[發明專利]風光互補供能的全直流負載反滲透海水淡化裝置及其方法

有效

• 申請號: 201410711527.5
• 申請日: 2014-12-01
• 公開（公告）號: CN104445738A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 許志龍;陳樹旺;許翠婭;黃種明;劉菊東;楊小璠;吳碧金;侯達盤;程龍
• 申請（專利權）人: 集美大學
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F103/08
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 朱凌

技術領域

本發明涉及清潔能源海水淡化領域，特別是涉及一種風光互補供能的全直流負載反滲透海水淡化裝置及其方法。

背景技術

隨著地球人口的增加，淡水資源越發緊缺，地球上90%的水資源為無法飲用的海水，開發海水淡化設備對海水進行淡化獲得淡水是當下主要的發展趨勢。目前，許多海水淡化裝置采用市電提供電力驅動海水淡化裝置進行海水淡化，但是由于海水淡化設備對能源消耗非常大，使得海水淡化的成本高居不下，并且消耗常規能源的情況下還會帶來環境污染。現在，許多人也開始利用風能和太陽能等清潔能源提供動力驅動海水淡化裝置，如公開號為ZL02281876.6中國專利公開的一種太陽能反滲透海水淡化設備，該設備占地面積大，能量利用率低，受陽光強弱的限制明顯。又如公開號為ZL200920198757.0的中國專利公開的一種風光互補海水淡化裝置，該裝置沒有均衡控制設備，且沒有海水前處理裝置容易對淡化設備造成損害。

發明內容

本發明一個主要目在于提供一種采用風能和太陽能聯合供電、無污染、低能耗、低成本、運行安全、穩定可靠的風光互補供能的全直流負載反滲透海水淡化裝置，用于解決現在無市電供應且缺水的地區的淡水供應問題，適用于偏遠海島，船舶以及缺乏電力的地區使用。

本發明另一個主要目在于提供一種科學合理的風光互補供能的全直流負載反滲透海水淡化方法。

本發明是一種風光互補供能的全直流負載反滲透海水淡化裝置，它包括直流風力發電機、高效陷光膜光伏發電組件、風光互補控制器、電力緩沖均衡控制模塊、海水汲取泵、海水前處理模塊、反滲透高壓泵、反滲透海水淡化裝置、臭氧殺菌器、淡水貯存裝置；所述的風光互補控制器與電力緩沖均衡控制器連接；所述的電力緩沖均衡控制模塊通過電源線依次與海水汲取泵、海水前處理模塊、反滲透高壓泵、反滲透海水淡化裝置和臭氧殺菌器電連接并提供電能；所述的海水淡化電力負載均為直流負載。

所述的電力緩沖均衡控制模塊包括電力均衡控制器、飛輪儲能器和控制總線；所述的飛輪儲能器與電力均衡控制器連接且形成回路；所述的控制總線的輸入端與電力均衡控制器連接，輸出端與海水淡化負載連接；所述的電力均衡控制器包括電能分配器和充放電控制器，電能分配器的輸入端與風光互補控制器連接，輸出端與用電負載連接；所述的充放電控制器上端口與電能分配器連接且形成回路，下端口與飛輪儲能器連接；所述的飛輪儲能器包括飛輪儲能裝置和能量轉換裝置；所述的飛輪儲能裝置內置飛輪轉化機構；所述的能量轉換裝置垂直置于飛輪儲能裝置下方，其能量輸出端口與電能分配器連接。

所述的海水前處理模塊包括濾砂器、保安過濾器和樹脂軟化器；所述的濾砂器與保安過濾器和樹脂軟化器通過管道依次連接；所述的濾砂器為一級過濾器；所述的保安過濾器為二級精密過濾器。

所述的反滲透海水淡化裝置包括反滲透海水淡化膜組和能量回收裝置；所述的反滲透海水淡化膜組是采用反滲透膜法，海水淡化裝置是全直流負載；所述的能量回收裝置輸入端與反滲透海水淡化膜組連接，輸出端與反滲透高壓泵連接。

本發明還提供一種風光互補供能的全直流負載反滲透海水淡化方法，包括：

（1）、當高效陷光膜光伏發電組件和直流風力發電機的發電功率大于用電負載功率時，在供給負載電能的同時向飛輪儲能器儲能；

（2）、當高效陷光膜光伏發電組件和直流風力發電機的發電功率等于用電負載功率時，所發電能全部供給負載；

（3）、當高效陷光膜光伏發電組件和直流風力發電機的發電功率小于用電負載功率時，則飛輪儲能器連同高效陷光膜光伏發電組件和直流風力發電機向負載供能，若電力不足以驅動負載時則停機充能，確保負載安全穩定運行。

本發明的技術方案是：

與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點：

1．由于本發明電力緩沖均衡控制模塊中飛輪儲能器僅作為輔助電源，其所需的電池容量（與傳統的蓄電池相比）較小，成本較低；

2．由于本發明采用風能太陽能聯合供能，無污染，無噪音，適用于偏遠海島，船舶以及缺乏電力的地區；

3．由于本發明采用全直流負載，無需進行逆變，可降低逆變過程的損耗，提高能量利用率；

4．由于本發明采用電力緩沖均衡控制模塊進行自動控制，可實現無人看管，安全穩定運行；

5．由于本發明電力緩沖均衡控制模塊中飛輪儲能器僅作為輔助電源，其工作模式科學、合理，可充分利用太陽能和風能。

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的說明。

附圖說明