專利名稱：管理海水淡化系統(tǒng)的方法、裝置和海水淡化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海水淡化技術(shù)，尤其涉及用于管理海水淡化系統(tǒng)的方法、裝置和包含 該裝置的海水淡化系統(tǒng)以及儲(chǔ)能穩(wěn)壓裝置。
背景技術(shù)：
海水淡化是解決水資源短缺的重要途徑，愈來愈得到人們的高度重視，伴隨海水 淡化技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)需求量的加大，海水淡化工廠的淡化規(guī)模不斷擴(kuò)大，其規(guī)模從最初 的日產(chǎn)幾百立方米，發(fā)展到現(xiàn)在的日產(chǎn)幾十萬立方米。在海水淡化規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，海水淡化的成本也在逐漸降低。海水淡化的成 本在很大程度上取決于消耗電力和蒸汽的成本，國(guó)內(nèi)外大部分海水淡化廠都是和發(fā)電廠建 在一起，采取海水淡化工程和電力聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供的建設(shè)模式來降低成本。在我國(guó)如要在海邊專 門為海水淡化而新建火電廠，不但會(huì)消耗掉大量燃料，又會(huì)造成新的環(huán)境污染，排放大量的 二氧化碳、氮化物和硫化物等等，也不利于降低淡化水的成本，如用現(xiàn)有的市電電網(wǎng)供電， 成本難以下降，又會(huì)因其耗電量大，使市電電網(wǎng)再背上沉重的負(fù)擔(dān)，而沿海附近風(fēng)力資源通 常比較豐富，所以利用風(fēng)電來解決海水淡化所需的能源問題不失為一種好辦法。但是由于風(fēng)力的不確定性等造成風(fēng)電并不穩(wěn)定，風(fēng)電場(chǎng)的產(chǎn)電很大程度上取決于 風(fēng)力狀況，但是海水淡化系統(tǒng)需要不中斷的運(yùn)行，電力中斷會(huì)對(duì)海水淡化系統(tǒng)中的電力設(shè) 備(例如高壓泵)帶來不利的影響。這種不穩(wěn)定性也影響了風(fēng)電的存儲(chǔ)和利用。主要的發(fā)展中國(guó)家(比如中國(guó))，由于 電網(wǎng)系統(tǒng)薄弱，還不能適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電還不能有效地融合進(jìn)電網(wǎng)，往往會(huì)浪 費(fèi)大量的能源和投資。而且，風(fēng)電往往不能得到很好的儲(chǔ)存，如果不能及時(shí)地得以利用，便 會(huì)造成浪費(fèi)。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)向電網(wǎng)提供電時(shí)，需要投入大量的附屬設(shè)備，比如高壓變頻設(shè)備和電 力傳輸設(shè)備等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種可以利用風(fēng)電作為海水淡化系統(tǒng)能源的方案。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種用于管理海水淡化系統(tǒng)的方法，其特征在于， 根據(jù)風(fēng)速和持續(xù)時(shí)間計(jì)算風(fēng)電產(chǎn)量，如果所述風(fēng)電產(chǎn)量低于設(shè)定值，則在所述風(fēng)電之外，向 電網(wǎng)請(qǐng)求預(yù)留一定量的電量，當(dāng)所述風(fēng)電產(chǎn)量不低于設(shè)定值時(shí)，使用所述風(fēng)電作為海水淡 化系統(tǒng)的能源。優(yōu)選地，如果所述風(fēng)電產(chǎn)量低于設(shè)定值，則向電網(wǎng)請(qǐng)求分配一定量的電量，所述請(qǐng) 求分配的電量不小于風(fēng)電產(chǎn)量與所述設(shè)定值的差值的絕對(duì)值。優(yōu)選地，如果所述風(fēng)電產(chǎn)量降低時(shí)，儲(chǔ)能穩(wěn)壓裝置釋放儲(chǔ)能。優(yōu)選地，如果所述風(fēng)電產(chǎn)量風(fēng)電產(chǎn)量降低達(dá)到第一閾值時(shí)，則向電網(wǎng)取電。優(yōu)選地，在取電前判斷當(dāng)前電網(wǎng)狀態(tài)，如果狀態(tài)好，則向電網(wǎng)取電，否則限制海水 淡化系統(tǒng)出力。
優(yōu)選地，如果所述風(fēng)電產(chǎn)量風(fēng)電產(chǎn)量降低達(dá)到第二閾值時(shí)，則限制海水淡化系統(tǒng) 出力，并向電網(wǎng)取電。本發(fā)明還提供了一種能源管理裝置，包括預(yù)測(cè)模塊，所述預(yù)測(cè)模塊包括輸入單元、 計(jì)算單元、比較單元、處理單元，其中，輸入單元用于輸入風(fēng)速和持續(xù)時(shí)間，計(jì)算單元用于根據(jù)輸入單元所輸入的 參數(shù)計(jì)算風(fēng)電的產(chǎn)量；比較單元，用于將計(jì)算單元所算得的產(chǎn)量與設(shè)定值進(jìn)行比較；處理單元，根據(jù)所述比較單元比較的結(jié)果進(jìn)行處理，當(dāng)比較結(jié)果顯示風(fēng)電產(chǎn)量低 于設(shè)定值時(shí)，向電網(wǎng)請(qǐng)求預(yù)留一定量的電量。優(yōu)選地，還包括監(jiān)測(cè)模塊，用于監(jiān)測(cè)風(fēng)電裝置和/或海水淡化系統(tǒng)和/或電網(wǎng)狀 態(tài)。優(yōu)選地，還包括取電模塊，用于根據(jù)所述監(jiān)測(cè)模塊收集到的風(fēng)電產(chǎn)量數(shù)據(jù)，在風(fēng)電 產(chǎn)量降低達(dá)到第一閾值時(shí)，向電網(wǎng)取電。優(yōu)選地，還根據(jù)所述監(jiān)測(cè)模塊的電網(wǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)判斷是否需要限制海水淡化系統(tǒng)出 力。優(yōu)選地，還包括控制模塊，用于當(dāng)所述風(fēng)電產(chǎn)量在預(yù)定時(shí)間內(nèi)的降低值達(dá)到第二 閾值時(shí)，輸出控制信息，命令海水淡化系統(tǒng)中的電力設(shè)備降低輸出功率本發(fā)明還提供了一種海水淡化系統(tǒng)，包括如前任意一項(xiàng)所述的裝置。本發(fā)明還提供了一種儲(chǔ)能穩(wěn)壓裝置，應(yīng)用在如前所述的海水淡化系統(tǒng)中，包括活 塞和高壓容器，所述高壓容器內(nèi)裝有空氣或者彈簧組，所述活塞位于高壓容器腔體內(nèi)，可以 沿高壓容器腔體運(yùn)動(dòng)壓縮所述空氣或者彈簧組，所述活塞與所述海水淡化系統(tǒng)中的反滲透 單元進(jìn)水母管相連，在風(fēng)電充裕的狀況下，進(jìn)水母管中的水壓驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，擠壓高壓容器 中的氣體或彈簧組，將能量存儲(chǔ)于高壓容器內(nèi)；當(dāng)風(fēng)電衰減時(shí)，所述活塞在高壓容器中的氣 體或彈簧組的推動(dòng)下反向運(yùn)動(dòng)，為所述反滲透單元提供能量。這樣一來，海水淡化系統(tǒng)可以從風(fēng)電場(chǎng)直接獲取風(fēng)電作為其能源來源之一，由于 風(fēng)電的環(huán)保性，可以有效地降低溫室效應(yīng)氣體的排放，也會(huì)降低對(duì)海水淡化系統(tǒng)煤電的需 求。


以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，圖1是利用風(fēng)電的海水淡化系統(tǒng)示意圖；圖2是風(fēng)電場(chǎng)與海水淡化系統(tǒng)的接線示意圖；圖3是本發(fā)明提供的用于管理海水淡化系統(tǒng)的方法實(shí)施例的流程示意圖；圖4是本發(fā)明提供的能源管理裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明提供的一種儲(chǔ)能穩(wěn)壓裝置在系統(tǒng)中的示意圖；圖6是本發(fā)明提供的另一種儲(chǔ)能穩(wěn)壓裝置在系統(tǒng)中的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明公開了一種利用風(fēng)電、電網(wǎng)電以及能量存儲(chǔ)穩(wěn)壓裝置為海水淡化廠之類的 海水淡化系統(tǒng)聯(lián)合提供能源的方法，借助于其中的能量存儲(chǔ)穩(wěn)壓裝置、能源管理裝置以及 與其配套的電路解決方案，可以在風(fēng)電裝置滿負(fù)荷發(fā)電的狀態(tài)下，完全使用其產(chǎn)生的風(fēng)電 驅(qū)動(dòng)海水淡化系統(tǒng)運(yùn)行，并存儲(chǔ)剩余能源于能量存儲(chǔ)穩(wěn)壓裝置中。在風(fēng)電發(fā)電衰減的過程 中，使用風(fēng)電、電網(wǎng)電以及能量存儲(chǔ)穩(wěn)壓裝置中的能源聯(lián)合為海水淡化系統(tǒng)提供能源。在此 可以將該系統(tǒng)稱之為混合式能源供給系統(tǒng)，在混合式能源供給系統(tǒng)為海水淡化系統(tǒng)提供能 源的過程中，能源管理裝置參與實(shí)時(shí)檢測(cè)、控制、運(yùn)算以及用電計(jì)劃的安排。該海水淡化系統(tǒng)的總能源來自風(fēng)電、電網(wǎng)電和能量存儲(chǔ)穩(wěn)壓裝置這三種能源的總 和，而三種能源的配比可以根據(jù)當(dāng)時(shí)的能源狀態(tài)相互補(bǔ)充。儲(chǔ)能穩(wěn)壓裝置，該裝置包括活塞和高壓氣體儲(chǔ)罐(或彈簧組)?；钊c海水淡化系 統(tǒng)中的海水反滲透系統(tǒng)的反滲透進(jìn)水母管相連，在風(fēng)電充裕的狀況下，進(jìn)水母管中的水壓 將高于正常反滲透進(jìn)水水壓，進(jìn)水母管中的水壓將驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，擠壓高壓容器中的氣體 (或彈簧組)，將能量存儲(chǔ)于氣體儲(chǔ)罐中。當(dāng)風(fēng)電衰減時(shí)，高壓泵出力隨之降低，導(dǎo)致進(jìn)水母 管中水壓降低，此時(shí)，與進(jìn)水母管相連的活塞將在儲(chǔ)罐中高壓氣體的推動(dòng)下反向運(yùn)動(dòng)，以此 為海水淡化系統(tǒng)中的反滲透系統(tǒng)提供能量，確保反滲透系統(tǒng)不間斷穩(wěn)定運(yùn)行。儲(chǔ)能穩(wěn)壓裝 置的作用包含了儲(chǔ)存剩余風(fēng)能的作用，也起到了穩(wěn)定反滲透進(jìn)水壓力的作用(進(jìn)水母管中 壓力的大范圍或迅速的變化將造成對(duì)高壓水泵、反滲透膜以及能量回收裝置的破壞)。本發(fā)明還公開一種能源管理裝置，該裝置包含監(jiān)測(cè)儀表、控制器以及能源管理程 序等等。功能包括1)預(yù)測(cè)能源管理裝置可以根據(jù)據(jù)前一日的氣象預(yù)報(bào)或者歷史天氣統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì) 算出下一日的風(fēng)電產(chǎn)量，結(jié)合海水淡化系統(tǒng)的耗電量，以此推算出下一日需從電網(wǎng)取電的 電量，并形成文件，報(bào)備電網(wǎng)管理部門。2)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)該裝置可對(duì)風(fēng)電裝置發(fā)電量、海水淡化系統(tǒng)的產(chǎn)水量、電網(wǎng)狀態(tài)進(jìn) 行實(shí)時(shí)檢測(cè)，收集運(yùn)行數(shù)據(jù)。3)協(xié)助向電網(wǎng)取電根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果判斷海水淡化系統(tǒng)供電系統(tǒng)何時(shí)向電網(wǎng) 取電。4)控制該裝置將控制從電網(wǎng)取電的電量。當(dāng)風(fēng)電迅速衰減時(shí)，從電網(wǎng)快速且大 量的取電會(huì)造成對(duì)電網(wǎng)的沖擊，當(dāng)上述情況發(fā)生時(shí)，該裝置發(fā)出指令，限制用電設(shè)備的出 力，實(shí)現(xiàn)從電網(wǎng)平穩(wěn)取電的過程。當(dāng)風(fēng)電裝置發(fā)電量驟減時(shí)，可以對(duì)海水淡化系統(tǒng)進(jìn)行控制，是否需要限制用電設(shè) 備的出力。因?yàn)轶E減的風(fēng)電不能產(chǎn)生足以維持反滲透系統(tǒng)正常工作的壓力，同時(shí)如果此 時(shí)向電網(wǎng)取電，則會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成很大的負(fù)擔(dān)，如果限制海水淡化系統(tǒng)的出力，減低海水處理 量，便可以以較為平緩的趨勢(shì)向電網(wǎng)取電。由于電網(wǎng)電在不同時(shí)段的價(jià)格可能不一樣，根據(jù)電網(wǎng)電的價(jià)格、風(fēng)電價(jià)格可以計(jì) 算出海水淡化系統(tǒng)的合理處理量，比如，根據(jù)時(shí)段計(jì)算出風(fēng)電和電網(wǎng)電的用量，取得一個(gè)最 佳投入產(chǎn)出比的結(jié)果。另夕卜，如果電網(wǎng)狀態(tài)不好，比如處在用電高峰期，此時(shí)向電網(wǎng)取電會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成比 較大的影響，如果風(fēng)電產(chǎn)量在此時(shí)減低，若儲(chǔ)能穩(wěn)壓裝置能量耗盡仍未能恢復(fù)正常供電，此時(shí)便需要限制海水淡化系統(tǒng)的出力。本發(fā)明提供了一種用于管理海水淡化系統(tǒng)的方法，根據(jù)風(fēng)速和持續(xù)時(shí)間計(jì)算風(fēng)電 產(chǎn)量，如果所述風(fēng)電產(chǎn)量低于設(shè)定值，則在所述風(fēng)電之外，向電網(wǎng)請(qǐng)求預(yù)留一定量的電量， 當(dāng)所述風(fēng)電產(chǎn)量不低于預(yù)定值時(shí)，使用所述風(fēng)電作為海水淡化系統(tǒng)的能源。當(dāng)所述風(fēng)電產(chǎn)量在預(yù)定時(shí)間內(nèi)不能滿足海水淡化系統(tǒng)的反滲透工作，調(diào)用儲(chǔ)能穩(wěn) 壓裝置進(jìn)行能量補(bǔ)充。但是儲(chǔ)能穩(wěn)壓裝置的儲(chǔ)能有限，如果儲(chǔ)能穩(wěn)壓裝置中無能量保存而風(fēng)電產(chǎn)量未恢 復(fù)，或者，風(fēng)電產(chǎn)量繼續(xù)衰減達(dá)到閾值時(shí)，則需要從電網(wǎng)引入一定量的電力供海水淡化系統(tǒng) 使用。如圖1所示，當(dāng)海水經(jīng)海水泵301提升后，會(huì)經(jīng)過兩次砂濾(或超濾處理)處理 (302A，302B)，在砂濾(或超濾)處理時(shí)，需要使用大量壓縮氣體進(jìn)行反沖洗，經(jīng)過砂濾處 理后的海水會(huì)由泵303送入保安過濾器304進(jìn)行處理，出水進(jìn)入反滲透高壓泵305 (R0高 壓泵)送入海水反滲透系統(tǒng)306 (SWRO)進(jìn)行進(jìn)脫鹽處理，處理后得到的淡水貯存在存儲(chǔ)罐 (或水池)307中。在處理的過程中，無論是海水泵301、送水入保安過濾器的泵303還是RO高壓泵 304都需要大量的電力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，如果如圖2所示使用風(fēng)電場(chǎng)500產(chǎn)出的風(fēng)電，則可以減少 大量外部不可再生能源的使用。如圖3所示，示出了如何在海水淡化系統(tǒng)中使用風(fēng)電作為能源來源之一的流程 圖。獲得風(fēng)速和持續(xù)時(shí)間(SlOl)，再利用以下公式來計(jì)算風(fēng)電產(chǎn)量(S102)
權(quán)利要求
1.一種用于管理海水淡化系統(tǒng)的方法，其特征在于，根據(jù)風(fēng)速和持續(xù)時(shí)間計(jì)算風(fēng)電產(chǎn) 量，如果所述風(fēng)電產(chǎn)量低于設(shè)定值，則在所述風(fēng)電之外，向電網(wǎng)請(qǐng)求預(yù)留一定量的電量，當(dāng) 所述風(fēng)電產(chǎn)量不低于設(shè)定值時(shí)，使用所述風(fēng)電作為海水淡化系統(tǒng)的能源。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述風(fēng)電產(chǎn)量低于設(shè)定值，則向電網(wǎng) 請(qǐng)求分配一定量的電量，所述請(qǐng)求分配的電量不小于風(fēng)電產(chǎn)量與所述設(shè)定值的差值的絕對(duì) 值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述風(fēng)電產(chǎn)量降低時(shí)，儲(chǔ)能穩(wěn)壓裝置釋 放儲(chǔ)能。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述風(fēng)電產(chǎn)量風(fēng)電產(chǎn)量降低達(dá)到第一 閾值時(shí)，則向電網(wǎng)取電。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在取電前判斷當(dāng)前電網(wǎng)狀態(tài)，如果狀態(tài)好， 則向電網(wǎng)取電，否則限制海水淡化系統(tǒng)出力。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述風(fēng)電產(chǎn)量風(fēng)電產(chǎn)量降低達(dá)到第二 閾值時(shí)，則限制海水淡化系統(tǒng)出力，并向電網(wǎng)取電。
7.一種能源管理裝置，其特征在于，包括預(yù)測(cè)模塊，所述預(yù)測(cè)模塊包括輸入單元、計(jì)算 單元、比較單元、處理單元，其中，輸入單元用于輸入風(fēng)速和持續(xù)時(shí)間，計(jì)算單元用于根據(jù)輸入單元所輸入的參數(shù) 計(jì)算風(fēng)電的產(chǎn)量；比較單元，用于將計(jì)算單元所算得的產(chǎn)量與設(shè)定值進(jìn)行比較；處理單元，根據(jù)所述比較單元比較的結(jié)果進(jìn)行處理，當(dāng)比較結(jié)果顯示風(fēng)電產(chǎn)量低于設(shè) 定值時(shí)，向電網(wǎng)請(qǐng)求預(yù)留一定量的電量。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括監(jiān)測(cè)模塊，用于監(jiān)測(cè)風(fēng)電裝置和/或 海水淡化系統(tǒng)和/或電網(wǎng)狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括取電模塊，用于根據(jù)所述監(jiān)測(cè)模塊收 集到的風(fēng)電產(chǎn)量數(shù)據(jù)，在風(fēng)電產(chǎn)量降低達(dá)到第一閾值時(shí)，向電網(wǎng)取電。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，還根據(jù)所述監(jiān)測(cè)模塊的電網(wǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)判斷 是否需要限制海水淡化系統(tǒng)出力。
11.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括控制模塊，用于當(dāng)所述風(fēng)電產(chǎn)量在 預(yù)定時(shí)間內(nèi)的降低值達(dá)到第二閾值時(shí)，輸出控制信息，命令海水淡化系統(tǒng)中的電力設(shè)備降 低輸出功率
12.—種海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求7至11任意一項(xiàng)所述的裝置。
13.一種儲(chǔ)能穩(wěn)壓裝置，其特征在于，應(yīng)用在如權(quán)利要求12所述的海水淡化系統(tǒng)中，包 括活塞和高壓容器，所述高壓容器內(nèi)裝有空氣或者彈簧組，所述活塞位于高壓容器腔體內(nèi)， 可以沿高壓容器腔體運(yùn)動(dòng)壓縮所述空氣或者彈簧組，所述活塞與所述海水淡化系統(tǒng)中的反 滲透單元進(jìn)水母管相連，在風(fēng)電充裕的狀況下，進(jìn)水母管中的水壓驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，擠壓高壓 容器中的氣體或彈簧組，將能量存儲(chǔ)于高壓容器內(nèi)；當(dāng)風(fēng)電衰減時(shí)，所述活塞在高壓容器中 的氣體或彈簧組的推動(dòng)下反向運(yùn)動(dòng)，為所述反滲透單元提供能量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于管理海水淡化系統(tǒng)的方法，根據(jù)風(fēng)速和持續(xù)時(shí)間計(jì)算風(fēng)電產(chǎn)量，如果所述風(fēng)電產(chǎn)量低于設(shè)定值，則在所述風(fēng)電之外，向電網(wǎng)請(qǐng)求預(yù)留一定量的電量，當(dāng)所述風(fēng)電產(chǎn)量不低于設(shè)定值時(shí)，使用所述風(fēng)電作為海水淡化系統(tǒng)的能源。
文檔編號(hào)F03D9/00GK102092819SQ20091025374
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者伯格·格拉德, 馮申 申請(qǐng)人:西門子(中國(guó))有限公司, 西門子公司