用新能源進(jìn)行海水淡化所采用的技術(shù)，這種技術(shù)解決了太陽(yáng)能真空管的缺點(diǎn)，以純電能驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，但反滲透海水淡化需要的前處理要求高，對(duì)于像海島以及近海受污染的海域，這種方法并不實(shí)用。此外，由于風(fēng)能和太陽(yáng)能的間隙性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，風(fēng)光電反滲透海水淡水需要按模塊化思想設(shè)計(jì)，在變功率輸入時(shí)關(guān)閉或開(kāi)啟一組或幾組海水淡化裝置以匹配間歇變化的功率，這將增加設(shè)備成本，而且海水淡化系統(tǒng)的平均利用率不高，與功率的匹配只能是階梯形的形式進(jìn)行，不能實(shí)現(xiàn)與風(fēng)電功率的連續(xù)匹配，系統(tǒng)的運(yùn)行和控制策略也較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種利用風(fēng)能和太陽(yáng)能的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，用于平滑間歇性和隨機(jī)性波動(dòng)的風(fēng)電輸出功率，在提高電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電接納能力的同時(shí)生產(chǎn)有用的淡水。該系統(tǒng)提高風(fēng)能的利用效率，使用的方法有效且應(yīng)用成本較低，能減少在近海和離島等風(fēng)能豐富的區(qū)域由于無(wú)法并網(wǎng)導(dǎo)致的能源浪費(fèi)并生產(chǎn)居民日常生活所需的淡水。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種利用風(fēng)能和太陽(yáng)能的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括連接于連接總線上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)、電池儲(chǔ)能裝置、能量分配與控制系統(tǒng)、海水淡化裝置以及供電系統(tǒng)控制器，所述海水淡化裝置連接電池儲(chǔ)能裝置，能量分配與控制系統(tǒng)連接控制電池儲(chǔ)能裝置和供電系統(tǒng)控制器；

所述海水淡化裝置包括蒸發(fā)器，蒸發(fā)器內(nèi)頂部設(shè)有海水噴淋裝置，所述海水噴淋裝置底部設(shè)有兩端分別連接蒸汽進(jìn)口封頭和凝結(jié)淡水出水封頭的換熱管束，所述換熱管束底部濃海水管道，濃海水管道連接濃海水泵、經(jīng)海水換熱器A連接濃海水排出口；海水噴淋裝置連接海水供水管，海水供水管經(jīng)海水換熱器A和海水換熱器B連接海水進(jìn)水泵，所述蒸發(fā)器通過(guò)蒸汽管路連接蒸汽壓縮機(jī)，所述凝結(jié)淡水出水封頭連接淡水輸出管路，淡水輸出管路連接蒸汽進(jìn)口封頭，淡水輸出管路上設(shè)有淡水泵、并經(jīng)海水換熱器B連接至淡水出口，所述淡水輸出管路還通過(guò)補(bǔ)水管路連接太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器連接補(bǔ)水混合器，補(bǔ)水混合器連接蒸汽進(jìn)口封頭和蒸汽壓縮機(jī)，蒸汽壓縮機(jī)連接電池儲(chǔ)能裝置和連接總線。

所述凝結(jié)淡水出水封頭連接抽氣真空泵。

旁路管路與所述太陽(yáng)能集熱器并聯(lián)于補(bǔ)水管路上。

所述蒸汽壓縮機(jī)通過(guò)電源連接器連接電池儲(chǔ)能裝置和連接總線。

所述蒸發(fā)器內(nèi)頂部設(shè)有除沫器，除沫器通過(guò)蒸汽管路連接蒸汽壓縮機(jī)。

所述蒸汽壓縮機(jī)為變頻機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)。

所述變頻機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)為離心式壓縮機(jī)或羅茨式壓縮機(jī)。

所述蒸發(fā)器為單效蒸發(fā)器或多效蒸發(fā)器。

本實(shí)用新型的有益效果是：解決了海島及沿海地區(qū)棄風(fēng)電問(wèn)題以及淡水不足的問(wèn)題，充分利用了不穩(wěn)定的風(fēng)能生產(chǎn)淡水以及供給電能；利用太陽(yáng)能補(bǔ)充海水淡化的能量輸入，利用清潔能源提高產(chǎn)水量，降低單位淡水產(chǎn)量的能耗；采用太陽(yáng)能加熱純淡水補(bǔ)水，利用了太陽(yáng)能并解決了太陽(yáng)能海水淡化直接蒸餾海水的結(jié)垢問(wèn)題；系統(tǒng)采用封閉式運(yùn)行模式，海水淡化系統(tǒng)中泵所需的少量電力能源也由系統(tǒng)供給，除潔凈的風(fēng)能和太陽(yáng)能，無(wú)需消耗其他能源，綠色環(huán)保；采用變頻的機(jī)械式蒸汽壓縮海水淡化系統(tǒng)，對(duì)功率變化相應(yīng)迅速，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率輸入要求的無(wú)階梯式連續(xù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)隨機(jī)性和間隙性風(fēng)能的有效利用。

附圖說(shuō)明

本實(shí)用新型共有附圖2幅。

圖1為本發(fā)結(jié)構(gòu)明示意圖；

圖2為機(jī)械蒸汽壓縮海水淡化系統(tǒng)示意圖。

圖中附圖標(biāo)記如下：1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)；2.能量分配與控制系統(tǒng)；3.連接總線；4.電池儲(chǔ)能裝置；5.海水淡化裝置；6.供電系統(tǒng)控制器；7.太陽(yáng)能集熱器；8.電源連接器；9.蒸汽壓縮機(jī)；10.補(bǔ)水混合器；11.蒸發(fā)器；12.蒸汽進(jìn)口封頭；13.換熱管束；14.除沫器；15.凝結(jié)淡水出水封頭；16.濃海水泵；17.淡水泵；18.海水換熱器A，19.海水換熱器B；20.海水進(jìn)水泵；21.海水噴淋裝置；22.抽氣真空泵；23.補(bǔ)水管路；24.旁路管路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1和2對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明：

一種利用風(fēng)能和太陽(yáng)能的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括連接于連接總線3上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)1、電池儲(chǔ)能裝置4、能量分配與控制系統(tǒng)2、海水淡化裝置5以及供電系統(tǒng)控制器6，所述海水淡化裝置5連接電池儲(chǔ)能裝置4，能量分配與控制系統(tǒng)2連接控制電池儲(chǔ)能裝置4和供電系統(tǒng)控制器6；

所述海水淡化裝置5包括蒸發(fā)器11，蒸發(fā)器11內(nèi)頂部設(shè)有海水噴淋裝置21，所述海水噴淋裝置21底部設(shè)有兩端分別連接蒸汽進(jìn)口封頭12和凝結(jié)淡水出水封頭15的換熱管束13，所述換熱管束13底部濃海水管道，濃海水管道連接濃海水泵16、經(jīng)海水換熱器A18連接濃海水排出口；海水噴淋裝置21連接海水供水管，海水供水管經(jīng)海水換熱器A18和海水換熱器B19連接海水進(jìn)水泵20，所述蒸發(fā)器11通過(guò)蒸汽管路連接蒸汽壓縮機(jī)9，所述凝結(jié)淡水出水封頭15連接淡水輸出管路，淡水輸出管路連接蒸汽進(jìn)口封頭12，淡水輸出管路上設(shè)有淡水泵17、并經(jīng)海水換熱器B19連接至淡水出口，所述淡水輸出管路還通過(guò)補(bǔ)水管路23連接太陽(yáng)能集熱器7，所述太陽(yáng)能集熱器7連接補(bǔ)水混合器10，補(bǔ)水混合器10連接蒸汽進(jìn)口封頭12和蒸汽壓縮機(jī)9，蒸汽壓縮機(jī)9連接電池儲(chǔ)能裝置4和連接總線3。

所述凝結(jié)淡水出水封頭15連接抽氣真空泵22。

旁路管路24與所述太陽(yáng)能集熱器7并聯(lián)于補(bǔ)水管路23上。

所述蒸汽壓縮機(jī)9通過(guò)電源連接器8連接電池儲(chǔ)能裝置4和連接總線3。

所述蒸發(fā)器11內(nèi)頂部設(shè)有除沫器14，除沫器14通過(guò)蒸汽管路連接蒸汽壓縮機(jī)9。

所述蒸汽壓縮機(jī)9為變頻機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)。

所述變頻機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)為離心式壓縮機(jī)或羅茨式壓縮機(jī)。

所述蒸發(fā)器11為單效蒸發(fā)器或多效蒸發(fā)器。

所述電池儲(chǔ)能裝置4采用鋰離子電池或鉛酸電池或液流電池。

所述太陽(yáng)能集熱器7為真空管式集熱器或平板式太陽(yáng)能集熱器。

本實(shí)用新型以風(fēng)能利用為主，太陽(yáng)能利用為輔，利用機(jī)械蒸汽壓縮海水淡化裝置作為利用和調(diào)節(jié)不穩(wěn)定風(fēng)電的主要手段，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的有效利用。系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)速的大小和穩(wěn)定與否，靈活轉(zhuǎn)換工作模式，減少風(fēng)能的利用，將不穩(wěn)定的無(wú)法利用的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為淡水存儲(chǔ)。系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行，非常適用于風(fēng)能資源豐富的海島和海域。太陽(yáng)能通過(guò)加熱純淡水引入而不是直接加熱海水，因此避免了太陽(yáng)能集熱管的結(jié)垢問(wèn)題，在提高淡水產(chǎn)量的同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性幾乎沒(méi)有影響。

如圖1所示的利用風(fēng)能和太陽(yáng)能的水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)示意圖，風(fēng)力發(fā)電機(jī)1發(fā)出的電能通過(guò)連接總線3輸出，能量分配與控制系統(tǒng)2負(fù)責(zé)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出能量的管理：判斷及預(yù)測(cè)電池儲(chǔ)能裝置4的SOC(剩余電量)，控制電池的SOC在30％-90％范圍內(nèi)工作；控制及管理海水淡化裝置5的能量輸入，在風(fēng)速較大且穩(wěn)定時(shí)段，開(kāi)啟供水和供電雙模式工作，調(diào)節(jié)供應(yīng)給海水淡化裝置5的輸入功率，在滿足供水條件下，平滑供電輸出，在風(fēng)速較小或風(fēng)速波動(dòng)較大時(shí)，通過(guò)供電系統(tǒng)控制器6關(guān)閉供電模式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)1所發(fā)出的能量除部分補(bǔ)充給電池儲(chǔ)能系統(tǒng)外，均供應(yīng)給海水淡化裝置5，盡可能多的產(chǎn)生淡水，將無(wú)法利用的不穩(wěn)定風(fēng)能轉(zhuǎn)化為淡水。海水淡化裝置5中所有的泵所需電力能源由電池儲(chǔ)能裝置4供給。太陽(yáng)能集熱器7通過(guò)加熱補(bǔ)水，提高蒸發(fā)器入口蒸汽的焓值，增強(qiáng)海水淡化裝置5的產(chǎn)水能力。

如圖2所示的機(jī)械蒸汽壓縮海水淡化系統(tǒng)示意圖，補(bǔ)水通過(guò)補(bǔ)水管路23由海水淡化裝置5的淡水出口至太陽(yáng)能集熱器7。特殊情況下，如集熱器檢修，補(bǔ)水可以通過(guò)旁路管路24不經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能集熱器7。補(bǔ)水進(jìn)入補(bǔ)水混合器10與蒸汽壓縮機(jī)9出口的過(guò)熱蒸汽混合后進(jìn)入蒸發(fā)器11的蒸汽進(jìn)口封頭12內(nèi)，流量經(jīng)封頭的分配，進(jìn)入蒸發(fā)器11的換熱管束13內(nèi)。蒸汽在換熱管束13內(nèi)加熱從海水噴淋裝置21噴淋到換熱管外的海水，蒸汽放熱冷凝成為淡水，進(jìn)入凝結(jié)淡水出水封頭15，而管外海水被加熱蒸發(fā)，生成二次蒸汽。二次蒸汽通過(guò)除沫器14過(guò)濾掉夾帶的液滴后進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)9。壓縮機(jī)通過(guò)電源連接器8接入系統(tǒng)的連接總線3，并由系統(tǒng)的能量分配與控制系統(tǒng)2控制功率輸入。蒸發(fā)器11換熱管內(nèi)的凝結(jié)淡水，通過(guò)淡水泵17引出蒸發(fā)器11，而蒸發(fā)后的濃海水通過(guò)濃海水泵16引出蒸發(fā)器11，并分別通過(guò)海水換熱器A18和海水換熱器B19與由海水進(jìn)水泵20引入的新鮮海水進(jìn)行熱交換，預(yù)熱新鮮海水，提高進(jìn)入蒸發(fā)器11的海水焓值。預(yù)熱后的海水由蒸發(fā)器11頂端引入蒸發(fā)器11中的海水噴淋裝置21。蒸發(fā)器11的凝結(jié)淡水出口封頭16上部連接真空抽氣管路并與抽氣真空泵22相連，抽氣真空泵22抽取海水中的不凝結(jié)氣體，并產(chǎn)生一定的負(fù)壓，控制蒸發(fā)器11中的蒸發(fā)溫度。蒸發(fā)器11可以為單效蒸發(fā)器，也可以為多效蒸發(fā)器。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。