[實用新型]一種海島微電網調峰及海水淡化相結合的海島供水系統

有效

• 申請號: 201720437829.7
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN206901807U
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 葉天震;薄權;楊睿喬;張寅;張歡;由世俊
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;F03D9/25;F03D9/11;E03B3/02;E03B3/04;C02F103/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 宋潔瑾

技術領域

本實用新型涉及一種海島供水系統，特別涉及一種海島微電網調峰及海水淡化相結合的海島供水系統。

背景技術

我國領海內無人居住的島嶼眾多，這些海島區位特殊，在其周圍有著豐富的生物、港口、油氣、礦產、海洋能等海洋資源，在軍事、科研以及旅游等方面有著很高的開發利用價值。在孤立的島嶼極端環境下工作和生活，電力供應、熱濕環境控制、飲用淡水和生活用水的供應是最為重要的三個方面。海島的資源特點是太陽能以及風能資源豐富，因此可使用風光柴蓄互補發電系統解決電力供應；并且海島有著取之不盡的海水資源以及充足的雨水資源，可使用海水源熱泵輔以雨水收集進行熱濕環境的營造以及飲用淡水和生活用水的供應。

由于海島用電負荷的不均勻性，在用電高峰時，會出現電網超負荷以及供電不足的情況。而風能、太陽能等可再生能源的日變化、季節變化較大，且隨天氣等隨機因素會產生較大波動，使得電力系統的調峰難度較大。

目前廣泛應用的海水淡化技術主要是包括多級閃蒸為代表的蒸餾法以及反滲透膜分離法，裝置價格不菲，且需要額外較大的能源維持機組的運行，這些技術應用于孤立海島上可行性較低。

實用新型內容

為了解決現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種海島微電網調峰及海水淡化相結合的海島供水系統，克服現有技術中海水淡化技術成本高、電力系統的調峰難度較大的問題。

本實用新型的技術方案是：一種海島微電網調峰及海水淡化相結合的海島供水系統，所述系統包括熱泵系統、風系統、水系統以及微電網系統四個部分；

所述熱泵系統包括海水源熱泵壓縮機、海水源熱泵節流閥、蒸發式冷凝器、蒸發器，由制冷劑管路進行連接，依次經過海水源熱泵壓縮機、蒸發式冷凝器、海水源熱泵節流閥、蒸發器；

風系統包括蒸發式冷凝器、蒸發器、預冷器、離心風機、風閥，由風管進行連接，依次經過風閥、離心風機、蒸發式冷凝器、預冷器、蒸發器；

水系統包括預冷器、海水儲水罐、雨水收集裝置、中央蓄水池、水處理裝置、水泵、水閥，由水管進行連接，可分為海水側、雨水側、生活用水側、飲用水側四個管路；海水依次經過水泵、水閥、水處理裝置、海水儲水罐、水閥后分為兩路，一路經過水閥流入中央蓄水池的低品質用水側，一路經過預冷器流入中央蓄水池的高品質用水側，此外蒸發器產生的冷凝水亦流入中央蓄水池的高品質用水側；雨水流入雨水收集裝置后可直接泄出，也可經過水閥流入中央蓄水池的低品質用水側；生活用水由中央蓄水池引出，經過水泵、水閥、水處理裝置后進行供應；飲用水由中央蓄水池引出，經過水泵、水閥、水處理裝置后進行供應；

所述微電網系統向海水源熱泵壓縮機、水泵以及風機供電。

所述微電網系統包括海水源熱泵壓縮機、水泵、風力發電機、光伏陣列、蓄電池組、柴油機、整流器、斬波器、電壓控制器、逆變器、控制單元；在供電側，風力發電機與整流器相連，光伏陣列與斬波器相連，蓄電池組與電壓控制器相連，這三個部分均并聯在直流供電線路上，而后經過逆變器轉換為交流電，與柴油機并聯在交流供電線路上；在用電側，海水源熱泵壓縮機與水泵并聯在交流用電線路上。

本實用新型的有益效果是：(1)該系統利用了海島上豐富太陽能、風能以及雨水等資源，具有節能環保的特點。

(2)該系統各設備結構及管路連接簡單，且造價低廉，使得成套系統的制造和運輸便捷，一套系統集成飲用淡水、生活用水、空氣調節、電力調峰等多個功能，大大節約了初投資。

(3)該系統通過中央蓄水池、海水儲水罐以及水管路實現不同水質的梯級利用，充分利用水資源。

(4)該系統設置預冷器一方面有效利用海水的天然冷量提高機組運行的COP，另一方面對海水起到了預熱作用，利于其在噴淋過程中的蒸發。

(5)該系統通過水泵的啟停和水罐的儲水實現了對于風光柴蓄系統的輔助調峰，通過將多余電量即時利用來減小儲電設備的壓力，減小了系統的調峰難度，防止電池的過充與過放，提高系統全壽命周期的經濟性。

(6)該系統依托于海水源熱泵系統，通過直接蒸發冷卻方式使得冷凝溫度較常規蒸汽壓縮式制冷機要低，從而使整機的COP有較大的提高，實現了能源的高效利用。

(7)該系統采用清潔能源，利于節能減排且不產生污染物，對海島原有生態環境影響較低。

(8)該系統進行了各項參數與性能的匹配。按照50平米空間以及2人的單元化標準，耦合制冷量和淡水產量之間的關系，提高了系統的可靠性。