CN111937298A - 基于低影响开发模式的能量独立型发电方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开基于低影响开发模式的能量独立型发电方法及系统。本发明提供的基于低影响开发模式的能量独立型发电系统包括：高级净水箱，用于将通过低影响开发模式(LID，Low Impact Development)设施的雨水或海水储存在蓄水罐，通过蓄水罐内部的丝网、沉淀过滤器、紫外线(UV)及膜过滤器过滤并净化沉淀物，并进行按用水使用用途的处理工序；太阳能水电解箱，使过滤并净化的用水流入，通过利用太阳能的氢电解产生净化氢，并通过氢提纯过程将产生的氢转换为高纯度的净化氢并储存；以及能量生产储存箱，使净化氢流入并向电池管理系统(BMS，Battery Management System)传递通过燃料电池转换的能量和在太阳能集热板产生的能量，通过与自动控制系统的联动来生产能量并储存。
Description
技术领域
本发明涉及基于低影响开发模式(LID)的能量独立型发电方法及系统。
背景技术
为了防止城市水循环系统受损等，正在积极进行与巩固城市水循环和建立分散型水管理系统有关的研究，但是缺乏用于利用收集的雨水的有效系统及技术。并且，韩国的电力供给系统为中央集中型能量供给系统，但是，占供给电力的约30％的核发电站常年发生事故与故障，因此对高峰时间或停电时的应对还并不完善。
发明内容
技术问题
本发明所要实现的目的在于，提供一种方法和系统，将智能电网和电力储存装置用作应对大规模停电及环保区域分散型绿色能量供应系统来优化能量效率，在高峰时间或停电时提供应急电源。
技术方案
另一方面，本发明提供的基于低影响开发模式的能量独立型发电系统包括：高级净水箱，用于将通过低影响开发模式(LID，Low Impact Development)设施的雨水或海水储存在蓄水罐，通过蓄水罐内部的丝网、沉淀过滤器、紫外线(UV)及膜过滤器过滤并净化沉淀物，并进行按用水使用用途的处理工序；太阳能水电解箱，使过滤并净化的用水流入，通过利用太阳能的氢电解产生净化氢，并通过氢提纯过程将产生的氢转换为高纯度的净化氢并储存；以及能量生产储存箱，使净化氢流入并向电池管理系统(BMS，Battery ManagementSystem)传递通过燃料电池转换的能量和在太阳能集热板产生的能量，通过与自动控制系统的联动来生产能量并储存。
高级净水箱通过蓄水罐内部的丝网对通过基于低影响开发模式设施的雨水或海水进行第一次过滤，通过沉淀过滤器进行第二次过滤后，通过紫外线及膜过滤器进行第三次过滤及净水。
在高级净水箱中，按用水使用用途的处理工序包括凝聚/沉淀、过滤、活性炭吸附、逆渗透、高级氧化的连续工序，利用根据目标值的处理水平、最佳注入浓度、光强度、接触时间、根据各个水质因子的特性设计而成的反应器。
太阳能水电解箱分析相对于氢电解所需电力的太阳能电力产生效率，通过自动控制系统周期性地向能量生产储存箱注入预定量的净化氢。
在能量生产储存箱中，通过能量储存系统储存由燃料电池堆产生的电力并能够用作应急电力，通过能量生产储存箱的面板确认从燃料电池产生的剩余电力的储存状态，利用将直流生产的电力转换为交流并储存的双向储能变流器(PCS)。
另一方面，本发明提供的基于低影响开发模式的能量独立型发电方法包括：通过高级净水箱向蓄水罐储存通过低影响开发模式设施的雨水或海水，通过蓄水罐内部的丝网、沉淀过滤器、紫外线及膜过滤器过滤并净化沉淀物，并进行按用水使用用途的处理工序的步骤；流入通过太阳能水电解箱过滤并净化的用水，通过利用太阳能的氢电解产生净化氢，并通过氢提纯过程将产生的氢转换为高纯度的净化氢并储存的步骤；以及通过能量生产储存箱使净化氢流入并向电池管理系统传递通过燃料电池转换的能量和在太阳能集热板产生的能量，通过与自动控制系统的联动来生产能量并储存的步骤。
发明的效果
根据本发明的多个实施例，将智能电网和电力储存装置用作应对大规模停电及环保区域分散型绿色能量供应系统来优化能量效率，可在高峰时间或出现停电时提供应急电源。
附图说明
图1为示出本发明一实施例的基于低影响开发模式的能量独立型发电系统的简图。
图2为示出本发明一实施例的高级净水箱的结构的图。
图3为示出本发明一实施例的太阳能水电解箱的结构的图。
图4为示出本发明一实施例的能量生产储存箱的结构的图。
图5为用于说明本发明一实施例的基于低影响开发模式的能量独立型发电方法的流程图。
具体实施方式
本发明涉及如下的基于低影响开发模式的能量独立型发电系统，即，将智能电网和电力储存装置用作应对大规模停电及环保区域分散型绿色能量供应系统来优化能量效率，可在高峰时间或出现停电时提供应急电源。储留雨水及海水来进行高级净水处理，并利用水电解装置产生氢。将产生的净化氢储存在氢罐并通过燃料装置生产电力。发电的能量与利用太阳能面板的太阳能一同储存于能量储存系统，所有流程通过自动控制面板控制。基于低影响开发模式的能量独立型发电系统包括高级净水箱、太阳能水电解箱及能量生产储存箱。
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。
图1为示出本发明一实施例的基于低影响开发模式的能量独立型发电系统的简图。
基于低影响开发模式的能量独立型发电系统包括高级净水箱110、太阳能水电解箱120以及能量生产储存箱130。
高级净水箱110用于将通过低影响开发模式设施的雨水或海水储存在蓄水罐111，通过蓄水罐内部的丝网112、沉淀过滤器113、紫外线114及膜过滤器115过滤并净化沉淀物，并进行按用水使用用途的处理工序。
通过蓄水罐111内部的丝网对112通过基于低影响开发模式设施的雨水或海水进行第一次过滤，通过沉淀过滤器113进行第二次过滤后，通过紫外线114及膜过滤器115进行第三次过滤及净水。
按用水使用用途的处理工序包括凝聚/沉淀、过滤、活性炭吸附、逆渗透、高级氧化的连续工序，利用根据目标值的处理水平、最佳注入浓度、光强度、接触时间、根据各个水质因子的特性设计而成的反应器。
在太阳能水电解箱120中，流入过滤并净化用水，通过利用太阳能112的水电解系统121的氢电解产生净化氢，并通过氢提纯过程将产生的氢转换为高纯度的净化氢并储存在氢罐123。
分析相对于氢电解所需电力的太阳能电力产生效率，通过自动控制系统124周期性地向能量生产储存箱130注入预定量的净化氢。
在能量生产储存箱130中，使净化氢流入并向电池管理系统132传递通过燃料电池131转换的能量和在太阳能集热板122产生的能量，通过与自动控制系统124的联动来生产能量并储存在能量储存系统133。
通过能量储存系统133储存由燃料电池132堆产生的电力并能够用作应急电力，通过能量生产储存箱130的面板确认从燃料电池131产生的剩余电力的储存状态，利用将直流生产的电力转换为交流并储存的双向储能变流器。参照图2至图4进一步详细说明基于低影响开发模式的能量独立型发电系统。
图2为示出本发明一实施例的高级净水箱的结构的图。
通过基于低影响开发模式设施的雨水或海水通过抽水泵210经过流量计221储留在蓄水罐，在预处理槽230过滤沉淀物。换言之，通过蓄水罐内部的丝网进行第一次过滤。接着，通过预处理槽230的沉淀过滤器进行第二次过滤后，经过流量计222通过紫外线240和膜过滤器250进行第三次过滤及净水。将重点放在按用水使用用途的处理工序，处理工序由凝聚/沉淀、过滤、活性炭吸附、逆渗透、高级氧化的连续工序实现。考虑目标值的处理水平、最佳注入浓度、光强度、接触时间、各个水质因子的特性来设计反应器。并且，可通过使个别单位要素系统的各个处理目标物质的控制及维持管理时间点流程化来长时间高效地维持系统性能。
在高级净水的连续工序中，雨水及海水的污染物质包含如从周围土地吹来的物质或被腐蚀洗掉的物质等的多种影响物质以及如大肠杆菌、细菌的多种污染物质。根据本发明的实施例，可通过掌握流入原水的污染程度并根据污染源种类、浓度、流量、用途提供用于原水再利用的可变操作的单位工序组合方案。高级净水处理单位工序为如凝聚-沉淀工序、过滤工序、活性炭吸附、高级氧化(AOP)、分离膜(MF/UF/RO)等技术，可通过开发的算法将多个单位工序以最优组合运营，从而具有可延长过滤器使用寿命并减少耗电的优点。
根据本发明的实施例，根据水质特性将主处理对象区分为有机物质、微量有机物质、微量污染物质、盐度、硬度、微生物、病毒等，并选择可根据水质特性适用的最优单位工序。针对运输过程中病原性微生物表达危险对象，通过以精密过滤及超过滤为中心的工序组合来确保膜过滤工序的稳定性及经济性，针对有机物质及微量有机物质表达危险对象，通过活性炭、膜过滤、高度氧化的组合构成来确保活性炭吸附工序的经济性，可通过膜过滤工序的操作方案改善(主动型控制)减少运营成本。通过获取原水中的硬度及盐度或重金属、病毒表达对象的精密过滤/纳米过滤工序组合来确保经济性。
图3为示出本发明一实施例的太阳能水电解箱的结构的图。
净化的用水通过流入至水电解系统310来进行氢电解，由此产生净化氢。通过太阳能集热板311的太阳能可有效执行水电解流程。产生的氢通过主燃料控制(MFC)321且经过氢提纯330过程转换为高纯度的净化氢，并通过主燃料控制322储存340在氢罐。储存在氢罐后，通过自动控制系统周期性地向能量生产储存箱注入规定量的氢。分析相对于氢电解所需电力的太阳能电力产生效率，通过自动控制系统有效操作。
图4为示出本发明一实施例的能量生产储存箱的结构的图。
向电池管理系统430传递注入的氢通过燃料电池410转换的能量和在太阳能集热板420产生的能量，通过与自动控制系统的联动来执行最优能量生产及储存工序。通过能量储存系统440储存由燃料电池410堆产生的电力并可用作应急电力。在本发明的实施例中，可通过能量生产储存箱的面板确认从燃料电池410产生的剩余电力的储存状态，可利用将直流生产的电力转换为交流并储存的双向储能变流器。
图5为用于说明本发明一实施例的基于低影响开发模式的能量独立型发电方法的流程图。
基于低影响开发模式的能量独立型发电方法包括：步骤510，通过高级净水箱向蓄水罐储存通过低影响开发模式设施的雨水或海水，通过蓄水罐内部的丝网、沉淀过滤器、紫外线及膜过滤器过滤并净化沉淀物，并进行按用水使用用途的处理工序；步骤520，流入通过太阳能水电解箱过滤并净化的用水，通过利用太阳能的氢电解产生净化氢，并通过氢提纯过程将产生的氢转换为高纯度的净化氢并储存；以及步骤530，通过能量生产储存箱使净化氢流入并向电池管理系统传递通过燃料电池转换的能量和在太阳能集热板产生的能量，通过与自动控制系统的联动来生产能量并储存。
在步骤510中，通过高级净水箱向蓄水罐储存通过低影响开发模式设施的雨水或海水，通过蓄水罐内部的丝网、沉淀过滤器、紫外线及膜过滤器过滤并净化沉淀物，并进行按用水使用用途的处理工序。
通过蓄水罐内部的丝网对通过基于低影响开发模式设施的雨水或海水进行第一次过滤，通过沉淀过滤器进行第二次过滤后，通过紫外线及膜过滤器进行第三次过滤及净水。按用水使用用途的处理工序包括凝聚/沉淀、过滤、活性炭吸附、逆渗透、高级氧化的连续工序，利用根据目标值的处理水平、最佳注入浓度、光强度、接触时间、水质因子的特性设计而成的反应器。
在步骤520中，流入通过太阳能水电解箱过滤并净化的用水，通过利用太阳能的氢电解产生净化氢，并通过氢提纯过程将产生的氢转换为高纯度的净化氢并储存。
分析相对于氢电解所需电力的太阳能电力产生效率，通过自动控制系统周期性地向能量生产储存箱注入预定量的净化氢。
在步骤530中，通过能量生产储存箱使净化氢流入并向电池管理系统传递通过燃料电池转换的能量和在太阳能集热板产生的能量，通过与自动控制系统的联动来生产能量并储存。
通过能量储存系统储存由燃料电池堆产生的电力并能够用作应急电力，通过能量生产储存箱的面板确认从燃料电池产生的剩余电力的储存状态，利用将直流生产的电力转换为交流并储存的双向储能变流器。
在上述内容中说明的装置可由硬件结构要素、软件结构要素和/或硬件结构要素及软件结构要素的组合来实现。例如，如同处理器、控制器、算术逻辑单元(ALU，arithmeticlogic unit)、数字信号处理器(digital signal processor)、微计算机、现场可编程阵列(FPA，field programmable array)、可编程逻辑单元(PLU，programmable logic unit)、微处理器或执行并响应指令(instruction)的任何装置，在实施例中说明的装置及结构要素可以利用一个以上的通用计算机或特殊目的计算机来实现。处理装置可以执行在操作系统(OS)及在上述操作系统上执行的一个以上的应用程序。并且，处理装置可以响应软件的执行来访问、储存、操作、处理及生成数据。为了便于理解，以使用一个处理装置的情况进行说明，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员就可以理解，处理装置包括多个处理要素(processing element)和/或多个类型的处理要素。例如，处理装置可包括多个处理器或一个处理器及一个控制器。并且，也可以包括如并联处理器(parallel processor)的其他处理结构(processing configuration)。
软件可包括计算机程序(computer program)、代码(code)、指令(instruction)或它们中的一个以上的组合，能够以按所需方式进行工作的方式构成处理装置或者以独立或结合性(collectively)的方式对处理装置传递指令。为了通过处理装置解释或向处理装置提供指令或数据，软件和/或数据可以在任何类型的机械、结构要素(component)、物理装置、虚拟装置(virtual equipment)、计算机储存介质或装置具体化(embody)。软件可分散在通过网络联接的计算机系统上来以分散的方法储存或执行。软件及数据可储存于一个以上的计算机可读记录介质。
实施例的方法以能够通过多种计算机单元执行的程序指令形态实现来记录在计算机可读介质。上述计算机可读介质可单独或组合性地包括程序指令、数据文件、数据结构等。记录在上述介质的程序指令可以为为了实施例而特别设计并构成的，也可以为计算机软件领域的普通技术人员所公知并使用的。计算机可读记录介质可包括如硬盘、软盘及磁带等的磁介质(magnetic media)、如CD-ROM、DVD的光记录介质(optical media)、如光磁盘(floptical disk)的磁光介质(magneto-optical media)以及如只读储存器(ROM)、随机存取储存器(RAM)、闪存等的以储存并执行程序指令的方式特别构成的硬件装置。程序指令不仅包括通过编译器制造的机器代码，还包括通过使用解释器等来在计算机执行的高级语言代码。
如上所述，通过限定的实施例和附图说明了实施例，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员就可以通过上述记载进行多种修改及变形。例如，所说明的技术以与所说明的方法不同的顺序执行和/或所说明的系统、结构、装置、电路等的结构要素以与说明的方法不同的形态结合或组合，或者，即使被其他结构要素或等同技术方案代替或者取代也可以实现适当的结果。
因此，其他实例、其他实施例及与发明要求保护范围等同范围内的方案也属于发明要求保护范围。
Claims (10)
1.一种基于低影响开发模式的能量独立型发电系统，其特征在于，
包括：
高级净水箱，用于将通过低影响开发模式设施的雨水或海水储存在蓄水罐，通过蓄水罐内部的丝网、沉淀过滤器、紫外线及膜过滤器过滤并净化沉淀物，并进行按用水使用用途的处理工序；
太阳能水电解箱，使过滤并净化的用水流入，通过利用太阳能的氢电解产生净化氢，并通过氢提纯过程将产生的氢转换为高纯度的净化氢并储存；以及
能量生产储存箱，使净化氢流入并向电池管理系统传递通过燃料电池转换的能量和在太阳能集热板产生的能量，通过与自动控制系统的联动来生产能量并储存。
2.根据权利要求1所述的基于低影响开发模式的能量独立型发电系统，其特征在于，高级净水箱通过蓄水罐内部的丝网对通过基于低影响开发模式设施的雨水或海水进行第一次过滤，通过沉淀过滤器进行第二次过滤后，通过紫外线及膜过滤器进行第三次过滤及净水。
3.根据权利要求1所述的基于低影响开发模式的能量独立型发电系统，其特征在于，在高级净水箱中，按用水使用用途的处理工序包括凝聚/沉淀、过滤、活性炭吸附、逆渗透、高级氧化的连续工序，利用根据目标值的处理水平、最佳注入浓度、光强度、接触时间、根据各个水质因子的特性设计而成的反应器。
4.根据权利要求1所述的基于低影响开发模式的能量独立型发电系统，其特征在于，太阳能水电解箱分析相对于氢电解所需电力的太阳能电力产生效率，通过自动控制系统周期性地向能量生产储存箱注入预定量的净化氢。
5.根据权利要求1所述的基于低影响开发模式的能量独立型发电系统，其特征在于，在能量生产储存箱中，通过能量储存系统储存由燃料电池堆产生的电力并能够用作应急电力，通过能量生产储存箱的面板确认从燃料电池产生的剩余电力的储存状态，利用将直流生产的电力转换为交流并储存的双向储能变流器。
6.一种基于低影响开发模式的能量独立型发电方法，其特征在于，包括：
通过高级净水箱向蓄水罐储存通过低影响开发模式设施的雨水或海水，通过蓄水罐内部的丝网、沉淀过滤器、紫外线及膜过滤器过滤并净化沉淀物，并进行按用水使用用途的处理工序的步骤；
流入通过太阳能水电解箱过滤并净化的用水，通过利用太阳能的氢电解产生净化氢，并通过氢提纯过程将产生的氢转换为高纯度的净化氢并储存的步骤；以及
通过能量生产储存箱使净化氢流入并向电池管理系统传递通过燃料电池转换的能量和在太阳能集热板产生的能量，通过与自动控制系统的联动来生产能量并储存的步骤。
7.根据权利要求6所述的基于低影响开发模式的能量独立型发电方法，其特征在于，在通过高级净水箱向蓄水罐储存通过低影响开发模式设施的雨水或海水，通过蓄水罐内部的丝网、沉淀过滤器、紫外线及膜过滤器过滤并净化沉淀物，并进行按用水使用用途的处理工序的步骤中，通过蓄水罐内部的丝网对通过基于低影响开发模式设施的雨水或海水进行第一次过滤，通过沉淀过滤器进行第二次过滤后，通过紫外线及膜过滤器进行第三次过滤及净水。
8.根据权利要求6所述的基于低影响开发模式的能量独立型发电方法，其特征在于，在通过高级净水箱向蓄水罐储存通过低影响开发模式设施的雨水或海水，通过蓄水罐内部的丝网、沉淀过滤器、紫外线及膜过滤器过滤并净化沉淀物，并进行按用水使用用途的处理工序的步骤中，按用水使用用途的处理工序包括凝聚/沉淀、过滤、活性炭吸附、逆渗透、高级氧化的连续工序，利用根据目标值的处理水平、最佳注入浓度、光强度、接触时间、根据各个水质因子的特性设计而成的反应器。
9.根据权利要求6所述的基于低影响开发模式的能量独立型发电方法，其特征在于，在流入通过太阳能水电解箱过滤并净化的用水，通过利用太阳能的氢电解产生净化氢，并通过氢提纯过程将产生的氢转换为高纯度的净化氢并储存的步骤中，分析相对于氢电解所需电力的太阳能电力产生效率，通过自动控制系统周期性地向能量生产储存箱注入预定量的净化氢。
10.根据权利要求6所述的基于低影响开发模式的能量独立型发电方法，其特征在于，在通过能量生产储存箱使净化氢流入并向电池管理系统传递通过燃料电池转换的能量和在太阳能集热板产生的能量，通过与自动控制系统的联动来生产能量并储存的步骤中，通过能量储存系统储存由燃料电池堆产生的电力并能够用作应急电力，通过能量生产储存箱的面板确认从燃料电池产生的剩余电力的储存状态，利用将直流生产的电力转换为交流并储存的双向储能变流器。
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