CN109973284B - 一种清洁能源储能蓄能与海水淡化联产系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及能源利用领域，具体涉及一种清洁能源储能蓄能与海水淡化联产系统。本发明通过将风电、光伏发电、潮汐发电和海潮流发电先经过输变电系统进行调整，然后输送给电力蒸汽装置，将电力蒸汽装置产生的蒸汽发往发电系统进行发电从而获得电能质量较好的电能。本发明有效解决了风电、光伏发电、潮汐发电和海潮流发电的随机性和波动性的问题，使得联产的海水淡化系统能够稳定运行。同时本发明还将海水淡化系统与抽水蓄能系统进行了连接，将两者进行了有效互补，海水淡化系统产生的淡水可以为抽水蓄能系统提供水源，抽水蓄能系统产生的电能可以提供给海水淡化系统，提高了系统的运行效率，节约了资源。
Description
技术领域
本发明涉及能源利用领域，具体涉及一种清洁能源储能蓄能与海水淡化联产系统。
背景技术
沿海地区往往是风能、光伏能、潮汐能十分丰富的地方，但是此类能源都有一个问题，就是不可控，所发电能质量不高，波动性很大，输出功率很不稳定，而作为联产主要用户的海水淡化装置，一般需要持续而稳定的电源，如何解决这一矛盾，成为了清洁能源技术应用到海水淡化的一个研究重点。
申请号201410480835的文件公开了一种“抽水蓄能式风能直接驱动海水淡化集成系统”，该系统直接使用风电抽取海水蓄能储能，再由海水利用其势能驱动反渗透装置制造淡水，整套装置原理非常简单。缺点是没有必要的备用电源，如果遇到风力发电机长时间无法供电，整套装置在运行一段时间后，也将停止运行，并且海水会对蓄水池造成腐蚀。
申请号201610010059.8公开了“一种风—光—抽蓄—海水淡化复合系统能量管理方法”，该方法的特点是对风电、光伏发电、抽水蓄能、海水淡化进行分离式管理，在风电、光伏发电供应充足时，既海水淡化，又抽水蓄能，甚至供应常规负荷；当电能开始下降时，优先供应海水淡化，依次停掉抽水蓄能和常规负荷；当电能不足以为此海水淡化时，抽水蓄能开始发电保障海水淡化。
该方法虽然使用淡水蓄能解决了蓄能设备的腐蚀问题，但是海水淡化系统和淡水蓄能系统是分离管理的，当淡化海水富余时，无法直接补充到淡水蓄能系统中。风电和光伏发电是直接供给海水淡化复合系统和常规负荷使用，中间没有必要的变电环节，不能满足海水淡化系统对电源持续性和稳定性的要求，影响海水淡化系统的正常运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种清洁能源储能蓄能与海水淡化联产系统，用以解决现有技术中清洁能源系统为海水淡化系统提供的电源不稳定的问题。
为实现上述目的，本发明的方案提供了一种清洁能源储能蓄能与海水淡化联产系统，包括系统方案一，系统方案一包括清洁能源系统，所述清洁能源系统通过输变电系统供电连接电力蒸汽装置，所述电力蒸汽装置通过第一气体输送装置提供蒸汽给蒸汽发电系统，所述蒸汽发电系统通过输电装置和第二气体输送装置分别给海水淡化系统提供电能和蒸汽，所述海水淡化系统产生的淡水通过液体输送装置提供给抽水蓄能系统；所述清洁能源系统至少包括如下系统中的一种：风电系统、光伏发电系统、潮汐发电系统和海潮流发电系统。
系统方案二，在系统方案一的基础上，所述海水淡化系统产生的淡水还提供给所述电力蒸汽装置。
系统方案三，在系统方案一或者系统方案二的基础上，所述海水淡化系统包括第一海水淡化系统和第二海水淡化系统。
系统方案四，在系统方案三的基础上，所述第一海水淡化系统为低温多效蒸馏系统，所述第二海水淡化系统为蒸发系统。
系统方案五，分别在系统方案四的基础上，所述抽水蓄能系统包括高位水库、低位水库、水泵装置和水轮发电装置。
系统方案六，在系统方案五的基础上，所述蒸汽发电系统还供电连接所述水泵装置。
系统方案七，在系统方案六的基础上，所述蒸汽发电系统和所述水轮发电装置连接电网。
本发明的有益效果是：通过将风电、光伏发电、潮汐发电和海潮流发电先经过输变电系统进行调整，然后输送给电力蒸汽装置，将电力蒸汽装置产生的蒸汽发往蒸汽发电系统进行发电从而获得电能质量较好的电能，有效解决了风电、光伏发电、潮汐发电和海潮流发电的随机性和波动性的问题，使得联产的海水淡化系统能够稳定运行。
本发明还将海水淡化系统与抽水蓄能系统进行了联产，将两者进行了有效结合，海水淡化系统产生的淡水可以为抽水蓄能系统和电力蒸汽装置提供水源，抽水蓄能系统产生的电能可以并入电网，提高了系统的运行效率，节约了资源。
附图说明
图1是本发明所述系统的结构框图；
图2是本发明所述系统中抽水蓄能部分的实际效果图；
图3是本发明所述系统中抽水蓄能系统部分蓄水池防蒸发示意图；
附图中：1、风电系统；2、光伏发电系统；3、潮汐发电系统；4、海潮流发电系统；5、输变电系统；6、电力蒸汽锅炉；7、蒸汽发电系统；8、电网；9、第一海水淡化系统；10、第二海水淡化系统；11、高位人造蓄能水库；12、水轮发电机；13、低位人造蓄能水库；14、饮用、灌溉等其他用途；15、检修人员通道；16、上水管道；17、水泵系统；18、检修通道支撑梁柱；19、厂房；20、厂房支撑梁柱；21、废热循环加热管；22、光伏发电板；23、光伏发电板基座；24、防蒸发布；25、边墙。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
本发明提出了一种综合利用风电、光伏发电、潮汐发电和海潮流发电等清洁能源与海水淡化联产储能发电系统，可以有效解决风力发电、光伏发电、潮汐发电、海潮流发电的电能用于海水淡化时具有随机性、波动性的问题，能够实现有效蓄能和储能，同时能够解决工业化海水淡化所需的水、电、气等问题。
如图1所示是风光潮汐海流电储能蓄能与海水淡化联产系统结构示意图，图中包括的风电系统1、光伏发电系统2、潮汐发电系统3、海潮流发电系统4，经过输变电系统5后接入电力蒸汽锅炉6，电力蒸汽锅炉6在电能的作用下，产生过热蒸汽推动蒸汽发电系统7进行发电。
其中蒸汽发电系统7所发电能优先供应电网8，只有在电网8电能富余时，才向第一海水淡化系统9和第二海水淡化系统10提供所需电能以及为抽水蓄能提供所需电能。
蒸汽发电系统7产生的海水淡化所需废热分别供应第一海水淡化系统9和第二海水淡化系统10。
第一海水淡化系统9和第二海水淡化系统10所产淡水优先供应电力蒸汽锅炉6，其次保证高位和低位人造蓄能水库11和13的用水，最后用于饮用和灌溉等其他用途14；高位人造蓄能水库11中水经过水轮发电机12将势能转化为电能用于并网，然后流入低位人造蓄能水库13。
在另一种实施方式中蒸汽发电系统可以分为两套，包括第一发电系统和第二发电系统。电力蒸汽锅炉6产生过热蒸汽推动第一发电系统和第二发电系统进行发电。
其中第一发电系统所发电能优先供应电网8，只有在电网8电能富余时，才向第一海水淡化系统9和第二海水淡化系统10提供所需电能以及给抽水蓄能提供所需电能。第二发电系统主要用于消耗光伏发电2产生的周期峰值电能，所发电能主要提供给海水淡化所需电能和抽水蓄能所需电能。
第一发电系统和第二发电系统产生的海水淡化所需废热分别供应第一海水淡化系统9和第二海水淡化系统10，而第一发电系统和第二发电系统产生的海水淡化所需电能则完全供给第一海水淡化系统9。
第一海水淡化系统9和第二海水淡化系统10所产淡水优先供应电力蒸汽锅炉6，其次保证高位和低位人造蓄能水库11和13的用水，最后用于饮用和灌溉等其他用途14；高位人造蓄能水库11中水经过水轮发电机12将势能转化为电能用于并网，然后流入低位人造蓄能水库13。
如图2所示为抽水蓄能部分的实际效果图，图中当第一发电系统和第二发电系统提供电能时，水泵系统17抽取第一海水淡化系统9和第二海水淡化系统10所产生的淡水以及低位人造蓄能水库13的存水，补充到高位人造蓄能水库11中。
当需要水轮发电机12并入电网8工作时，高位人造蓄能水库11可以保证水轮发电机12正常工作10小时以上，所排放淡水进入低位人造蓄能水库13。
当第一海水淡化系统9和第二海水淡化系统10正常工作且水泵系统17没有工作时，所产淡水将流入低位人造蓄能水库13。
第二海水淡化系统10可以不依赖发电系统提供电能，仅凭高位人造蓄能水库11流出的淡水，经过第二海水淡化系统10的冷凝器，凝结海水淡化所需废热加热的海水产生的水蒸气就可以制备淡水；而流经冷凝器的淡水也将流入低位人造蓄能水库13。
为了减少高位和低位人造蓄能水库11和13的水汽蒸发，在水库中检修人员通道15上设置有光伏发电板基座23，光伏发电板基座23上设置可以起到遮光作用的光伏太阳能电池板22，同时为了方便检修这些光伏太阳能电池板22，在人造蓄能水库中设置有方便人员检修的通道15。
对设置在厂房19顶棚的高位人造蓄能水库11中的检修人员通道15，有额外的工程要求，除满足正常的人员检修外，还应起到辅助加固高位人造蓄能水库11边墙的作用。
在检修人员通道15下方，厂房支撑梁柱20上方延长出检修通道支撑梁柱18，支撑和固定检修人员通道15，再由检修人员通道15固定高位人造蓄能水库11的边墙。
当第一发电系统和第二发电系统提供电能和热能时，第一海水淡化系统9和第二海水淡化系统10开始将大批量海水淡化，此时水泵系统17启动，淡水从第一海水淡化系统9和第二海水淡化系统10及低位人造蓄能水库13抽取，经过上水管道16注入高位人造蓄能水库11。当水泵系统17停止工作时，淡水从第一海水淡化系统9和第二海水淡化系统10制取的淡水将顺着上水管道16下段排入低位人造蓄能水库13。
需要水轮发电机12并入电网8工作时，高位人造蓄能水库11可以保证水轮发电机12正常工作10小时以上。所排放淡水进入低位人造蓄能水库13。
第二海水淡化系统10可以不依赖发电系统提供电能，仅凭高位人造蓄能水库11流出的淡水经过第二海水淡化系统10的冷凝器，凝结海水淡化所需废热加热的海水产生的水蒸气，就可以制备淡水。而流经冷凝器的淡水也将流入低位人造蓄能水库13。
如图3所示，为减少人造蓄能水库的水分蒸发，在高位和低位人造蓄能水库11和13的淡水液位上设置防蒸发布24，减少风能吹走水蒸气和日照蒸发水蒸气。
由于人员检修通道15之间的间距空间较小，所以防蒸发布24的面积也不能制作非常大，这能有效的防止风吹破坏防蒸发布。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，通过将风电、光伏发电、潮汐发电和海潮流发电先经过输变电系统进行调整，然后输送给电力蒸汽装置，将电力蒸汽装置产生的蒸汽发往发电系统进行发电从而获得电能质量较好的电能。
但本发明不局限于所描述的实施方式，例如增加发电系统的数量或者海水淡化系统的数量，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种清洁能源储能蓄能与海水淡化联产系统，其特征在于：包括清洁能源系统，所述清洁能源系统通过输变电系统供电连接电力蒸汽装置，所述电力蒸汽装置通过第一气体输送装置提供蒸汽给蒸汽发电系统，所述蒸汽发电系统通过输电装置和第二气体输送装置分别给海水淡化系统提供电能和蒸汽，所述海水淡化系统产生的淡水通过液体输送装置提供给抽水蓄能系统；所述清洁能源系统至少包括如下系统中的一种：风电系统、光伏发电系统、潮汐发电系统和海潮流发电系统；所述海水淡化系统包括第一海水淡化系统和第二海水淡化系统；
所述第一海水淡化系统为低温多效蒸馏系统，所述第二海水淡化系统为蒸发系统；
所述抽水蓄能系统包括高位水库、低位水库、水泵装置和水轮发电装置；
所述海水淡化系统设置在厂房的第一层，所述高位水库设置在厂房的第二层，在海水淡化系统的上方；
在高位水库和低位水库的淡水液位上设置防蒸发布；
所述蒸汽发电系统所发电能先供应电网，在电网电能富余时，向第一海水淡化系统、第二海水淡化系统及抽水蓄能系统提供电能；
第一海水淡化系统和第二海水淡化系统所产淡水先供应电力蒸汽锅炉，其次供应高位水库和低位水库的用水，高位水库中的水经过水轮发电装置将势能转化为电能用于并网，然后流入低位水库；
第二海水淡化系统能够凭借高位水库流出的淡水，经过自身的冷凝器凝结海水淡化所需废热加热的海水产生水蒸气来制备淡水。
2.根据权利要求1所述一种清洁能源储能蓄能与海水淡化联产系统，其特征在于：所述海水淡化系统产生的淡水还提供给所述电力蒸汽装置。
3.根据权利要求1所述一种清洁能源储能蓄能与海水淡化联产系统，其特征在于：所述蒸汽发电系统还供电连接所述水泵装置。
4.根据权利要求3所述一种清洁能源储能蓄能与海水淡化联产系统，其特征在于：所述蒸汽发电系统和所述水轮发电装置连接电网。
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