[发明专利]风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统

说明书

本发明提供了风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，包括：风力发电组件、光伏发电组件、电解水制氢单元、水加热单元、燃氢换热器、海水蒸发器和冷凝器；光伏发电组件和风力发电组件均与电解水制氢单元电连接，用于将太阳能和风能转化为电能以提供制氢过程所需电能；风力发电组件与水加热单元连接，水加热单元、电解水制氢单元均与燃氢换热器连接，从而制取饱和水；燃氢换热器、海水蒸发器和冷凝器依次连接，利用生成的饱和水加热待淡化的海水并将待淡化的海水进行淡化处理，实现多能互补发电，并采用显热+潜热的储能方式，进行海水淡化，能源利用率高，能源利用种类丰富，海水淡化效率高，可适应于大型海水淡化场景。

技术领域

本发明涉及新能源利用技术领域，尤其涉及一种风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统。

背景技术

海水淡化是一种解决淡水短缺问题的有效方法。从20世纪50年代以后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧，得到了快速发展。根据资料查证，2016年全球海水淡化的产量达到了380亿立方/天。这些海水淡化的淡水是通过消耗大量化石燃料(即煤、石油和天然气)而获得的,海水淡化耗能非常大,实际上是“以能源换水源”的方式，这种海水淡化的方法会带来资源短缺,环境污染等问题。为解决这个问题,最先考虑的是用太阳的日晒热能蒸发海水来脱盐获得淡水,所以就出现了太阳能蒸馏器,它结构简单，运行费用低，能够有效地去除细菌、易挥发和不易挥发的产物。当时具有较大的经济优势,但它最大缺点是产水量小,只有3～4L/m²，相当于35％的蒸馏率。这种太阳能蒸馏器也只能用在太阳能资源丰富、需淡水量不大的地区。因此,这就限制了这种太阳日晒蒸馏法进一步地大规模利用。直到1987年美国德州大学推出了太阳池多级闪蒸单元海水淡化的方法,这种用太阳能直接日晒蒸发技术的产水率、太阳能的利用率均不太理想。而且在阴雨天气和夜间,产水率基本为零。这就大大限制了这些日晒技术进行海水淡化的使用范围。在这种情况下,利用光伏电池组进行海水淡化的新技术快速发展,出现了太阳能光伏发电与反渗透膜的联合海水淡化,同样也派生出来地热能、生物能、海洋能发电进行海水淡化。

但是,目前的诸多方法都是适应于小型的海水淡化,对于大型的海水淡化量,这些方法都显得力不从心了。主要原因包括不论是风能还是太阳能都有它的时效性和随机性,季节的变化、天气的变化、白天与夜间的交替、风能资源的随机性变化等等,都会影响到海水淡化的产水率。要想使海水淡化大规模化,必须要有能源的大规模化,储能的大容量化,要解决这些问题,需要合理利用自然能源，采用多能互补的方式进行海水淡化。

发明内容

本发明提供一种风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，用以解决现有技术海水淡化的能源利用率低，能源利用单一，海水淡化效率低，无法适应于大型海水淡化场景的缺陷。

本发明提供一种风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，包括：风力发电组件、光伏发电组件、电解水制氢单元、水加热单元、燃氢换热器、海水蒸发器和冷凝器；其中，所述光伏发电组件和所述风力发电组件均与所述电解水制氢单元电连接，用于将太阳能和风能转化为电能以提供制氢过程所需电能；所述风力发电组件与所述水加热单元连接，所述水加热单元、所述电解水制氢单元均与所述燃氢换热器连接，从而制取饱和水；所述燃氢换热器、所述海水蒸发器和所述冷凝器依次连接，利用生成的饱和水加热待淡化的海水并将待淡化的海水进行淡化处理。

根据本发明提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，还包括整流单元、蓄电池和直流控制单元，所述风力发电组件通过所述整流单元与所述直流控制单元电连接，所述光伏发电组件与所述直流控制单元电连接，所述蓄电池与所述直流控制单元双向电连接以形成互补供电模式。

根据本发明提供的风光热氢储一体化可再生能源海水淡化系统，还包括变流器和配电室，所述变流器与所述蓄电池电连接，所述配电室与所述变流器电连接。