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
技術領域：
本發(fā)明涉及海水淡化技術，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)以及儲能穩(wěn)壓裝置。
背景技術：
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 淡化技術的發(fā)展和社會需求量的加大，海水淡化工廠的淡化規(guī)模不斷擴大，其規(guī)模從最初 的日產幾百立方米，發(fā)展到現(xiàn)在的日產幾十萬立方米。在海水淡化規(guī)模不斷擴大的同時，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，國內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)產聯(lián)供的建設模式來降低成本。在我國如要在海邊專 門為海水淡化而新建火電廠，不但會消耗掉大量燃料，又會造成新的環(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)有的市電電網供電， 成本難以下降，又會因其耗電量大，使市電電網再背上沉重的負擔，而沿海附近風力資源通 常比較豐富，所以利用風電來解決海水淡化所需的能源問題不失為一種好辦法。但是由于風力的不確定性等造成風電并不穩(wěn)定，風電場的產電很大程度上取決于 風力狀況，但是海水淡化系統(tǒng)需要不中斷的運行，電力中斷會對海水淡化系統(tǒng)中的電力設 備(例如高壓泵)帶來不利的影響。這種不穩(wěn)定性也影響了風電的存儲和利用。主要的發(fā)展中國家(比如中國)，由于 電網系統(tǒng)薄弱，還不能適應風力發(fā)電的發(fā)展，風力發(fā)電還不能有效地融合進電網，往往會浪 費大量的能源和投資。而且，風電往往不能得到很好的儲存，如果不能及時地得以利用，便 會造成浪費。當風電場向電網提供電時，需要投入大量的附屬設備，比如高壓變頻設備和電 力傳輸設備等等。
發(fā)明內容
本發(fā)明旨在提供一種可以利用風電作為海水淡化系統(tǒng)能源的方案。為實現(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)風速和持續(xù)時間計算風電產量，如果所述風電產量低于設定值，則在所述風電之外，向 電網請求預留一定量的電量，當所述風電產量不低于設定值時，使用所述風電作為海水淡 化系統(tǒng)的能源。優(yōu)選地，如果所述風電產量低于設定值，則向電網請求分配一定量的電量，所述請 求分配的電量不小于風電產量與所述設定值的差值的絕對值。優(yōu)選地，如果所述風電產量降低時，儲能穩(wěn)壓裝置釋放儲能。優(yōu)選地，如果所述風電產量風電產量降低達到第一閾值時，則向電網取電。優(yōu)選地，在取電前判斷當前電網狀態(tài)，如果狀態(tài)好，則向電網取電，否則限制海水 淡化系統(tǒng)出力。
優(yōu)選地，如果所述風電產量風電產量降低達到第二閾值時，則限制海水淡化系統(tǒng) 出力，并向電網取電。本發(fā)明還提供了一種能源管理裝置，包括預測模塊，所述預測模塊包括輸入單元、 計算單元、比較單元、處理單元，其中，輸入單元用于輸入風速和持續(xù)時間，計算單元用于根據(jù)輸入單元所輸入的 參數(shù)計算風電的產量；比較單元，用于將計算單元所算得的產量與設定值進行比較；處理單元，根據(jù)所述比較單元比較的結果進行處理，當比較結果顯示風電產量低 于設定值時，向電網請求預留一定量的電量。優(yōu)選地，還包括監(jiān)測模塊，用于監(jiān)測風電裝置和/或海水淡化系統(tǒng)和/或電網狀 態(tài)。優(yōu)選地，還包括取電模塊，用于根據(jù)所述監(jiān)測模塊收集到的風電產量數(shù)據(jù)，在風電 產量降低達到第一閾值時，向電網取電。優(yōu)選地，還根據(jù)所述監(jiān)測模塊的電網檢測數(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，用于當所述風電產量在預定時間內的降低值達到第二 閾值時，輸出控制信息，命令海水淡化系統(tǒng)中的電力設備降低輸出功率本發(fā)明還提供了一種海水淡化系統(tǒng)，包括如前任意一項所述的裝置。本發(fā)明還提供了一種儲能穩(wěn)壓裝置，應用在如前所述的海水淡化系統(tǒng)中，包括活 塞和高壓容器，所述高壓容器內裝有空氣或者彈簧組，所述活塞位于高壓容器腔體內，可以 沿高壓容器腔體運動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 單元進水母管相連，在風電充裕的狀況下，進水母管中的水壓驅動活塞運動，擠壓高壓容器 中的氣體或彈簧組，將能量存儲于高壓容器內；當風電衰減時，所述活塞在高壓容器中的氣 體或彈簧組的推動下反向運動，為所述反滲透單元提供能量。這樣一來，海水淡化系統(tǒng)可以從風電場直接獲取風電作為其能源來源之一，由于 風電的環(huán)保性，可以有效地降低溫室效應氣體的排放，也會降低對海水淡化系統(tǒng)煤電的需 求。
以下附圖僅旨在于對本發(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是利用風電的海水淡化系統(tǒng)示意圖；圖2是風電場與海水淡化系統(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施例的結構示意圖；圖5是本發(fā)明提供的一種儲能穩(wěn)壓裝置在系統(tǒng)中的示意圖；圖6是本發(fā)明提供的另一種儲能穩(wěn)壓裝置在系統(tǒng)中的示意圖。
具體實施例方式為了對本發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照
本發(fā)明的具體實施方式
。本發(fā)明公開了一種利用風電、電網電以及能量存儲穩(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，可以在風電裝置滿負荷發(fā)電的狀態(tài)下，完全使用其產生的風電 驅動海水淡化系統(tǒng)運行，并存儲剩余能源于能量存儲穩(wěn)壓裝置中。在風電發(fā)電衰減的過程 中，使用風電、電網電以及能量存儲穩(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時檢測、控制、運算以及用電計劃的安排。該海水淡化系統(tǒng)的總能源來自風電、電網電和能量存儲穩(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)當時的能源狀態(tài)相互補充。儲能穩(wěn)壓裝置，該裝置包括活塞和高壓氣體儲罐(或彈簧組)。活塞與海水淡化系 統(tǒng)中的海水反滲透系統(tǒng)的反滲透進水母管相連，在風電充裕的狀況下，進水母管中的水壓 將高于正常反滲透進水水壓，進水母管中的水壓將驅動活塞運動，擠壓高壓容器中的氣體 (或彈簧組)，將能量存儲于氣體儲罐中。當風電衰減時，高壓泵出力隨之降低，導致進水母 管中水壓降低，此時，與進水母管相連的活塞將在儲罐中高壓氣體的推動下反向運動，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)定運行。儲能穩(wěn)壓裝 置的作用包含了儲存剩余風能的作用，也起到了穩(wěn)定反滲透進水壓力的作用(進水母管中 壓力的大范圍或迅速的變化將造成對高壓水泵、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)測儀表、控制器以及能源管理程 序等等。功能包括1)預測能源管理裝置可以根據(jù)據(jù)前一日的氣象預報或者歷史天氣統(tǒng)計數(shù)據(jù)計 算出下一日的風電產量，結合海水淡化系統(tǒng)的耗電量，以此推算出下一日需從電網取電的 電量，并形成文件，報備電網管理部門。2)實時監(jiān)測該裝置可對風電裝置發(fā)電量、海水淡化系統(tǒng)的產水量、電網狀態(tài)進 行實時檢測，收集運行數(shù)據(jù)。3)協(xié)助向電網取電根據(jù)實時監(jiān)測結果判斷海水淡化系統(tǒng)供電系統(tǒng)何時向電網 取電。4)控制該裝置將控制從電網取電的電量。當風電迅速衰減時，從電網快速且大 量的取電會造成對電網的沖擊，當上述情況發(fā)生時，該裝置發(fā)出指令，限制用電設備的出 力，實現(xiàn)從電網平穩(wěn)取電的過程。當風電裝置發(fā)電量驟減時，可以對海水淡化系統(tǒng)進行控制，是否需要限制用電設 備的出力。因為驟減的風電不能產生足以維持反滲透系統(tǒng)正常工作的壓力，同時如果此 時向電網取電，則會對電網造成很大的負擔，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向電網取電。由于電網電在不同時段的價格可能不一樣，根據(jù)電網電的價格、風電價格可以計 算出海水淡化系統(tǒng)的合理處理量，比如，根據(jù)時段計算出風電和電網電的用量，取得一個最 佳投入產出比的結果。另夕卜，如果電網狀態(tài)不好，比如處在用電高峰期，此時向電網取電會對電網造成比 較大的影響，如果風電產量在此時減低，若儲能穩(wěn)壓裝置能量耗盡仍未能恢復正常供電，此時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)風速和持續(xù)時間計算風電 產量，如果所述風電產量低于設定值，則在所述風電之外，向電網請求預留一定量的電量， 當所述風電產量不低于預定值時，使用所述風電作為海水淡化系統(tǒng)的能源。當所述風電產量在預定時間內不能滿足海水淡化系統(tǒng)的反滲透工作，調用儲能穩(wěn) 壓裝置進行能量補充。但是儲能穩(wěn)壓裝置的儲能有限，如果儲能穩(wěn)壓裝置中無能量保存而風電產量未恢 復，或者，風電產量繼續(xù)衰減達到閾值時，則需要從電網引入一定量的電力供海水淡化系統(tǒng) 使用。如圖1所示，當海水經海水泵301提升后，會經過兩次砂濾(或超濾處理)處理 (302A，302B)，在砂濾(或超濾)處理時，需要使用大量壓縮氣體進行反沖洗，經過砂濾處 理后的海水會由泵303送入保安過濾器304進行處理，出水進入反滲透高壓泵305 (R0高 壓泵)送入海水反滲透系統(tǒng)306 (SWRO)進行進脫鹽處理，處理后得到的淡水貯存在存儲罐 (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行驅動，如果如圖2所示使用風電場500產出的風電，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)中使用風電作為能源來源之一的流程 圖。獲得風速和持續(xù)時間(SlOl)，再利用以下公式來計算風電產量(S102)
權利要求
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)風速和持續(xù)時間計算風電產 量，如果所述風電產量低于設定值，則在所述風電之外，向電網請求預留一定量的電量，當 所述風電產量不低于設定值時，使用所述風電作為海水淡化系統(tǒng)的能源。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述風電產量低于設定值，則向電網 請求分配一定量的電量，所述請求分配的電量不小于風電產量與所述設定值的差值的絕對 值。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述風電產量降低時，儲能穩(wěn)壓裝置釋 放儲能。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述風電產量風電產量降低達到第一 閾值時，則向電網取電。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，在取電前判斷當前電網狀態(tài)，如果狀態(tài)好， 則向電網取電，否則限制海水淡化系統(tǒng)出力。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述風電產量風電產量降低達到第二 閾值時，則限制海水淡化系統(tǒng)出力，并向電網取電。
7.一種能源管理裝置，其特征在于，包括預測模塊，所述預測模塊包括輸入單元、計算 單元、比較單元、處理單元，其中，輸入單元用于輸入風速和持續(xù)時間，計算單元用于根據(jù)輸入單元所輸入的參數(shù) 計算風電的產量；比較單元，用于將計算單元所算得的產量與設定值進行比較；處理單元，根據(jù)所述比較單元比較的結果進行處理，當比較結果顯示風電產量低于設 定值時，向電網請求預留一定量的電量。
8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括監(jiān)測模塊，用于監(jiān)測風電裝置和/或 海水淡化系統(tǒng)和/或電網狀態(tài)。
9.如權利要求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)測模塊收 集到的風電產量數(shù)據(jù)，在風電產量降低達到第一閾值時，向電網取電。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，還根據(jù)所述監(jiān)測模塊的電網檢測數(shù)據(jù)判斷 是否需要限制海水淡化系統(tǒng)出力。
11.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括控制模塊，用于當所述風電產量在 預定時間內的降低值達到第二閾值時，輸出控制信息，命令海水淡化系統(tǒng)中的電力設備降 低輸出功率
12.—種海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，包括如權利要求7至11任意一項所述的裝置。
13.一種儲能穩(wěn)壓裝置，其特征在于，應用在如權利要求12所述的海水淡化系統(tǒng)中，包 括活塞和高壓容器，所述高壓容器內裝有空氣或者彈簧組，所述活塞位于高壓容器腔體內， 可以沿高壓容器腔體運動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 滲透單元進水母管相連，在風電充裕的狀況下，進水母管中的水壓驅動活塞運動，擠壓高壓 容器中的氣體或彈簧組，將能量存儲于高壓容器內；當風電衰減時，所述活塞在高壓容器中 的氣體或彈簧組的推動下反向運動，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)風速和持續(xù)時間計算風電產量，如果所述風電產量低于設定值，則在所述風電之外，向電網請求預留一定量的電量，當所述風電產量不低于設定值時，使用所述風電作為海水淡化系統(tǒng)的能源。
文檔編號F03D9/00GK102092819SQ20091025374
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權日2009年12月10日
發(fā)明者伯格·格拉德, 馮申 申請人:西門子(中國)有限公司, 西門子公司