CN114640127A - 一种适用于海岛的综合能源供应装置 - Google Patents

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CN114640127A CN202111527327.0A CN202111527327A CN114640127A CN 114640127 A CN114640127 A CN 114640127A CN 202111527327 A CN202111527327 A CN 202111527327A CN 114640127 A CN114640127 A CN 114640127A
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Abstract

本申请实施例公开了一种适用于海岛的综合能源供应装置包括多种发电设备和海水淡化设备，以满足海岛发展所需的电力和淡水。在为海岛提供电能时，优先利用风力发电设备、光伏发电设备、波浪能发电设备和潮汐能发电设备发电，在风力发电设备、光伏发电设备、波浪能发电设备和潮汐能发电设备发电产生的电能不能满足需要时，采用氢燃料电池供电。本申请通过不同形式的能源发电，采用不同形式的能源的发电设备产生的电能相互补充，实现利用再生能源构建了偏远海岛的电力供应系统，通过电力供应系统能够向海水淡化设备供电，保证偏远海岛的淡水供应；还包括余热利用设备、空气热源泵和电制冷设备，为海岛供热和供冷。

Description

一种适用于海岛的综合能源供应装置
技术领域
本申请涉及海岛能源供应技术领域，特别涉及一种适用于海岛的 综合能源供应装置。
背景技术
海岛的发展需要安全、可靠的电力和充足的水资源作为保障，对 于中大型海岛而言，一般采用海缆与大陆相连，例如舟山群岛地区的 舟山主网通过220kV和110kV海缆与大陆电网相连；而对于远离大陆 的小岛，铺设海缆成本较高，往往采用柴油机发电，柴油机发电存在 电力供应紧张、可靠性不高以及燃料和运维成本高等缺点。
因此，如何利用可再生能源构建偏远海岛的电力供应系统，利用 可再生能源发电为岛上居民及海水淡化提供电力供给，解决偏远海岛 区域的电力资源和淡水资源短缺两大问题。
申请内容
本申请提出了一种适用于海岛的综合能源供应装置，以解决偏 远海岛的电力和淡水供应的问题。
为了实现上述目的，本申请提供了一种适用于海岛的综合能源 供应装置，其特征在于，包括：
发电设备，包括风力发电设备、光伏发电设备、波浪能发电设 备和潮汐能发电设备中的至少一种，所述发电设备与局域电网连 接；
海水淡化设备，所述海水淡化设备与所述局域电网连接，所述 海水淡化设备利用电能制备淡水，并能够将制备的所述淡水供入供 水管网；
水电解制氢设备，所述水电解制氢设备与所述局域电网电连 接，且所述水电解制氢设备与所述供水管网连通，所述水电解制氢 设备的氢气出口与储氢罐连通；
氢燃料电池，所述氢燃料电池的氢气入口与所述储氢罐连通， 所述氢燃料电池产生的电能供入所述局域管网，所述氢燃料电池产 生水供入所述供水管网。
优选地，在上述适用于海岛的综合能源供应装置中，还包括蓄 电池，所述蓄电池与所述局域电网连接，所述蓄电池能够存储所述 发电设备和所述氢燃料电池产生的电能，还能够向所述局域电网供 电。
优选地，在上述适用于海岛的综合能源供应装置中，所述发电 设备还包括柴油发电机组，所述柴油发电机组与所述局域电网连 接。
优选地，在上述适用于海岛的综合能源供应装置中，还包括余 热利用设备，
与所述柴油发电机组连接，用于利用所述柴油发电机组的高温 尾气和高温缸套水中的热量。
优选地，在上述适用于海岛的综合能源供应装置中，所述余热 利用设备包括第一换热器、第二换热器、余热锅炉和溴化锂制冷机，
所述第一换热器与所述柴油发电机组的缸套连通，所述第一换 热器用于实现所述供热管网的水与高温缸套水的热交换；
所述余热锅炉与所述柴油发电机组的高温烟气的出口连通，所 述第二换热器和所述溴化锂制冷机与所述余热锅炉连通，所述第二 换热器与所述供热管网连通，所述溴化锂制冷机与供冷管网连通。
优选地，在上述适用于海岛的综合能源供应装置中，还包括空 气热源泵，与所述局域电网连接，所述空气热源泵的供热出口与所 述供热管网连通，所述空气热源泵的供冷出口与所述供冷管网连 通。
优选地，在上述适用于海岛的综合能源供应装置中，还包括电 制冷装置，与所述发电装置连接，所述电制冷装置与所述供冷管网 连通。
优选地，在上述适用于海岛的综合能源供应装置中，还包括光 热装置，与所述供热管网连通。
本申请实施例提供的适用于海岛的综合能源供应装置包括多种 发电设备和海水淡化设备，以满足海岛发展所需的电力和淡水。在 为海岛提供电能时，优先利用风力发电设备、光伏发电设备、波浪 能发电设备和潮汐能发电设备发电，在风力发电设备、光伏发电设 备、波浪能发电设备和潮汐能发电设备发电产生的电能不能满足需 要时，采用氢燃料电池供电。本申请通过不同形式的能源发电，采 用不同形式的能源的发电设备产生的电能相互补充，实现利用再生 能源构建了偏远海岛的电力供应系统，通过电力供应系统能够向海 水淡化设备供电，保证偏远海岛的淡水供应。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面 将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而 易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根 据提供的附图获得其他的附图，而且还可以根据提供的附图将本申请 应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中 相同标号代表相同结构或操作。
图1是本申请的适用于海岛的综合能源供应装置的结构示意 图。
附图说明如下：
1、风力发电设备，2、光伏发电设备，3、波浪能发电设备，4、 柴油发电机组，5、余热利用设备，6、光热设备，7、海水淡化设 备，8、水电解制氢设备，9、储氢罐，10、氢燃料电池，11、蓄电 池，12、空气热源泵，13、电制冷设备。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理 解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对 该申请的限定。所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不 是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没 有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保 护的范围。
需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关申请相 关的部分。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特 征可以相互组合。
应当理解，本申请中使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模 块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一 种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达 来替换该词语。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形， “一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复 数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步 骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设 备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要 素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外 的相同要素。
其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的 意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述 关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可 以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指 示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此， 限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更 多个该特征。
本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所 执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确 地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将 其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
请参阅图1。
本申请一些实施例公开了一种适用于海岛的综合能源供应装 置，包括发电设备、海水淡化设备7、水电解制氢设备8和氢燃料 电池10。
其中，发电设备用于满足海岛的电力供应，发电设备包括风力 发电设备1、光伏发电设备2、波浪能发电设备3和潮汐能发电设 备中的至少一种，发电设备产生的电能供入局域电网；
海水淡化设备7用于满足海岛的淡水供应，海水淡化设备7的 能量来源于局域电网，海水淡化设备7利用电能制备淡水，并能够 将制备的淡水供入供水管网；
氢燃料电池10能够产生电能，氢燃料电池10产生的电能供入 局域电网，氢燃料电池10产生的水供入供入管网，即氢燃料电池 10既能产生电能，还能够产生淡水；
水电解制氢设备8与局域电网连接，水电解制氢设备8产生的 氢气供入储氢罐9，储氢罐9用于向氢燃料电池10提供反应所需的 氢气。
本申请公开的适用于海岛的综合能源供应装置包括多种发电 设备和海水淡化设备7，以满足海岛发展所需的电力和淡水。在为 海岛提供电能时，优先利用风力发电设备1、光伏发电设备2、波 浪能发电设备3和潮汐能发电设备发电，在风力发电设备1、光伏 发电设备2、波浪能发电设备3和潮汐能发电设备发电产生的电能 不能满足需要时，采用氢燃料电池10供电。本申请通过不同形式 的能源发电，采用不同形式的能源的发电设备产生的电能相互补 充，实现利用再生能源构建了偏远海岛的电力供应系统，通过电力 供应系统能够向海水淡化设备7供电，保证偏远海岛的淡水供应。
本申请中发电设备能够利用风能、太阳能、波浪能和潮汐能等 多种能源组合发电，不仅实现了对多种再生且清洁的能源的利用 率，而且多种能源组合，实现发电设备向局域电网持续进行供电， 提高供电的连续性和稳定性。
本申请公开的适用于海岛的综合能源供应装置还能够通过氢 燃料电池10对局域电网供电，氢燃料电池10为新能源电池，在产 生的电能的同时不会产生污染，同时氢燃料电池10反应产生的水 能够供入供水管网，为海岛发展提供淡水。
海水淡化设备7制备的淡水不仅能够刚入供水管网，而且能够 用于水电解制氢设备8，水电解制氢设备8产生的氢气能够存储在 储氢罐9中，为氢燃料电池10提供反应所需的氢气。
本申请公开的适用于海岛的综合能源供应装置还包括蓄电池 11，蓄电池11与局域电网连接，能够存储发电设备产生和氢燃料 电池10产生的电能，还能够在发电设备和氢燃料电池10产生的电 能不足时，向局域电网供电，保证供电的连续性和稳定性。
本申请公开的适用于海岛的综合能源供应装置的发电设备还 包括柴油发电机组4。
柴油发电机组4用于在在风力发电设备1、光伏发电设备2、 波浪能发电设备3、潮汐能发电设备和氢燃料电池10产生的电能不 能满足需要时，采用柴油发电机组4产生电能，作为备用发电设备， 以保证海岛发展的电力供应。
本申请公开适用于海岛的综合能源供应装置还包括余热利用 设备5，余热利用设备5用于实现对柴油发电机组4的高温尾气和 高温缸套水中的热量的利用，减少能源的浪费。
柴油发电机组4产生的高温尾气和高温缸套水通过余热利用设 备5产生热能和/或冷能，为海岛供热和/或供冷。
在本申请的一些实施例中，余热利用设备5包括第一换热器、 第二换热器、余热锅炉和溴化锂制冷机，
第一换热器与柴油发电机组4的缸套连通，高温缸套水的温度 可以达到85-95℃，第一换热器用于实现供热管网的水与高温缸套 水的热交换，同时对高温缸套水进行降温；
余热锅炉与柴油发电机组4的高温烟气的出口连通，高温烟气 的温度可以达到400-600℃，第二换热器和溴化锂制冷机与余热锅 炉连通，第二换热器与供热管网连通，溴化锂制冷机与供冷管网连 通。
本申请通过余热利用设备5为海岛供热或者供冷，满足偏远海 岛的供热和供冷需求。
为了进一步满足偏远海岛的供热和供冷需求，本申请公开的适 用于海岛的综合能源供应装置还包括空气热源泵12，空气热源泵 12与局域电网连接，将电能转化为热能或者冷能，为海岛供热和供 冷。
空气热源泵12的供热出口与供热管网连通，空气热源泵12的 供冷出口与供冷管网连通。
为了进一步满足偏远海岛的供冷要求，本申请公开的适用于海 岛的综合能源供应装置还包括电制冷设备13，电制冷设备13与局 域电网连接，用于将电能转化为冷能，为海岛供冷。
电制冷设备13与供冷管网连通。
太阳能能够提高很好的热能供应，本申请公开的适用于海岛的 综合能源供应装置还包括光热设备6，光热设备6产生的热水供入 供入管网。
本申请公开的适用于海岛的综合能源供应装置，可以同时为海 岛提供电能、热能、冷能和淡水等，解决偏远海岛地区能源供应不 足及供应成本过高的问题，且该系统通过不同形式能源间的协调互 补进行电能、热能、冷能和淡水的供应，具有节能、环保、经济和 可靠等优势，在我国偏远海岛供能中有着广泛的应用和发展前景。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算 机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序 指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图 和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指 令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理 设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处 理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流 程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数 据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计 算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实 现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中 指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理 设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产 生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令 提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或 多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、 输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取 存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存 (flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒 体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读 指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子 包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、 动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、 只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪 记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功 能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其 他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备 访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可 读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或 计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实 施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在 一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质 (包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计 算机程序产品的形式。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说 明而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可 以有各种更改和变化。本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述 技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述 申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而 形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于) 具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种适用于海岛的综合能源供应装置，其特征在于，包括：
发电设备，包括风力发电设备(1)、光伏发电设备(2)、波浪能发电设备(3)和潮汐能发电设备中的至少一种，所述发电设备与局域电网连接；
海水淡化设备(7)，所述海水淡化设备(7)与所述局域电网连接，所述海水淡化设备(7)利用电能制备淡水，并能够将制备的所述淡水供入供水管网；
水电解制氢设备(8)，所述水电解制氢设备(8)与所述局域电网电连接，且所述水电解制氢设备(8)与所述供水管网连通，所述水电解制氢设备(8)的氢气出口与储氢罐(9)连通；
氢燃料电池(10)，所述氢燃料电池(10)的氢气入口与所述储氢罐(9)连通，所述氢燃料电池(10)产生的电能供入所述局域管网，所述氢燃料电池(10)产生水供入所述供水管网。
2.根据权利要求1所述的适用于海岛的综合能源供应装置，其特征在于，还包括蓄电池(11)，所述蓄电池(11)与所述局域电网连接，所述蓄电池(11)能够存储所述发电设备和所述氢燃料电池(10)产生的电能，还能够向所述局域电网供电。
3.根据权利要求1所述的适用于海岛的综合能源供应装置，其特征在于，所述发电设备还包括柴油发电机组(4)，所述柴油发电机组(4)与所述局域电网连接。
4.根据权利要求3所述的适用于海岛的综合能源供应装置，其特征在于，还包括余热利用设备(5)，
与所述柴油发电机组(4)连接，用于利用所述柴油发电机组(4)的高温尾气和高温缸套水中的热量。
5.根据权利要求3所述的适用于海岛的综合能源供应装置，其特征在于，所述余热利用设备(5)包括第一换热器、第二换热器、余热锅炉和溴化锂制冷机，
所述第一换热器与所述柴油发电机组(4)的缸套连通，所述第一换热器用于实现所述供热管网的水与高温缸套水的热交换；
所述余热锅炉与所述柴油发电机组(4)的高温烟气的出口连通，所述第二换热器和所述溴化锂制冷机与所述余热锅炉连通，所述第二换热器与所述供热管网连通，所述溴化锂制冷机与供冷管网连通。
6.根据权利要求1所述的适用于海岛的综合能源供应装置，其特征在于，还包括空气热源泵(12)，与所述局域电网连接，所述空气热源泵(12)的供热出口与所述供热管网连通，所述空气热源泵(12)的供冷出口与所述供冷管网连通。
7.根据权利要求1所述的适用于海岛的综合能源供应装置，其特征在于，还包括电制冷设备(13)，与所述发电装置连接，所述电制冷设备(13)与所述供冷管网连通。
8.根据权利要求1所述的适用于海岛的综合能源供应装置，其特征在于，还包括光热设备(6)，与所述供热管网连通。
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