[發明專利]可變功率特性可再生太陽/風能源用于閉路淡化的系統

在審

• 申請號: 201880062351.1
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN111132748A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 阿維·埃夫拉蒂
• 申請（專利權）人: 淡化科技有限公司
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00;B01D61/12;C02F1/44
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

一種通過一緩沖電池及一直流與交流轉換器由多個太陽能板及/或多個風力渦輪機供電的多個閉路淡化(CCD)單元的系統，在所述緩沖電池的所述負載保持在一預選水平被提供時，通過來自上述多種自然能量來源的一通量變化作為所述功率可用性功能，來進行運作。所述發明的系統的所述可編程邏輯控制器連續跟蹤所述電池負載；所述系統在負載下降(輸出輸入)的情況下通過一通量下降或在負載增加(輸出輸入)的情況下通過一通量增加來周期性響應，使得所述平均電池負載維持在所述預選水平附近。滲透物生產是通過所述系統繼續作為所述CCD單元的所述NMEn配置(N為模塊編號；n為元件編號)、所述多個太陽能板的面積及/或所述多個風力渦輪機的所述轉子掃掠面積，及所述可再生能量來源的所述功率可用性功能。

背景技術

為了減輕“全球溫室效應”，對來自免費可再生能量來源的清潔發電的需求不斷增加，導致具有成本效益的太陽能板(solar panels)及小型風力渦輪機(wind turbines)的開發及商業化，這可以在地球上有需要的地方離網(off grid)供應免費電力。將可再生能量來源用于淡化及水處理的應用應該能將低成本飲用水供應給在本地電網不存在或提供昂貴電力的島嶼、沿海地區及供水稀缺的內陸地區的不斷增加的全球人口(約72億)中的很大一部分。如果分別將25-50-100升/日/人的飲用水消耗量分別視為低-中-高標準，則以免費的太陽能/風能運作的5、10、25、50及100立方米/日(m³/day)容量的多個小型淡化單元應該能夠分別供應200-100-50；400-200-100；1,000-500-259及2,000-1,00-500居民提供無污染的優質水。水消耗量大部分發生在白天，因此，僅由太陽能運作的多個淡化(desalination)單元應在日間有效照明6-8個小時期間滿足所有日常用水需求；然而，通過風力運作的多個淡化單元不受限于日光，并且夜間產物被存儲以在白天期間使用。

發明內容

在地球表面上的太陽能(P_S)可由(1)表示，作為通過空間中的太陽常數(1.353千瓦/平方米，kW/m²)被定義，并考慮到在晴朗的天空中在大氣中損失的太陽輻射部分(δ)約為50％，在多云及/或霧氣的情況下更多。如果將多個太陽能板產生的直流(DC)電流的效率用表示，將DC→AC功率轉換因子的效率用Ω表示，則從在地球上的太陽輻射產生的所述交流功率可以表示為(2)。在白天期間，在地球平坦表面上的太陽輻射會發生變化，并通過cos(α)被定義；其中，α是在入射輻射與對平坦表面的法線之間的夾角，這暗示在中午的最大功率沉積，在早晨及下午的低功率沉積以及每日有效功率沉積的一有限小時數量。在全球幾個區域中，每表面積的年度太陽能沉積量(千瓦時/平方米/年，kWh/m2/year)以及將它們轉換成假設的直流能量(用括號括起來)透露：中歐、亞洲及加拿大為1,000(200)；美國中部為1,500(330)；地中海地區為1,750(385)；在赤道非洲以及中東、澳大利亞、非洲和美洲的沙漠地區為2,200(484)。所述被引用的數字已經考慮到夏季/冬季的大量季節性變化，其值被估計比冬季中期的平均值低25％，并且比夏季中期的數值高25％。因此，在484千瓦時/平方米/年(kWh/m²/year)的年度平均直流能量沉積的沙漠地區，季節性變化應在363-605千瓦時/平方米/年的范圍內，這被解讀為每日平均范圍為0.99→1.66千瓦時/平方米/日(kWh/m²/day)。假設在冬季和夏季，在沙漠地區的平均日有效太陽輻射分別為6-8小時，則以上被引用的數字轉換為平均電流165→207瓦時/平方米(Wh/m²)或13.7→17.2安培小時/平方米(Ampere-hour/m²)輸入每平方米12伏電池的一太陽能板(solar panel)，被認為每30平方米(m²)的太陽能板分別在冬季和夏季期間轉換成29.7→49.8千瓦時/日(kWh/day)。

(1)P_S(千瓦/平方米，kW/m²)＝1.353*(1-δ)