孤网风电海水淡化集成系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种孤网风电海水淡化集成系统，包括动力系统、控制集成系统及海水淡化系统，所述动力系统通过所述控制集成系统的优化调度给所述海水淡化装置供电，所述控制集成系统用于控制所述动力系统；所述动力系统，其包括风电机组、至少一组储能系统、柴油发电机；所述控制集成系统用于控制所述动力系统；所述海水淡化系统包括海水淡化装置；所述风机组、储能系统、发电机及海水淡化装置并联入所述微电网上。本发明专利技术解决了传统海水淡化产业的高耗能问题，并解决了现有采用风电能源的海水淡化装置需要大量使用蓄电池、电能损耗高、维护困难、成本高的技术难题。

【技术实现步骤摘要】
孤网风电海水淡化集成系统及方法
本专利技术属于风电海水淡化领域，具体涉及一种能够独立运行的智能微网风电海水淡化集成系统及方法。
技术介绍
目前，用于海水淡化(含苦咸水淡化)的风机一般为离网型风电机组。因为风能的自然特点是风速时常变化、能量供应不稳定，具有间歇性和波动性，这与海水淡化装置对能量稳定性供应的要求相矛盾。一般情况下，当风速较大时，风力发电机发出的电能除供给负载外，多余的电能则通过蓄电池储存起来，当风速不足时，风力发电机发出的电能较小或不能发出电能，此时蓄电池内的电能经电能变换装置输出给负载供电；当风力发电机发出的电能远大于用户所需的电能，且在蓄电池电量已被充满的情况下，采用卸负荷装置将多余的电能消耗掉。并且，因为离网型风机容量偏小，无法实现大规模推广应用。传统独立运行非并网风电系统，大多通过整流器将风力发电机组发出的交流电变换成直流，再对蓄电池充电，最后再用逆变器将蓄电池的电能变换为交流电，供海水淡化设备使用。在这个过程中，为保证供电稳定，系统都配备大量的蓄电池，蓄电池不仅成本高昂、寿命有限、维护困难而且电能在蓄电池充放电过程中损耗较大，损耗电能约占风力发电机组发电量的20％、所以在保证系统稳定的前提下，如何提高风电利用效率是非并网风电海水淡化技术的关键所在。因此，必须对现有技术做进一步的改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种孤网风电海水淡化集成系统，其解决了传统海水淡化产业的高耗能问题，并解决了现有采用风电能源的海水淡化装置需要大量使用蓄电池、电能损耗高、维护困难、成本高的技术难题。本专利技术的另一目的在于提供一种海水淡化的方法。为达成前述目的，本专利技术提供一种孤网风电海水淡化集成系统，其包括：动力系统、与所述动力系统相连的控制集成系统及与所述动力系统相连的至少一套海水淡化系统，所述动力系统通过所述控制集成系统的优化调度给所述海水淡化系统供电。所述动力系统，其包括风电机组、至少一组储能系统、柴油发电机，所述风电机组和/或储能系统和/或柴油发电机通过微电网为所述海水淡化系统供电；所述控制集成系统用于控制所述动力系统及海水淡化系统；所述海水淡化系统包括海水淡化装置；所述风电机组、储能系统、柴油发电机及海水淡化装置并联入所述微电网上。作为本专利技术一个优选的实施例，所述风机组包括至少一台永磁直驱风力发电机组及与所述永磁直驱风力发电机组相连接的全功率变流器；所述储能系统包括储能双向变流器及与所述储能双向变流器相连接的蓄电池；所述柴油发电机为一组；所述海水淡化装置包括若干支独立反渗透膜组件，所述独立反渗透膜组件由所述动力系统进行供电。由所述储能双向变流器或柴油发电机建立交流380V主电源，所述交流380V主电源升压至10KV，建立母线电压为10KV的微电网，永磁直驱风力发电机组经所述全功率变流器并入所述10KV的微电网，所述10KV的微电网经降压变压器给所述海水淡化装置供电。作为本专利技术一个优选的实施例，所述集成系统包括：(一)风储运行模式：当所述控制集成系统预测到风功率大于单套海水淡化装置用电功率，并且所述储能系统正常，所述集成系统工作在风储运行模式，所述储能双向变流器建立交流380V主电源，所述交流380V主电源升压至10KV，建立母线电压为10KV的微电网，所述永磁直驱风力发电机组经所述全功率变流器并入所述10KV的微电网，所述10KV的微电网经降压给至少一套海水淡化装置供电；(二)风柴储运行模式：当所述控制集成系统监测到风功率小于或等于单套海水淡化装置用电功率，并且储能系统正常，所述集成系统工作在风柴储运行模式，由所述柴油发电机建立交流380V主电源，所述交流380V主电源升压至10KV，建立母线电压为10KV的微电网，所述永磁直驱风力发电机组经全功率变流器并入所述10KV的微电网，所述储能双向变流器经升压变压器并入所述10KV的微电网，所述10KV的微电网经降压变压器给一套所述海水淡化装置供电；(三)风柴互补运行模式：当储能系统故障，所述集成系统工作在风柴互补运行模式，由所述柴油发电机建立交流380V主电源，所述交流380V主电源升压至10KV，建立母线电压为10KV的微电网，所述永磁直驱风力发电机组经所述全功率变流器并入所述10KV的微电网，所述10KV的微电网经降压给一套海水淡化装置供电。作为本专利技术一个优选的实施例，所述控制集成系统包括：能量管理层，其主要包括人机工作站和算法服务器；监控层，其主要包括通讯服务器和数据库服务器；设备层，其主要包括测控保护装置、电能质量监测仪、风机控制器、储能双向变流器控制器、电池管理系统控制器、柴油发电机控制器和海水淡化装置控制器。作为本专利技术一个优选的实施例，每支独立反渗透膜组件包括一级反渗透系统和二级反渗透系统，若干支反渗透膜组件的一级反渗透系统之间并联连接、二级反渗透系统之间并联连接，并且，所述一级反渗透系统和二级反渗透系统采用超滤水箱、一级淡水箱和二级淡水箱以母管制方式连接，所述独立反渗透膜组件与所述动力系统进行连接。作为本专利技术一个优选的实施例，所述一级反渗透系统包括一级反渗透提升泵、保安过滤器、一级反渗透高压泵、一级反渗透膜组件及能量回收装置；所述二级反渗透系统包括二级反渗透高压泵和二级反渗透膜组件，所述一级反渗透提水泵与所述超滤水箱相连接，所述一级反渗透膜组件通过所述一级淡水箱与所述二级反渗透高压泵相连，所述二级反渗透膜组件与所述二级淡水箱相连接。作为本专利技术一个优选的实施例，所述独立反渗透膜组件为三支，所述一级反渗透系统为三套，所述二级反渗透系统为三套。作为本专利技术一个优选的实施例，所述运行系统还包括无功补偿装置，其与所述微电网相连。为达成前述另一目的，本专利技术一种孤网风电海水淡化方法，具体包括如下步骤：步骤一，微电网的建立，首先利用储能双向变流器或柴油发电机建立交流380V主电源；步骤二，交流380V主电源经380V/10KV升压变压器升压至10KV，建立母线电压为10KV的微电网；步骤三，永磁直驱风力发电机组经全功率变流器并入10KV的微电网；步骤四，将一级反渗透提升泵、保安过滤器、一级反渗透高压泵、一级反渗透膜组件、能量回收装置、二级反渗透高压泵和二级反渗透膜组件等部件连接成独立反渗透膜组件，将独立反渗透膜组件的负载电路并联再与所述动力系统的电力输出端连接；步骤五，将测控保护装置、电能质量监测仪、风机控制器、储能双向变流器控制器、电池管理系统控制器、柴油发电机控制器和海水淡化设备控制器经交换机接入通讯服务器，通讯服务器与数据库服务器进行通讯，数据库服务器与算法服务器进行通讯；步骤六，将永磁直驱风力发电机组、海水淡化装置、柴油发电机、能量管理系统和电池管理系统的数据信息通过通讯服务器上传至数据服务器，算法服务器根据数据服务器内相应的数据信息进行逻辑运算和判断。与现有技术相比，本专利技术提出的工业化应用的孤网风电海水淡化集成系统具有如下优点：(a)通过储能系统或柴油发电机建立主电源，并将永磁直驱风电机组发出的电能并到参考电源，形成独立运行微电网，没有国家大电网支撑，海水淡化装置用电设备直接从独立电网取电，提高了风电利用率。在整个系统运行过程中，根据风电的预测功率和蓄电池可放电电量通过能量管理系统控制负载功率的投切，使得发电用电功率总体平衡，从而蓄电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种孤网风电海水淡化集成系统，其特征在于：该集成系统包括动力系统、与所述动力系统相连的控制集成系统及与所述动力系统相连的至少一套海水淡化系统，所述动力系统通过所述控制集成系统的优化调度给所述海水淡化系统供电，所述动力系统，其包括风电机组、至少一组储能系统、柴油发电机，所述风电机组和/或储能系统和/或柴油发电机通过微电网为所述海水淡化系统供电；所述控制集成系统用于控制所述动力系统及海水淡化系统；所述海水淡化系统包括海水淡化装置，所述风电机组、储能系统、柴油发电机及海水淡化装置并联入所述微电网上。

【技术特征摘要】
1.一种孤网风电海水淡化集成系统，其特征在于：该集成系统包括动力系统、与所述动力系统相连的控制集成系统及与所述动力系统相连的至少一套海水淡化系统，所述动力系统通过所述控制集成系统的优化调度给所述海水淡化系统供电，所述动力系统，其包括风电机组、至少一组储能系统、柴油发电机，所述风电机组和/或储能系统和/或柴油发电机通过微电网为所述海水淡化系统供电；所述控制集成系统用于控制所述动力系统及海水淡化系统；所述海水淡化系统包括海水淡化装置，所述风电机组、储能系统、柴油发电机及海水淡化装置并联入所述微电网上；所述风电机组包括至少一台永磁直驱风力发电机组及与所述永磁直驱风力发电机组相连接的全功率变流器；所述储能系统包括储能双向变流器及与所述储能双向变流器相连接的蓄电池；所述柴油发电机为一组；所述海水淡化装置包括若干支独立反渗透膜组件，所述独立反渗透膜组件由所述动力系统进行供电；由所述储能双向变流器或柴油发电机建立交流380V主电源，所述交流380V主电源升压至10KV，建立母线电压为10KV的微电网，永磁直驱风力发电机组经所述全功率变流器并入所述10KV的微电网，所述10KV的微电网经降压变压器给所述海水淡化装置供电；所述集成系统包括：(一)风储运行模式：当所述控制集成系统预测到风功率大于单套海水淡化装置用电功率，并且所述储能系统正常，所述集成系统工作在风储运行模式，所述储能双向变流器建立交流380V主电源，所述交流380V主电源升压至10KV，建立母线电压为10KV的微电网，所述永磁直驱风力发电机组经所述全功率变流器并入所述10KV的微电网，所述10KV的微电网经降压给至少一套海水淡化装置供电；(二)风柴储运行模式：当所述控制集成系统预测到风功率小于或等于单套海水淡化装置用电功率，并且储能系统正常，所述集成系统工作在风柴储运行模式，由所述柴油发电机建立交流380V主电源，所述交流380V主电源升压至10KV，建立母线电压为10KV的微电网，所述永磁直驱风力发电机组经全功率变流器并入所述10KV的微电网，所述储能双向变流器经升压变压器并入所述10KV的微电网，所述10KV的微电网经降压变压器给一套所述海水淡化装置供电；(三)风柴互补运行模式：当储能系统故障，所述集成系统工作在风柴互补运行模式，由所述柴油发电机建立交流380V主电源，所述交流380V主电源升压至10KV，建立母线电压为10KV的微电网，所述永磁直驱风力发电机组经所述全功率变流器并入所述10KV的微电网，所述10KV的微电网经降压给一套海水淡化装置供电；其中，每支独立反渗透膜组件包括一级反渗透系统和二级反渗透系统，若干支反渗透膜组件的一级反渗透系统之间并联连接、二级反渗透系统之间并联连接，并且，所述一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨其国，李永星，顾为东，许卫国，吴光辉，高超，赵一军，
申请(专利权)人：江苏丰海新能源淡化海水发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32