一种含多种分布式能源的海水淡化系统以及多能联产的能源耦合系统的制作方法

本发明涉及海水淡化技术领域，尤其涉及一种含多种分布式能源的海水淡化系统以及多能联产的能源耦合系统。

背景技术：

水资源是基础性自然资源和战略性经济资源，水资源可持续利用是关系到我国经济社会发展的重大战略问题。我国淡水资源状况不容乐观。目前，正常年份缺水量近400亿立方米左右。全国660多个城市中，有400多个城市缺水，其中108个为严重缺水城市。淡水资源短缺乃至水危机是我国经济社会可持续发展过程中的最大瓶颈制约之一。

海水利用是解决我国水资源危机的重要措施之一。向大海要水、要资源，是解决沿海(近海)地区淡水资源短缺的现实选择，也是实现以水资源可持续利用，保障沿海地区经济社会可持续发展的重大措施。海水淡化水具有洁净、高纯度和供给稳定的特点，是安全可靠的高品位水源，可直接作为饮用水或经处理后作为锅炉补充水。海水淡化水可作为城镇居民用水的重要水源和海岛军民的主要水源，提高沿海城市和海岛居民生活用水的水质和保证率。

海水淡化是以能源换淡水的过程，能源费用是占到海水淡化运行成本的70％以上。目前海水淡化成本仍相对较高，海水淡化吨水成本虽已降到目前的5元左右，但相对于大部分城市偏低的自来水价格而言仍然偏高，这也是制约海水淡化发展的最直接和最主要因素。因此，如何降低能耗，一直是海水淡化技术发展的主要方向。

近年来，发展风电、光伏发电、小水电、生物质能、海洋能、地热能、潮汐能等可再生能源对优化能源结构、推动节能减排、有效降低电力行业PM2.5污染、促进经济长期平稳较快发展具有重要意义。利用可再生能源进行海水淡化可有效降低海水淡化能耗水平，甚至实现零能耗，具有很好的发展潜力。

随着发电成本的降低，太阳能光伏发电、风力发电在海水淡化中的应用方式是首先将太阳能转化为电能，即利用太阳能光伏发电设备先进行发电，再利用电能驱动海水淡化装置进行淡化。光热太阳能发电则可以同时产出电和热，更合适与低温多效海水淡化系统配合淡化海水。

技术实现要素：

鉴以此，本发明的目的在于提出了一种含多种分布式能源的海水淡化系统。本发明的另一个目的在于提出一种多能联产的能源耦合系统。

为了达到上述的目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种含多种分布式能源的海水淡化系统，包括：光伏发电系统、风力发电系统、槽式太阳能光热系统、低温多效海水淡化系统、海水淡化热负荷系统、电储能系统以及微电网系统，该微电网系统分别与光伏发电系统、风力发电系统、槽式太阳能光热系统、低温多效海水淡化系统、海水淡化热负荷系统和电储能系统连接，所述槽式太阳能光热系统分别与所述低温多效海水淡化系统和所述海水淡化热负荷系统相连接。

进一步的，所述槽式太阳能光热系统包括聚光集热部分、储热罐、换热部分、汽轮机发电机组和循环动力部分，所述换热部分包括预热器、蒸发器、过热器、第一再热器和第二再热器，根据热源流向，传热工质依次流经聚光集热部分、储热罐、预热器、蒸发器、过热器、汽轮机发电机组，并且从汽轮机发电机组依次流向第一再热器、储热罐与聚光集热部分，形成传热工质循环回路一；传热工质依次流经聚光集热部分、储热罐、第二再热器和低温多效海水淡化系统，并且从低温多效海水淡化系统依次流向循环动力部分、储热罐与聚光集热部分，形成传热工质循环回路二。

进一步的，所述第二再热器与所述海水淡化热负荷系统相连接。

进一步的，所述微电网系统还连通外电网。

一种多能联产的能源耦合系统，包括电力网络系统、热循环网络系统以及水循环网络系统，其中，

所述电力网络系统包括光伏发电系统、风力发电系统、槽式太阳能光热系统、低温多效海水淡化系统、海水淡化热负荷系统、电储能系统以及微电网系统，该微电网系统分别与光伏发电系统、风力发电系统、槽式太阳能光热系统、低温多效海水淡化系统、海水淡化热负荷系统和电储能系统连接，所述槽式太阳能光热系统与所述海水淡化热负荷系统相连接；

所述热循环网络系统包括槽式太阳能光热系统和低温多效海水淡化系统以及连接槽式太阳能光热系统和低温多效海水淡化系统的传热通道；

所述水循环网络系统包括低温多效海水淡化系统。

进一步的，所述槽式太阳能光热系统包括聚光集热部分、储热罐、换热部分、汽轮机发电机组和循环动力部分，所述换热部分包括预热器、蒸发器、过热器、第一再热器和第二再热器，根据热源流向，传热工质依次流经聚光集热部分、储热罐、预热器、蒸发器、过热器、汽轮机发电机组，并且从汽轮机发电机组依次流向第一再热器、储热罐与聚光集热部分，形成传热工质循环回路一；传热工质依次流经聚光集热部分、储热罐、第二再热器和低温多效海水淡化系统，并且从低温多效海水淡化系统依次流向循环动力部分、储热罐与聚光集热部分，形成传热工质循环回路二。

进一步的，所述第二再热器与所述海水淡化热负荷系统相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

建设光伏发电系统和风力发电系统，将太阳能、风能转化为电能，再利用电能驱动海水淡化装置进行淡化。

利用槽式聚光发电系统将太阳能转为电能及热能，为多效海水淡化装置提供能源。

光伏、风力发电可为光热太阳能热系统的水泵循环系统提供能源，也可为光热循环热质加热源，为海水淡化提供持续的稳定的能源。

同时，利用光伏、光热、风力发电系统可使海水淡化设备供水量大大增加，供水时间增长，原有5吨/日的供水系统，可增加至10吨/日，每天供电3小时可增加至6小时，供水量增加一倍，供水时间延长一倍。

本发明提出的多能联产的能源耦合系统整个过程中实现了电、热、水联产，绿色电力包括光伏、风机、光热发电；储能模式实现了电力存储、热能存储；热能和电能相互转化，形成了能源的闭环流动，不仅提高了发电效率，也提高了热利用效率，增加了海水淡化每天的工作时间，提高了海水淡化的出水效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的含多种分布式能源的海水淡化系统总图；

图2为本发明的槽式太阳能光热系统工作原理结构示意图；

图3为本发明的多能联产的能源耦合系统结构示意图。

具体实施方式

参见图1，一种含多种分布式能源的海水淡化系统包括：光伏发电系统1、风力发电系统2、槽式太阳能光热系统3、低温多效海水淡化系统4、海水淡化热负荷系统5、电储能系统6以及微电网系统7，该微电网系统7分别与光伏发电系统1、风力发电系统2、槽式太阳能光热系统3、低温多效海水淡化系统4、海水淡化热负荷系统5和电储能系统6连接，所述槽式太阳能光热系统3分别与所述低温多效海水淡化系统4和所述海水淡化热负荷系统5相连接。

所述含多种分布式能源的海水淡化系统可划分为热循环海水淡化系统和电循环海水淡化系统。

热循环海水淡化系统包括槽式太阳能光热系统3和低温多效海水淡化系统4，槽式太阳能光热系统3中的聚光集热部分通过跟踪太阳直射角度，最大化吸收太阳能源，将太阳能转化为热能，为低温多效海水淡化系统4提供热水能源。

电循环海水淡化系统包括光伏发电系统1、风力发电系统2、槽式太阳能光热系统3、低温多效海水淡化系统4和海水淡化热负荷系统5。由光伏发电系统1、风力发电系统2供应电力，电力通过海水淡化热负荷系统5为低温多效海水淡化系统4提供加热和保温能源，槽式太阳能光热系统3通过汽轮机发电机组供应电力，电力通过海水淡化热负荷系统5为低温多效海水淡化系统4提供加热和保温能源。

所述微电网系统7还可以连通外电网，用于对外界供电或天气不好的时候由外电网供电。

所述含多种分布式能源的海水淡化系统的工作原理为：

光伏发电系统1和风力发电系统2，将太阳能、风能转化为电能，电能通过海水淡化热负荷系统5为低温多效海水淡化系统4提供加热和保温能源，并将多余的电能存储在电储能系统6。槽式太阳能光热系统3将太阳能转为热能，为低温多效海水淡化系统4提供热水能源，并将多余的热能存储在槽式太阳能光热系统3中的储热罐。光伏发电系统1、风力发电系统2可为槽式太阳能光热系统3的循环动力部分提供能源，也可为光热循环热质加热源，还可以为低温多效海水淡化系统4提供持续的稳定的能源。利用光伏发电系统1、槽式太阳能光热系统3、风力发电系统2可使海水淡化设备供水量大大增加，供水时间增长，原有5吨/日的供水系统，可增加至10吨/日，每天供电3小时可增加至6小时，供水量增加一倍，供水时间延长一倍。

参见图2，所述槽式太阳能光热系统3包括聚光集热部分301、储热罐302、换热部分、汽轮机发电机组303和循环动力部分304。

所述聚光集热部分301是整个槽式太阳能光热系统3的核心，它由聚光阵列、集热器和跟踪装置组成，实现对太阳光进行一维跟踪和集热。

所述换热部分包括预热器305、蒸发器306、过热器307、第一再热器308和第二再热器309，实现了工质加热、换热、产生蒸汽、进行发电的过程。

所述循环动力部分304包括电机和循环水泵，电机驱动循环水泵保障整个系统的正常热质循环和水循环。

聚光集热部分301将收集到的太阳能转化为热能存储在储热罐302里。

根据热源流向，传热工质依次流经聚光集热部分301、储热罐302、预热器305、蒸发器306、过热器307、汽轮机发电机组303，并且从汽轮机发电机组303依次流向第一再热器308、储热罐302与聚光集热部分301，形成传热工质循环回路一。

工作原理：抛物面槽式集热器将收集到的太阳能转化为热能，热能加热吸热管内的传热工质，存储在储热罐302里，依次通过预热器305、蒸发器306和过热器307产生高温高压的过热蒸汽，送至汽轮机发电机组303做功发电。从汽轮机发电机组303出来的低温低压蒸汽经过第一再热器308加热后，返回储热罐302；经热交换后，传热工质返回抛物面槽式聚光集热器进行再加热，形成封闭的传热工质循环回路。当太阳辐照度较高时，可以将部分高温热量存储在储热罐302中，当太阳辐照强度较弱时，提取储热罐302中的热量用于发电，以平衡太阳能波动对电力输出稳定性的影响。

此外，根据热源流向，传热工质依次流经聚光集热部分301、储热罐302、第二再热器309和低温多效海水淡化系统4，并且从低温多效海水淡化系统4依次流向循环动力部分304、储热罐302与聚光集热部分301，形成传热工质循环回路二，为海水淡化提供热源，实现海水淡化，系统循环由循环动力部分304保障。

第二再热器309与所述海水淡化热负荷系统5相连接，海水淡化热负荷系统5通过第二再热器309为低温多效海水淡化系统4提供加热和保温能源。

所述低温多效海水淡化系统4采用现有技术的低温多效海水淡化装置来实现，即将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，蒸汽进入第一效蒸发器，与进料海水热交换后冷凝成淡化水；海水蒸发的蒸汽进入第二效蒸发器，并使几乎同量的海水以比第一效更低的温度蒸发，蒸汽自身又被冷凝。这一过程一直重复到最后一效，连续产出淡化水。

参见图3，本发明还提出一种多能联产的能源耦合系统，包括电力网络系统、热循环网络系统以及水循环网络系统。

电力网络系统包括光伏发电系统1、风力发电系统2、槽式太阳能光热系统3、低温多效海水淡化系统4、海水淡化热负荷系统5、电储能系统6以及微电网系统7。该微电网系统7同时与光伏发电系统1、风力发电系统2、槽式太阳能光热系统3、低温多效海水淡化系统4、海水淡化热负荷系统5和电储能系统6连接，所述槽式太阳能光热系统3与所述海水淡化热负荷系统5相连接。首先由光伏发电系统1、风力发电系统2提供绿色电力供应，电储能系统6可将绿色电力能源进行存储，绿色电力通过海水淡化热负荷系统5为低温多效海水淡化系统4提供加热和保温能源，槽式太阳能光热系统3通过汽轮机发电机组303将绿色电能传送至电力网系统中。

热循环网络系统包括槽式太阳能光热系统3和低温多效海水淡化系统4以及连接槽式太阳能光热系统3和低温多效海水淡化系统4的热流通道，槽式太阳能光热系统3提供的热能传递给低温多效海水淡化系统4对海水进行加热蒸馏处理，实现海水淡化；经低温多效海水淡化系统4放热后的传热工质又返回槽式太阳能光热系统3进行加热，形成热循环网络系统。

水循环网络系统包括低温多效海水淡化系统4，由低温多效海水淡化系统4对海水加热蒸馏处理，连续产出淡化水。

低温多效海水淡化系统4利用绿色电力进行海水泵循环，并将热循环的热能用来对海水进行加热蒸馏处理，实现海水淡化。

该多能联产的能源耦合系统整个过程中实现了电、热、水联产，绿色电力包括光伏、风机、光热发电；储能模式实现了电力存储、热能存储；热能和电能相互转化，形成了能源的闭环流动，不仅提高了发电效率，也提高了热利用效率，增加了海水淡化每天的工作时间，提高了海水淡化的出水效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。