新能源独立电网海水淡化系统示范工程-中国水利水电科学研究院学报.PDFVIP

第10卷 第3期 中国水利水电科学研究院学报 Vol.10 No.3 2012年9月 Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research September，2012 文章编号：1672-3031（2012）03-0231-05 新能源独立电网海水淡化系统示范工程 张子皿，冯宾春，张金接，符 平 （中国水利水电科学研究院 北京中水科水电科技开发有限公司，北京 100038） 摘要：海岛地区淡水资源匮乏，发展新能源海水淡化技术可以充分利用海岛地区丰富的风能、太阳能资源，缓解 当地居民用水困难问题。本文介绍了新能源独立电网海水淡化系统的系统组成、设计方法、示范运行状况及效益 分析。现场运行结果表明，新能源独立电网海水淡化系统能够满足设计要求，产水水质优于饮用水标准。系统具 有自动化程度高和环境适应能力强等优点，适用于解决远离大陆岛屿的饮用水问题。该工程的应用对离网型海 水和苦咸水淡化技术具有重要的参考价值。 关键词：风光柴互补；独立电网；海水淡化 中图分类号：P747 文献标识码：A 海岛淡水资源缺乏一直是限制其经济发展的瓶颈，大力发展海水淡化是解决海岛地区水资源紧 缺的一个重要途径。因此结合当地丰富的风能资源和太阳能资源，开发利用这些新能源实现海水淡 ［1］ 化，对缓解海岛淡水资源和能源紧缺具有重要意义 。近年来，我国研究人员对利用新能源进行海水 ［2］ 淡化技术及工程应用进行了较多研究。任典勇等 对如何将风力发电与海水淡化装置组合进行了研 究，并以宁波高塘岛为例，设计了不同功率的风机与海水淡化装置的配比，并对产水成本进行了分 ［3］ 析。陈志莉等 介绍了自主研制的太阳能苦咸水（海水）淡化装置的原理、设计方法及运行情况。王坤 ［4］ 林等 对风能、太阳能、波浪能及备用柴油机组成的混合发电站的能量管理系统进行了研究。张希照 ［5］ 3 等 介绍了在浙江舟山大鱼山岛的6kW-5m/d光伏海水淡化示范工程。本文所述的新能源独立电网海 水淡化系统采用“微网”的概念，完全采用风能、太阳能来源驱动海水淡化系统。该项目位于福建东 山县东门屿，于2011年3月完成工程建设，目前正进行示范运行及试验研究。 1 新能源独立电网海水淡化系统设计 1.1 总体设计 风能和太阳能资源在时间上具有良好的互补性，风光互补发电可以提高资源利用效 率并降低发电输出功率的波动性，有利于提高系统的整体性能。为此，本项目采用风光互补发电为 系统提供电力。系统设计总装机20kW，设计产水20m/d，主要由风力发电系统、光伏发电系统、独3 立电网设备、2台海水淡化装置及自动控制系统组成，具有兼容常规电网、模块化结构、冗余设计、 容量扩充方便等特点。系统结构如图1所示。 首先独立电网设备利用蓄电池组建“微网”——独立交流电网，然后风力发电机和光伏阵列均通 过电力电子装置将发出的电能变换为230V、50Hz交流电并入独立电网，用电设备直接从独立电网取 电，自动控制系统根据电网及蓄电池状态，控制各发电设备的投切和用电设备的调节。 ［6］ 1.2 系统配置参数设计 系统详细配置参数设计需要考虑当地自然条件及用电负荷状况 ，具体设 计过程如下。 （1）基础数据收集。根据当地气象部门统计全年大于4m/s有效风速时间到达7200h左右，大风期 分布在10月—次年4月，日照年平均总辐射量大于1600kWh/（m ·a），日照小时数2 800h左右，日照2 收稿日期：2011-09-05 基金项目：水利部公益性行业科研专项经费项目（201001032） 作者简介：张子皿（1984-），男，河北邢台人，助理工程师，主要从事自动控制及新能源技术研究。E-mail：zzm5516@163.com