风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统技术方案

本发明专利技术提供了风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，包括：风力发电组件、光伏发电组件、电解水制氢单元、水加热单元、燃氢换热器、海水蒸发器和冷凝器；光伏发电组件和风力发电组件均与电解水制氢单元电连接，用于将太阳能和风能转化为电能以提供制氢过程所需电能；风力发电组件与水加热单元连接，水加热单元、电解水制氢单元均与燃氢换热器连接，从而制取饱和水；燃氢换热器、海水蒸发器和冷凝器依次连接，利用生成的饱和水加热待淡化的海水并将待淡化的海水进行淡化处理，实现多能互补发电，并采用显热+潜热的储能方式，进行海水淡化，能源利用率高，能源利用种类丰富，海水淡化效率高，可适应于大型海水淡化场景。

【技术实现步骤摘要】
风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统
本专利技术涉及新能源利用
，尤其涉及一种风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统。
技术介绍
海水淡化是一种解决淡水短缺问题的有效方法。从20世纪50年代以后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧，得到了快速发展。根据资料查证，2016年全球海水淡化的产量达到了380亿立方/天。这些海水淡化的淡水是通过消耗大量化石燃料(即煤、石油和天然气)而获得的,海水淡化耗能非常大,实际上是“以能源换水源”的方式，这种海水淡化的方法会带来资源短缺,环境污染等问题。为解决这个问题,最先考虑的是用太阳的日晒热能蒸发海水来脱盐获得淡水,所以就出现了太阳能蒸馏器,它结构简单，运行费用低，能够有效地去除细菌、易挥发和不易挥发的产物。当时具有较大的经济优势,但它最大缺点是产水量小,只有3～4L/m2，相当于35％的蒸馏率。这种太阳能蒸馏器也只能用在太阳能资源丰富、需淡水量不大的地区。因此,这就限制了这种太阳日晒蒸馏法进一步地大规模利用。直到1987年美国德州大学推出了太阳池多级闪蒸单元海水淡化的方法,这种用太阳能直接日晒蒸发技术的产水率、太阳能的利用率均不太理想。而且在阴雨天气和夜间,产水率基本为零。这就大大限制了这些日晒技术进行海水淡化的使用范围。在这种情况下,利用光伏电池组进行海水淡化的新技术快速发展,出现了太阳能光伏发电与反渗透膜的联合海水淡化,同样也派生出来地热能、生物能、海洋能发电进行海水淡化。但是,目前的诸多方法都是适应于小型的海水淡化,对于大型的海水淡化量,这些方法都显得力不从心了。主要原因包括不论是风能还是太阳能都有它的时效性和随机性,季节的变化、天气的变化、白天与夜间的交替、风能资源的随机性变化等等,都会影响到海水淡化的产水率。要想使海水淡化大规模化,必须要有能源的大规模化,储能的大容量化,要解决这些问题,需要合理利用自然能源，采用多能互补的方式进行海水淡化。
技术实现思路
本专利技术提供一种风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，用以解决现有技术海水淡化的能源利用率低，能源利用单一，海水淡化效率低，无法适应于大型海水淡化场景的缺陷。本专利技术提供一种风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，包括：风力发电组件、光伏发电组件、电解水制氢单元、水加热单元、燃氢换热器、海水蒸发器和冷凝器；其中，所述光伏发电组件和所述风力发电组件均与所述电解水制氢单元电连接，用于将太阳能和风能转化为电能以提供制氢过程所需电能；所述风力发电组件与所述水加热单元连接，所述水加热单元、所述电解水制氢单元均与所述燃氢换热器连接，从而制取饱和水；所述燃氢换热器、所述海水蒸发器和所述冷凝器依次连接，利用生成的饱和水加热待淡化的海水并将待淡化的海水进行淡化处理。根据本专利技术提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，还包括整流单元、蓄电池和直流控制单元，所述风力发电组件通过所述整流单元与所述直流控制单元电连接，所述光伏发电组件与所述直流控制单元电连接，所述蓄电池与所述直流控制单元双向电连接以形成互补供电模式。根据本专利技术提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，还包括变流器和配电室，所述变流器与所述蓄电池电连接，所述配电室与所述变流器电连接。根据本专利技术提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，所述风力发电组件为垂直轴涡轮风力发电单元，所述光伏发电组件分别设置于所述垂直轴涡轮风力发电单元的顶部和底部以构成风电和光伏联合发电机构，所述风电和光伏联合发电机构的电能输出端与所述电解水制氢单元电连接以提供制氢过程所需电能。根据本专利技术提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，所述垂直轴涡轮风力发电单元包括塔架、风力发电机静子、风力发电机转子、变桨风门和集风器，所述风力发电机静子安装于所述塔架，所述变桨风门和所述集风器依次安装于所述风力发电机静子的外侧，用于收集来风并通入所述风力发电机转子进行发电。根据本专利技术提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，所述垂直轴涡轮风力发电单元还包括防雨罩，所述防雨罩设置于所述风力发电机转子的顶部，并支撑于所述塔架上。根据本专利技术提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，还包括饱和水储罐、氢气储罐和淡化水储罐，所述饱和水储罐设置于所述燃氢换热器与所述海水蒸发器之间，用于储存饱和水，所述氢气储罐设置于所述燃氢换热器与所述电解水制氢单元之间，用于储存氢气，所述淡化水储罐分别与所述水加热单元、所述燃氢换热器和所述冷凝器连接，用于储存淡化水。根据本专利技术提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，还包括泵站和海水过滤器，所述泵站通过所述海水过滤器与所述海水蒸发器连接。根据本专利技术提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，所述海水蒸发器包括筒体、列管、汽化腔和气液分离器，所述列管、所述汽化腔和所述气液分离器均设置于所述筒体内，所述列管间隔设置于所述汽化腔内部从而实现待淡化的海水与饱和水的换热，所述列管的入口与所述饱和水储罐连接，所述汽化腔的入口与所述海水过滤器连接，所述气液分离器设置于所述汽化腔的上方，用于分离所述汽化腔内部的气液混合物。根据本专利技术提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，所述燃氢换热器包括氢气燃烧室、燃氢载热气体烟道、换热段、燃氢载热体排出段、热水进入段和饱和水排出段，所述热水进入段与所述水加热单元连通，所述饱和水排出段与所述饱和水储罐连通，所述氢气燃烧室与所述氢气储罐连通，所述燃氢载热体排出段与所述淡化水储罐连通；其中，所述燃氢载热气体烟道与所述氢气燃烧室相连通，所述燃氢载热气体烟道通过所述换热段与所述燃氢载热体排出段相连通；其中，所述氢气燃烧室包括氢气燃烧室外套管和氢气燃烧内管，所述氢气燃烧室外套管和所述氢气燃烧内管之间形成空腔，所述换热段和所述饱和水排出段均与所述空腔相连通，所述热水进入段通过所述换热段与所述空腔相连通。本专利技术提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，通过风力发电组件和光伏发电组件将风能和光能转化为电能以供电解水制氢单元电解水制氢，将制备得到的氢气通入到燃氢换热器中燃烧，产生的热能通入到燃氢换热器的第一换热管道，风力发电组件产生的电能将水加热单元中的水加热并通入到燃氢换热器的第二换热管道，通过氢气燃烧产生的热能加热制备得到饱和水，将饱和水通入到海水蒸发器中对待淡化的海水进行换热蒸发，之后将得到的蒸汽通过冷凝器冷凝生成纯水，从而完成海水淡化操作。通过本专利技术的海水淡化系统，可综合利用风能和太阳能，实现多能互补发电，并采用显热+潜热的储能方式，进行海水淡化，能源利用率高，能源利用种类丰富，海水淡化效率高，可适应于大型海水淡化场景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，其特征在于，包括：风力发电组件、光伏发电组件、电解水制氢单元、水加热单元、燃氢换热器、海水蒸发器和冷凝器；其中，/n所述光伏发电组件和所述风力发电组件均与所述电解水制氢单元电连接，用于将太阳能和风能转化为电能以提供制氢过程所需电能；/n所述风力发电组件与所述水加热单元连接，所述水加热单元、所述电解水制氢单元均与所述燃氢换热器连接，从而制取饱和水；/n所述燃氢换热器、所述海水蒸发器和所述冷凝器依次连接，利用生成的饱和水加热待淡化的海水并将待淡化的海水进行淡化处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，其特征在于，包括：风力发电组件、光伏发电组件、电解水制氢单元、水加热单元、燃氢换热器、海水蒸发器和冷凝器；其中，
所述光伏发电组件和所述风力发电组件均与所述电解水制氢单元电连接，用于将太阳能和风能转化为电能以提供制氢过程所需电能；
所述风力发电组件与所述水加热单元连接，所述水加热单元、所述电解水制氢单元均与所述燃氢换热器连接，从而制取饱和水；
所述燃氢换热器、所述海水蒸发器和所述冷凝器依次连接，利用生成的饱和水加热待淡化的海水并将待淡化的海水进行淡化处理。


2.根据权利要求1所述的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，其特征在于，还包括整流单元、蓄电池和直流控制单元，所述风力发电组件通过所述整流单元与所述直流控制单元电连接，所述光伏发电组件与所述直流控制单元电连接，所述蓄电池与所述直流控制单元双向电连接以形成互补供电模式。


3.根据权利要求2所述的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，其特征在于，还包括变流器和配电室，所述变流器与所述蓄电池电连接，所述配电室与所述变流器电连接。


4.根据权利要求1所述的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，其特征在于，所述风力发电组件为垂直轴涡轮风力发电单元，所述光伏发电组件分别设置于所述垂直轴涡轮风力发电单元的顶部和底部以构成风电和光伏联合发电机构，所述风电和光伏联合发电机构的电能输出端与所述电解水制氢单元电连接以提供制氢过程所需电能。


5.根据权利要求4所述的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，其特征在于，所述垂直轴涡轮风力发电单元包括塔架、风力发电机静子、风力发电机转子、变桨风门和集风器，所述风力发电机静子安装于所述塔架，所述所述变桨风门和所述集风器依次安装于所述风力发电机静子的外侧，用于收集来风并通入所述风力发电机转子进行发电。


6.根据权利要求5所述的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文礼，郭晔恒，孔瑞蕾，谈琦，王茉莉，
申请(专利权)人：河南恒聚新能源设备有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41