一種風(fēng)光柴蓄驅(qū)動反滲透淡化裝置的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)光柴蓄驅(qū)動反滲透淡化裝置的控制方法，采集風(fēng)力發(fā)電功率QWT，太陽能發(fā)電功率QPV，蓄電池輸出功率QSC和反滲透海水淡化裝置負(fù)載功率QL；通過比較風(fēng)光蓄電力供應(yīng)功率與負(fù)載需求功率，從而判斷系統(tǒng)供電的運(yùn)行模式和反滲透海水淡化裝置的運(yùn)行模式，該方法優(yōu)先利用太陽能或風(fēng)能為整個(gè)反滲透海水淡化裝置供電，當(dāng)QWT+QPV+Qsc<QL時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入風(fēng)光柴供電模式，并驅(qū)動反滲透海水淡化裝置分模塊運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明的控制方法，實(shí)現(xiàn)風(fēng)光柴蓄驅(qū)動反滲透海水淡化裝置的協(xié)調(diào)優(yōu)化和智能控制，實(shí)現(xiàn)新能源在反滲透海水淡化領(lǐng)域的多能互補(bǔ)，提高風(fēng)光供電的利用率，有效保障了反滲透海水淡化裝置的電能供應(yīng)的穩(wěn)定性和持續(xù)性。
【專利說明】一種風(fēng)光柴蓄驅(qū)動反滲透淡化裝置的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電和海水淡化控制領(lǐng)域，特別是涉及一種利用風(fēng)光柴蓄多能互補(bǔ)供電和反滲透法技術(shù)實(shí)現(xiàn)海水淡化裝置的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海水淡化是解決沿海地區(qū)和海島水資源供需矛盾的重要途徑，但在工程推廣應(yīng)用還存在許多制約因素。一方面海水淡化屬于能量密集型產(chǎn)業(yè)，其運(yùn)行需要消耗大量的煤、石油、天然氣等化石能源；另一方面對于缺乏化石燃料資源的地區(qū)，特別是電網(wǎng)覆蓋不到的邊防哨所、孤立海島及邊遠(yuǎn)地區(qū)，其能源供應(yīng)和淡水資源同等匱乏，極大地限制了海水淡化的應(yīng)用。隨著風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，就地利用風(fēng)能和太陽能資源的天然互補(bǔ)優(yōu)勢:白天太陽光強(qiáng)，夜間風(fēng)多；夏天日照好，風(fēng)弱；冬春季節(jié)風(fēng)大，日照弱。因此風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電成為替代常規(guī)能源發(fā)電的重要方式之一。反滲透海水淡化技術(shù)具有工藝成熟、模塊化程度高、建設(shè)周期短、動力匹配靈活等特點(diǎn)，已逐步成為解決淡水資源短缺的重要途徑。
[0003]控制策略成為風(fēng)光柴蓄驅(qū)動反滲透海水淡化裝置的關(guān)鍵因素。目前的控制策略比較保守，在風(fēng)光資源都較好的時(shí)候，通常只會考慮風(fēng)力發(fā)電或者太陽能發(fā)電的出力，以匹配反滲透海水淡化裝置的產(chǎn)水能力。這樣，為了保證系統(tǒng)供電的可靠性，風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)的必須過量配置，裕度留取過大，通常系統(tǒng)容量是負(fù)荷的2-3倍，而當(dāng)風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)不足以啟動海水淡化裝置時(shí)，不能保障缺水地區(qū)日常的生產(chǎn)和長活。另外，由于目前控制器功能設(shè)計(jì)的不合理，風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)不足以給反滲透海水淡化裝置供電時(shí)，只能依靠柴油發(fā)電機(jī)給反滲透海水淡化裝置供電，這樣大大浪費(fèi)了風(fēng)光資源產(chǎn)生的部分能量，消耗了常規(guī)能源(煤、石油)，控制策略和能量流控制器是造成風(fēng)光柴蓄驅(qū)動海水淡化裝置工程造價(jià)高的主要原因，同時(shí)不能體現(xiàn)海水淡化裝置的優(yōu)越性，嚴(yán)重制約著其廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種風(fēng)光柴蓄驅(qū)動反滲透海水淡化裝置的控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)光新能源供電系統(tǒng)的利用率低，風(fēng)光柴蓄多能互補(bǔ)供電方式驅(qū)動反滲透海水淡化裝置控制策略不合理的問題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的風(fēng)光柴蓄驅(qū)動反滲透海水淡化裝置的控制方法通過以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]一種風(fēng)光柴蓄驅(qū)動反滲透淡化裝置的控制方法，采集風(fēng)力發(fā)電功率Qwt，太陽能發(fā)電功率QPV，蓄電池輸出功率Qsc和反滲透海水淡化裝置負(fù)載功率;通過比較風(fēng)光蓄電力供應(yīng)功率與負(fù)載需求功率，從而判斷系統(tǒng)供電的運(yùn)行模式和反滲透海水淡化裝置的運(yùn)行模式。該方法優(yōu)先利用太陽能或風(fēng)能為整個(gè)反滲透海水淡化裝置供電，其特征在于，當(dāng)QffT+Qpv>0且QWT+QPV+Qsc;〈G^時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入風(fēng)光柴供電模式，并驅(qū)動反滲透海水淡化裝置分模塊運(yùn)行狀態(tài)，分模塊運(yùn)行模式為:將反滲透海水淡化裝置按照原料水箱、中間水箱和產(chǎn)品水箱為界，依次分為取水模塊、 預(yù)處理模塊、反滲透模塊和產(chǎn)水模塊；首先比較各子模塊的功率并對此排序，按照排序后的子模塊的功率大小及風(fēng)光供電系統(tǒng)的總輸出功率值，確定供電模式，優(yōu)先利用風(fēng)光供電系統(tǒng)向消耗功率最大的模塊進(jìn)行供電，其他模塊利用利用柴油發(fā)電機(jī)供電，同時(shí)風(fēng)光供電系統(tǒng)的富裕電能向蓄電池充電。
[0007]作為優(yōu)選實(shí)施方式，反滲透海水淡化裝置分模塊運(yùn)行模式中，設(shè)取水模塊、預(yù)處理模塊、反滲透模塊和產(chǎn)水模塊四個(gè)模塊的按照功率大小排序之后為=Q1 > Q2 > Q3 > Q4，按照下列步驟順序執(zhí)行:
[0008]當(dāng)QWT+QPV > Q1時(shí)，風(fēng)光供電系統(tǒng)向Q1供電,柴油發(fā)電機(jī)向Q2、QdP Q4供電；
[0009]當(dāng)QWT+QPV > Q2時(shí)，風(fēng)光供電系統(tǒng)向Q2供電,柴油發(fā)電機(jī)向QpQdP Q4供電；
[0010]當(dāng)QWT+QPV > Q3時(shí)，風(fēng)光供電系統(tǒng)向Q3供電,柴油發(fā)電機(jī)向QpQjP Q4供電；
[0011]當(dāng)QWT+QPV > Q4時(shí)，風(fēng)光供電系統(tǒng)向Q4供電,柴油發(fā)電機(jī)向QpQjP Q3供電；
[0012]當(dāng)QWT+QPV ( Q4時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入只利用柴油發(fā)電機(jī)模式。
[0013]除了當(dāng)QWT+QPV>0且QWT+QPV+QS。處時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入風(fēng)光柴供電模式,并驅(qū)動反滲透海水淡化裝置分模塊運(yùn)行狀態(tài)這種情形之外，還包括以下的情形:
[0014]( I)當(dāng)QWT+QPV ( O時(shí)，即無風(fēng)無光，系統(tǒng)進(jìn)入只利用柴油發(fā)電機(jī)模式；
[0015](2)當(dāng)QWT+QPV > O時(shí)，即有風(fēng)或有光，又分以下幾種情形: [0016]當(dāng)Qwt > Ql時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入只利用風(fēng)力供電模式，同時(shí)風(fēng)力供電系統(tǒng)的富裕電能(Qwt-Ql)向蓄電池充電；
[0017]當(dāng)Qwt < ?^且Qpv > Ql時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入只利用太陽能供電模式，同時(shí)太陽能供電系統(tǒng)的富裕電能(Qpv-QJ向蓄電池充電；
[0018]當(dāng)Qwt < ?^且Qpv < 且QWT+QPV > 時(shí),系統(tǒng)進(jìn)入同時(shí)利用風(fēng)光供電模式，同時(shí)風(fēng)光供電系統(tǒng)的富裕電能(QWT+QPV-QJ向蓄電池充電；
[0019]當(dāng)QWT+QPV < 且QWT+QPV+QS。> ζ?時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入風(fēng)光蓄供電模式，同時(shí)判斷蓄電池是否達(dá)到深度放電值，若達(dá)到深度放電值，則風(fēng)光供電系統(tǒng)向蓄電池充電。
[0020]本發(fā)明的有益效果如下:
[0021](I)本發(fā)明提出的控制方法采用先進(jìn)的綜合控制策略，通過對風(fēng)光蓄供電系統(tǒng)和反滲透海水淡化裝置運(yùn)行的監(jiān)測和控制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)光柴蓄驅(qū)動反滲透淡化裝置的協(xié)調(diào)優(yōu)化和智能控制，有效地提高風(fēng)力供電和太陽能供電的利用率，保證反滲透海水淡化淡化裝置電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性。
[0022](2)當(dāng)風(fēng)光新能源供電充足時(shí)，風(fēng)力或太陽能供電系統(tǒng)直接供給反滲透海水淡化裝置，避免蓄電池處于不斷的充放電狀態(tài)，大大延長了蓄電池的使用壽命，同時(shí)節(jié)省蓄電池容量，降低風(fēng)光柴蓄驅(qū)動反滲透海水淡化裝置的工程造價(jià)。
[0023]( 3 )當(dāng)風(fēng)光新能源供電不足以供應(yīng)整套淡化裝置時(shí)，采用反滲透海水淡化裝置的分模塊運(yùn)行模式，即以原料水箱、中間水箱和產(chǎn)品水箱為中轉(zhuǎn)站，將反滲透海水淡化裝置分成取水模塊、預(yù)處理模塊、反滲透模塊和產(chǎn)水模塊；然后根據(jù)風(fēng)光新能源的電力供應(yīng)情況，啟動反滲透海水淡化裝置的其一模塊，其余模塊由柴油發(fā)電機(jī)供電，最大程度地利用新能源，節(jié)約傳統(tǒng)能源(煤、石油)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的風(fēng)光柴蓄驅(qū)動反滲透海水淡化裝置控制方法流程框圖。[0025]圖2為本發(fā)明的反滲透海水淡化裝置全模塊運(yùn)行模式流程框圖。
[0026]圖3是本發(fā)明的反滲透海水淡化裝置分模塊流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的一種風(fēng)光柴蓄驅(qū)動反滲透海水淡化裝置的控制方法的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0028]如圖1所示，通過采集風(fēng)力發(fā)電功率Qwt，太陽能發(fā)電功率QPV，蓄電池輸出功率Qsc、反滲透海水淡化裝置負(fù)載功率Qy然后進(jìn)入風(fēng)光柴蓄系統(tǒng)供電功率與反滲透海水淡化裝置消耗功率的比較程序，從而判斷系統(tǒng)供電的運(yùn)行模式和反滲透海水淡化裝置的運(yùn)行模式。
[0029]當(dāng)QWT+QPV ( O時(shí)，即無風(fēng)無光，將能源供應(yīng)R置為1，同時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入只利用柴油發(fā)電機(jī)模式，
[0030]當(dāng)QWT+QPV > O時(shí)，即有風(fēng)或有光，系統(tǒng)進(jìn)入風(fēng)力供電功率Qwt和反滲透海水淡化裝置負(fù)載功率％比較程序；
[0031]當(dāng)Qwt > Ql時(shí)，將能源供應(yīng)R置為2，同時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入只利用風(fēng)力供電模式，
[0032]當(dāng)Qwt < 時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入太陽能供電功率Qpv和反滲透海水淡化裝置負(fù)載功率Ql比較程序；
[0033]當(dāng)Qpv > Ql時(shí)，將能源供應(yīng)R置為3，同時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入只利用太陽能供電模式，
[0034]當(dāng)Qpv < Ql時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入風(fēng)光供電功率QWT+QPV和反滲透海水淡化裝置負(fù)載功率Ql比較程序；
[0035]當(dāng)QWT+QPV > Ql時(shí)，將能源供應(yīng)R置為4，同時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入同時(shí)利用風(fēng)光供電模式，
[0036]當(dāng)QWT+QPV < Ql時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入風(fēng)光蓄供電功率和反滲透海水淡化裝置負(fù)載功率％比較程序；
[0037]當(dāng)QWT+QPV+QS。> Ql時(shí)，將能源供應(yīng)R置為5，同時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入風(fēng)光蓄供電模式，
[0038]當(dāng)QWT+QPV+QS。< Ql時(shí)，將能源供應(yīng)R置為6，同時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入風(fēng)光柴供電模式。
[0039]圖2所示為反滲透海水淡化裝置全模塊運(yùn)行模式
[0040]當(dāng)R=I時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入只利用柴油發(fā)電機(jī)模式，即啟動柴油發(fā)電機(jī)，啟動反滲透海水淡化裝置全模塊運(yùn)行狀態(tài)；
[0041]當(dāng)R=2時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入只利用風(fēng)力供電模式，即啟動風(fēng)力供電，啟動反滲透海水淡化裝置全模塊運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)風(fēng)力供電系統(tǒng)的富裕電能(Qwt-QJ向蓄電池充電；
[0042]當(dāng)R=3時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入只利用太陽能供電模式，即啟動太陽能供電，啟動反滲透海水淡化裝置全模塊運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)太陽能供電系統(tǒng)的富裕電能(Qpv-QJ向蓄電池充電；
[0043]當(dāng)R=4時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入同時(shí)利用風(fēng)光供電模式，即啟動風(fēng)力供電和太陽能供電系統(tǒng)，啟動反滲透海水淡化裝置全模塊運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)風(fēng)光供電系統(tǒng)的富裕電能(QWT+QPV_QJ向蓄電池充電；
[0044]當(dāng)R=5時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入同時(shí)利用風(fēng)光蓄供電模式，即啟動風(fēng)力供電、太陽能供電和蓄電池供電系統(tǒng)，啟動反滲透海水淡化裝置全模塊運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)判斷蓄電池是否達(dá)到深度放電值(根據(jù)不同的電池容量進(jìn)行設(shè)置)，若達(dá)到深度放電值，則風(fēng)光供電系統(tǒng)向蓄電池充電,系統(tǒng)跳入主程序。
[0045]當(dāng)R=6時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入同時(shí)利用風(fēng)光柴供電模式，即啟動風(fēng)力供電、太陽能供電和柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，驅(qū)動反滲透海水淡化裝置分模塊運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)風(fēng)光供電系統(tǒng)的富裕電能(Qwt+Qpv-Ql)向蓄電池充電；
[0046]圖3所示為反滲透海水淡化裝置分模塊運(yùn)行模式
[0047]將反滲透海水淡化裝置按照原料水箱、中間水箱和產(chǎn)品水箱為界，依次分為取水模塊QKW、預(yù)處理模塊Quf、反滲透模塊Qm和產(chǎn)水模塊Qpw ；首先比較各子模塊的功率并對此排序，此時(shí)假定Qeo > Quf > Qpw > Q冊。
[0048]當(dāng)QWT+QPV > Qeo時(shí)，風(fēng)光供電系統(tǒng)向反滲透模塊供電，柴油發(fā)電機(jī)向取水模塊、預(yù)處理模塊和產(chǎn)水模塊供電，當(dāng)QWT+QPV ( Qeo時(shí)，轉(zhuǎn)入下一步判斷程序；
[0049]當(dāng)QWT+QPV > Quf時(shí)，風(fēng)光供電系統(tǒng)向預(yù)處理模塊供電，柴油發(fā)電機(jī)向取水模塊、反滲透模塊和產(chǎn)水模塊供電，當(dāng)QWT+QPV ( Quf時(shí)，轉(zhuǎn)入下一步判斷程序；
[0050]當(dāng)QWT+QPV > Qpff時(shí)，風(fēng)光供電系統(tǒng)向產(chǎn)水模塊供電，柴油發(fā)電機(jī)向取水模塊、預(yù)處理模塊和反滲透模塊供電，當(dāng)QWT+Qpv ( Qpff時(shí)，轉(zhuǎn)入下一步判斷程序；
[0051]當(dāng)QWT+QPV > Qkw時(shí)，風(fēng)光供電系統(tǒng)向取水模塊供電，柴油發(fā)電機(jī)向預(yù)處理模塊、反滲透模塊和產(chǎn)水模塊供電，當(dāng)QWT+QPV ( Qrw時(shí)，將能源供應(yīng)位R置1，同時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入只利用柴油發(fā)電機(jī)模式，反滲透海水淡化裝置處于全模塊運(yùn)行模式。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)光柴蓄驅(qū)動反滲透淡化裝置的控制方法，采集風(fēng)力發(fā)電功率Qwt，太陽能發(fā)電功率Qpv，蓄電池輸出功率Qsc和反滲透海水淡化裝置負(fù)載功率％ ;通過比較風(fēng)光蓄電力供應(yīng)功率與負(fù)載需求功率，從而判斷系統(tǒng)供電的運(yùn)行模式和反滲透海水淡化裝置的運(yùn)行模式。該方法優(yōu)先利用太陽能或風(fēng)能為整個(gè)反滲透海水淡化裝置供電，其特征在于，當(dāng)QWT+QPV>0且QWT+QPV+QSCX(^時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入風(fēng)光柴供電模式，并驅(qū)動反滲透海水淡化裝置分模塊運(yùn)行狀態(tài)，分模塊運(yùn)行模式為:將反滲透海水淡化裝置按照原料水箱、中間水箱和產(chǎn)品水箱為界，依次分為取水模塊、預(yù)處理模塊、反滲透模塊和產(chǎn)水模塊；首先比較各子模塊的功率并對此排序，按照排序后的子模塊的功率大小及風(fēng)光供電系統(tǒng)的總輸出功率值，確定供電模式，優(yōu)先利用風(fēng)光供電系統(tǒng)向消耗功率最大的模塊進(jìn)行供電，其他模塊利用利用柴油發(fā)電機(jī)供電，同時(shí)風(fēng)光供電系統(tǒng)的富裕電能向蓄電池充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)光柴蓄驅(qū)動反滲透淡化裝置的控制方法，其特征在于，反滲透海水淡化裝置分模塊運(yùn)行模式中，設(shè)取水模塊、預(yù)處理模塊、反滲透模塊和產(chǎn)水模塊四個(gè)模塊的按照功率大小排序之后為=Q1 > Q2 > Q3 > Q4,按照下列步驟順序執(zhí)行:當(dāng)Qwt+Qpv >Q1時(shí)，風(fēng)光供電系統(tǒng)向Q1供電，柴油發(fā)電機(jī)向Q2、Q3和Q4供電；當(dāng)Q?t+Qpv > Q2時(shí)，風(fēng)光供電系統(tǒng)向Q2供電，柴油發(fā)電機(jī)向Q1A3和Q4供電；當(dāng)QWT+QPV > Q3時(shí)，風(fēng)光供電系統(tǒng)向Q3供電，柴油發(fā)電機(jī)向Qp Q2和Q4供電；當(dāng)Q?t+Qpv > Q4時(shí)，風(fēng)光供電系統(tǒng)向Q4供電，柴油發(fā)電機(jī)向Q1^ Q2和Q3供電；當(dāng)Qwt+Qpv ( Q4時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入只利用柴油發(fā)電機(jī)模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)光柴蓄驅(qū)動反滲透淡化裝置的控制方法，其特征在于，除了當(dāng)QWT+QPV>0且QWT+QPV+QS。處時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入風(fēng)光柴供電模式，并驅(qū)動反滲透海水淡化裝置分模塊運(yùn)行狀態(tài)這種情形之外，還包括以下的情形: (O當(dāng)QWT+QPV ( O時(shí)，即無風(fēng)無光，系統(tǒng)進(jìn)入只利用柴油發(fā)電機(jī)模式； (2)當(dāng)QWT+QPV > O時(shí)，即有風(fēng)或有光，又分以下幾種情形: 當(dāng)Qwt > Ql時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入只利用風(fēng)力供電模式，同時(shí)風(fēng)力供電系統(tǒng)的富裕電能(Qwt-QJ向蓄電池充電； 當(dāng)Qwt < Ql且Qpv > Ql時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入只利用太陽能供電模式，同時(shí)太陽能供電系統(tǒng)的富裕電能(Qpv-QJ向蓄電池充電； 當(dāng)Qwt < 且Qpv < 且QWT+QPV > 時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入同時(shí)利用風(fēng)光供電模式，同時(shí)風(fēng)光供電系統(tǒng)的富裕電能(QWT+QPV-QJ向蓄電池充電； 當(dāng)QWT+QPV < 且QWT+QPV+QS。> 時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入風(fēng)光蓄供電模式，同時(shí)判斷蓄電池是否達(dá)到深度放電值，若達(dá)到深度放電值，則風(fēng)光供電系統(tǒng)向蓄電池充電。
【文檔編號】B01D61/12GK103599700SQ201310603238
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】俞永江, 王金燕, 康權(quán), 肖亞蘇, 蘇慧超, 高田 申請人:國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所