[发明专利]一种海岛微电网调峰及海水淡化相结合的海岛供水系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种海岛供水系统，特别涉及一种海岛微电网调峰及海水淡化相结合的海岛供水系统。

背景技术

我国领海内无人居住的岛屿众多，这些海岛区位特殊，在其周围有着丰富的生物、港口、油气、矿产、海洋能等海洋资源，在军事、科研以及旅游等方面有着很高的开发利用价值。在孤立的岛屿极端环境下工作和生活，电力供应、热湿环境控制、饮用淡水和生活用水的供应是最为重要的三个方面。海岛的资源特点是太阳能以及风能资源丰富，因此可使用风光柴蓄互补发电系统解决电力供应；并且海岛有着取之不尽的海水资源以及充足的雨水资源，可使用海水源热泵辅以雨水收集进行热湿环境的营造以及饮用淡水和生活用水的供应。

由于海岛用电负荷的不均匀性，在用电高峰时，会出现电网超负荷以及供电不足的情况。而风能、太阳能等可再生能源的日变化、季节变化较大，且随天气等随机因素会产生较大波动，使得电力系统的调峰难度较大。

目前广泛应用的海水淡化技术主要是包括多级闪蒸为代表的蒸馏法以及反渗透膜分离法，装置价格不菲，且需要额外较大的能源维持机组的运行，这些技术应用于孤立海岛上可行性较低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种海岛微电网调峰及海水淡化相结合的海岛供水系统，克服现有技术中海水淡化技术成本高、电力系统的调峰难度较大的问题。

本发明的技术方案是：一种海岛微电网调峰及海水淡化相结合的海岛供水系统，所述系统包括热泵系统、风系统、水系统以及微电网系统四个部分；

所述热泵系统包括海水源热泵压缩机、海水源热泵节流阀、蒸发式冷凝器、蒸发器，由制冷剂管路进行连接，依次经过海水源热泵压缩机、蒸发式冷凝器、海水源热泵节流阀、蒸发器；

风系统包括蒸发式冷凝器、蒸发器、预冷器、离心风机、风阀，由风管进行连接，依次经过风阀、离心风机、蒸发式冷凝器、预冷器、蒸发器；

水系统包括预冷器、海水储水罐、雨水收集装置、中央蓄水池、水处理装置、水泵、水阀，由水管进行连接，可分为海水侧、雨水侧、生活用水侧、饮用水侧四个管路；海水依次经过水泵、水阀、水处理装置、海水储水罐、水阀后分为两路，一路经过水阀流入中央蓄水池的低品质用水侧，一路经过预冷器流入中央蓄水池的高品质用水侧，此外蒸发器产生的冷凝水亦流入中央蓄水池的高品质用水侧；雨水流入雨水收集装置后可直接泄出，也可经过水阀流入中央蓄水池的低品质用水侧；生活用水由中央蓄水池引出，经过水泵、水阀、水处理装置后进行供应；饮用水由中央蓄水池引出，经过水泵、水阀、水处理装置后进行供应；

所述微电网系统向海水源热泵压缩机、水泵以及风机供电。

所述微电网系统包括海水源热泵压缩机、水泵、风力发电机、光伏阵列、蓄电池组、柴油机、整流器、斩波器、电压控制器、逆变器、控制单元；在供电侧，风力发电机与整流器相连，光伏阵列与斩波器相连，蓄电池组与电压控制器相连，这三个部分均并联在直流供电线路上，而后经过逆变器转换为交流电，与柴油机并联在交流供电线路上；在用电侧，海水源热泵压缩机与水泵并联在交流用电线路上。

本发明的有益效果是：(1)该系统利用了海岛上丰富太阳能、风能以及雨水等资源，具有节能环保的特点。

(2)该系统各设备结构及管路连接简单，且造价低廉，使得成套系统的制造和运输便捷，一套系统集成饮用淡水、生活用水、空气调节、电力调峰等多个功能，大大节约了初投资。

(3)该系统通过中央蓄水池、海水储水罐以及水管路实现不同水质的梯级利用，充分利用水资源。

(4)该系统设置预冷器一方面有效利用海水的天然冷量提高机组运行的COP，另一方面对海水起到了预热作用，利于其在喷淋过程中的蒸发。

(5)该系统通过水泵的启停和水罐的储水实现了对于风光柴蓄系统的辅助调峰，通过将多余电量即时利用来减小储电设备的压力，减小了系统的调峰难度，防止电池的过充与过放，提高系统全寿命周期的经济性。

(6)该系统依托于海水源热泵系统，通过直接蒸发冷却方式使得冷凝温度较常规蒸汽压缩式制冷机要低，从而使整机的COP有较大的提高，实现了能源的高效利用。

(7)该系统采用清洁能源，利于节能减排且不产生污染物，对海岛原有生态环境影响较低。

(8)该系统进行了各项参数与性能的匹配。按照50平米空间以及2人的单元化标准，耦合制冷量和淡水产量之间的关系，提高了系统的可靠性。