一種基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由分布式用戶系統(tǒng)、多能源發(fā)電系統(tǒng)、提水蓄能系統(tǒng)、海水淡化系統(tǒng)、負(fù)荷預(yù)測(cè)中心以及控制調(diào)度中心組成。負(fù)荷預(yù)測(cè)中心根據(jù)相關(guān)的預(yù)測(cè)算法和氣象數(shù)據(jù)對(duì)分布式用戶進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，控制調(diào)度中心根據(jù)用戶端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的負(fù)荷需求以及負(fù)荷預(yù)測(cè)中心的預(yù)測(cè)負(fù)荷進(jìn)行多能源發(fā)電系統(tǒng)、提水蓄能系統(tǒng)以及海水淡化系統(tǒng)的控制，同時(shí)根據(jù)各系統(tǒng)的信息制定最優(yōu)的運(yùn)行策略。該系統(tǒng)通過(guò)控制調(diào)度中心對(duì)多能源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)優(yōu)化和調(diào)度，達(dá)到較高的發(fā)電負(fù)荷和海水淡化量，既能實(shí)現(xiàn)用戶端用電用水的需求，又能達(dá)到分布式用戶水電的自給自足與穩(wěn)定供應(yīng)，達(dá)到節(jié)能減排的目的，是中國(guó)海島及邊遠(yuǎn)山區(qū)用戶發(fā)展分布式供能的一種重要技術(shù)手段。
【專利說(shuō)明】
一種基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及可再生能源分布式利用領(lǐng)域，具體涉及一種基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)作為一個(gè)海洋大國(guó)，擁有約300萬(wàn)平方公里海洋面積，以及眾多的海島，然而至今仍有近百萬(wàn)戶居民生活在缺電或者少電的沿海及島嶼地區(qū)。由于多數(shù)海島及周圍擁有豐富的可再生能源，如風(fēng)能、太陽(yáng)能、波浪能、潮汝能等，通過(guò)構(gòu)建高效清潔的海島能源體系，不僅能夠解決海島化石燃料短缺、運(yùn)輸?shù)壤щy，對(duì)保護(hù)海洋環(huán)境、促進(jìn)節(jié)能減排也具有重要的意義。
[0003]2009年底我國(guó)頒布了《中華人民共和國(guó)海島保護(hù)法》，并已明確指出“有居民海島的開發(fā)、建設(shè)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用風(fēng)能、海洋能、太陽(yáng)能等可再生能源和雨水集蓄、海水淡化、污水再生利用等技術(shù)”。
[0004]太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、波浪能等清潔可再生能源日益受到人們的關(guān)注，其開發(fā)利用也呈現(xiàn)快速發(fā)展的勢(shì)頭。然而，由于其不穩(wěn)定性的特征，目前很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并網(wǎng)，即使能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)，修建市政配套的電網(wǎng)耗資巨大，對(duì)小型海島來(lái)說(shuō)得不償失，而且從分布式的小型離網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)看，其與用戶端的匹配也存在不協(xié)調(diào)的問(wèn)題，需要增加儲(chǔ)能系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)可再生能源的充分利用與穩(wěn)定供應(yīng)，需要與蓄能系統(tǒng)進(jìn)行互補(bǔ)，利用用戶端負(fù)荷需求控制電能轉(zhuǎn)換裝置和蓄能裝置的匹配運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)能量的高效利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)島嶼及邊遠(yuǎn)地區(qū)分布式用戶用電與用水短缺以及可再生能源不穩(wěn)定性特征與匹配性差的特點(diǎn)，本發(fā)明提出一種基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)，充分利用可再生能源進(jìn)行發(fā)電及海水淡化，實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電離網(wǎng)運(yùn)行的最大化利用。
[0006]為了有效解決上面的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)，包括分布式用戶系統(tǒng)、多能源發(fā)電系統(tǒng)、提水蓄能發(fā)電系統(tǒng)、海水淡化系統(tǒng)、負(fù)荷預(yù)測(cè)中心、控制調(diào)度中心等。
[0007]利用風(fēng)能、光伏、波浪能、潮汐能等可再生能源發(fā)電(非并網(wǎng)電)的一種或多種組合，形成多能源協(xié)同供電系統(tǒng)為分布式用戶系統(tǒng)、提水蓄能系統(tǒng)以及海水淡化系統(tǒng)提供電能;提水蓄能系統(tǒng)利用多能源系統(tǒng)的輸出電力帶動(dòng)提水栗，將水抽到高位蓄水池，在需要利用時(shí)則利用水的重力勢(shì)能進(jìn)行發(fā)電，通過(guò)水輪發(fā)電機(jī)將高位蓄水轉(zhuǎn)成電量提供給分布式用戶以及海水淡化系統(tǒng)；
[0008]海水淡化系統(tǒng)用反滲透方法，海水在進(jìn)入反滲透裝置之前先進(jìn)行凈化處理，以除去海水中的泥沙、膠體以及鈣鎂等雜質(zhì)；反滲透裝置采用連續(xù)漸縮工藝，三級(jí)組體裝置，每級(jí)都有能量回收器及升壓栗以控制滲透壓力，經(jīng)過(guò)反滲透的淡水可以滿足生活及生產(chǎn)用水，同時(shí)部分淡水還可以經(jīng)過(guò)超濾裝置以獲得純凈飲用水。
[0009]本發(fā)明利用用戶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和負(fù)荷預(yù)測(cè)中心實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式用戶負(fù)荷的監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)，其中用戶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)傳感器將各分布式用戶的負(fù)荷信息進(jìn)行收集與匯總，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)用戶對(duì)下一階段負(fù)荷需求的設(shè)定；負(fù)荷預(yù)測(cè)中心實(shí)現(xiàn)分布式用戶負(fù)荷的預(yù)測(cè)，其接收現(xiàn)場(chǎng)傳感器采集的實(shí)時(shí)環(huán)境與氣象數(shù)據(jù)，通過(guò)負(fù)荷預(yù)測(cè)算法對(duì)分布式用戶的實(shí)時(shí)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，并與用戶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比與修正，以調(diào)整算法的精確性，并根據(jù)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)下一時(shí)刻的負(fù)荷情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。
[0010]本發(fā)明提出控制調(diào)度中心，通過(guò)接收來(lái)自用戶端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)用戶的用電與用水情況反饋的信息以及負(fù)荷預(yù)測(cè)中心的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)多能源發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量進(jìn)行分配與調(diào)度，并進(jìn)行提水蓄能系統(tǒng)及海水淡化系統(tǒng)的控制與運(yùn)行策略安排。
[0011]控制調(diào)度中心的控制策略是指，通過(guò)對(duì)用戶端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的反饋信息和負(fù)荷預(yù)測(cè)中心的負(fù)荷需求，在用戶用電低谷或多能源系統(tǒng)發(fā)電富余時(shí)，通過(guò)控制調(diào)度中心的調(diào)度將富余的發(fā)電量用于提水蓄能系統(tǒng)的提水蓄能;在用電高峰或多能源系統(tǒng)的發(fā)電量滿足不了用戶的用電需求時(shí)，控制調(diào)度中心則開啟提水蓄能發(fā)電系統(tǒng)，利用蓄水發(fā)電來(lái)補(bǔ)充用戶的電力需求，蓄水發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量通過(guò)控制調(diào)度中心進(jìn)行調(diào)度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)海水淡化系統(tǒng)的供電及系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)行，保證可再生能源得到充分地利用以及安全運(yùn)行。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0013]本發(fā)明提出一種基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)孤島及分布式用戶的離網(wǎng)運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)較高的發(fā)電負(fù)荷率以及海水淡化水量，滿足用戶的用電與用水需求。通過(guò)用戶端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的反饋從而實(shí)現(xiàn)控制調(diào)度中心對(duì)多能源發(fā)電系統(tǒng)、提水蓄能系統(tǒng)以及海水淡化系統(tǒng)的需求響應(yīng)，并制定出各系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)行策略。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明一種基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)控制與運(yùn)行的方法示意圖；
[0016]圖中:1_分布式用戶系統(tǒng)，2-多能源發(fā)電系統(tǒng)，3-提水蓄能發(fā)電系統(tǒng)，4-海水淡化系統(tǒng)，5-控制調(diào)度中心，31-提水栗，32-高位蓄水池，33-水輪發(fā)電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0018]本發(fā)明一種基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)，如圖1所示，包括分布式用戶系統(tǒng)1、多能源發(fā)電系統(tǒng)2、提水蓄能發(fā)電系統(tǒng)3、海水淡化系統(tǒng)4、控制調(diào)度中心5。
[0019]所述分布式用戶系統(tǒng)I由用戶和用戶端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成，用戶端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于收集及監(jiān)控用戶的用電與用水情況，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)下一時(shí)刻負(fù)荷需求的設(shè)定，并作為輸入信號(hào)及時(shí)傳遞給控制調(diào)度中心5。
[0020]所述多能源發(fā)電系統(tǒng)2由太陽(yáng)能、風(fēng)能、波浪能、潮汐能等多種可再生能源的一種或多種組合的發(fā)電系統(tǒng)，各種能源的發(fā)電經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換成交流電后匯流到電力保護(hù)中心。
[0021]所述提水蓄能發(fā)電系統(tǒng)3包括提水栗31、高位蓄水池32、水輪發(fā)電機(jī)33以及相關(guān)的配件，其中，所述提水栗31、高位蓄水池32、水輪發(fā)電機(jī)33依次串聯(lián)構(gòu)成。
[0022]所述海水淡化系統(tǒng)4的工藝包括凈化處理、反滲透處理以及超濾，海水含有泥沙、膠體及微生物等雜質(zhì)，在進(jìn)入反滲透裝置處理之前首先進(jìn)行凈化處理，通過(guò)調(diào)節(jié)海水中PH值的方法依次加入石灰乳和聚合氯化鋁溶液，使海水中的雜質(zhì)聚凝沉淀，并除去部分鈣及鎂離子;經(jīng)過(guò)凈化處理的海水再進(jìn)入反滲透裝置，其處理方法為反滲透法淡化系統(tǒng)，流程為連續(xù)漸縮工藝，組體裝置為三級(jí)，每級(jí)都有能量回收器及升壓栗，各級(jí)工藝工作壓力在5.5?IlMPa范圍內(nèi)；經(jīng)過(guò)反滲透處理后的淡水可以作為生活和生產(chǎn)用水，同時(shí)部分淡水經(jīng)超濾處理后可作原生態(tài)飲用水。
[0023]負(fù)荷預(yù)測(cè)中心6實(shí)現(xiàn)分布式用戶負(fù)荷的預(yù)測(cè)，其接收現(xiàn)場(chǎng)傳感器采集的實(shí)時(shí)環(huán)境與氣象數(shù)據(jù)以及歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，通過(guò)負(fù)荷預(yù)測(cè)算法對(duì)分布式用戶的實(shí)時(shí)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，并與用戶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比與修正，以調(diào)整算法的精確性，并根據(jù)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)下一時(shí)刻的負(fù)荷情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。
[0024]控制調(diào)度中心5為整個(gè)系統(tǒng)的大腦，其一方面接收來(lái)自用戶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用戶反饋的負(fù)荷情況，以及用戶對(duì)下一時(shí)間段內(nèi)對(duì)負(fù)荷需求的設(shè)定信息，另一方面在用戶負(fù)荷需求不確定的條件下則接收負(fù)荷預(yù)測(cè)中心反饋的預(yù)測(cè)負(fù)荷信息，結(jié)合各子系統(tǒng)的運(yùn)行信息做出對(duì)分布式用戶1、多能源發(fā)電系統(tǒng)2、提水蓄能發(fā)電系統(tǒng)3和海水淡化系統(tǒng)4的調(diào)度和最優(yōu)控制策略，即在多能源發(fā)電系統(tǒng)2的發(fā)電量超過(guò)用戶端的需求量時(shí)，控制調(diào)度中心5將發(fā)電量進(jìn)行分流，將多余的發(fā)電用于提水蓄能系統(tǒng)3，將水抽至高位蓄水池;而當(dāng)多能源發(fā)電系統(tǒng)2的發(fā)電量不能夠滿足用戶端供電需求時(shí)，控制調(diào)度中心5啟動(dòng)蓄能系統(tǒng)，水輪發(fā)電機(jī)利用高位蓄水池進(jìn)行發(fā)電供給用戶端，其發(fā)電量利用控制調(diào)度中心5對(duì)用戶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)反饋的信息進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。
[0025]本發(fā)明提出基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)島嶼及分布式用戶的用電及用水需求的供應(yīng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電的穩(wěn)定運(yùn)行及儲(chǔ)能，完全滿足用戶的負(fù)荷需求。通過(guò)用戶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及控制調(diào)度中心的負(fù)荷監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)，可以制定出各系統(tǒng)最優(yōu)的運(yùn)行策略。
[0026]盡管上面結(jié)合圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)，主要包括:分布式用戶系統(tǒng)、多能源發(fā)電系統(tǒng)、提水蓄能發(fā)電系統(tǒng)、海水淡化系統(tǒng)、控制調(diào)度中心等，其特征在于: 首先用戶端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)分布式用戶用電與用水情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與匯總，并通過(guò)傳感器將負(fù)荷信息反饋給控制調(diào)度中心，然后控制調(diào)度中心根據(jù)反饋的用電需求與用水需求進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)度與運(yùn)行優(yōu)化控制，在用戶端與多能源發(fā)電系統(tǒng)用電匹配時(shí)，直接利用多能源發(fā)電系統(tǒng)的電力進(jìn)行供給，在用戶端無(wú)電力使用或多能源發(fā)電系統(tǒng)超出用戶端電力需求時(shí)則利用提水蓄能發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行提水蓄能，在多能源發(fā)電系統(tǒng)電力供應(yīng)不足或無(wú)電力供應(yīng)時(shí)則利用提水蓄能發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電； 負(fù)荷預(yù)測(cè)中心實(shí)現(xiàn)分布式用戶負(fù)荷的預(yù)測(cè)，其接收現(xiàn)場(chǎng)傳感器采集的實(shí)時(shí)環(huán)境與氣象數(shù)據(jù)，通過(guò)負(fù)荷預(yù)測(cè)算法對(duì)分布式用戶的實(shí)時(shí)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，并與用戶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比與修正，以調(diào)整算法的精確性，并根據(jù)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)下一時(shí)刻的負(fù)荷情況進(jìn)行預(yù)測(cè)； 控制調(diào)度中心接收來(lái)自用戶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和負(fù)荷預(yù)測(cè)中心傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，當(dāng)用戶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有來(lái)自用戶設(shè)定的負(fù)荷需求時(shí)，控制調(diào)度中心則根據(jù)用戶端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的負(fù)荷需求進(jìn)行多能源發(fā)電系統(tǒng)、提水蓄能系統(tǒng)以及海水淡化系統(tǒng)的分配與調(diào)度，當(dāng)用戶端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)下一時(shí)刻的負(fù)荷不明確時(shí)，控制調(diào)度中心則自動(dòng)接收負(fù)荷預(yù)測(cè)中心的預(yù)測(cè)負(fù)荷，并根據(jù)負(fù)荷需求作出相應(yīng)的響應(yīng)，同時(shí)控制調(diào)度中心可以進(jìn)行各系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)行策略分析，實(shí)現(xiàn)多能源的最大化利用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，所述多能源發(fā)電系統(tǒng)指以光伏、風(fēng)能、波浪能、潮汐能等清潔可再生能源作為輸入的單一或多種能源形式的組合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，所述提水蓄能發(fā)電系統(tǒng)包括抽水栗、高位蓄水池、水輪發(fā)電機(jī)、管道及控制裝置等。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，所述海水淡化系統(tǒng)包括凈化處理、反滲透裝置以及超濾，海水首先經(jīng)過(guò)凈化處理后進(jìn)入反滲透裝置得到生活用水，一部分生活用水再經(jīng)過(guò)超濾后得到飲用水。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于用戶需求控制的多能源協(xié)同發(fā)電與水蓄能及海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電系統(tǒng)完全離網(wǎng)運(yùn)行，發(fā)電量通過(guò)控制調(diào)度中心進(jìn)行分布式用戶、提水蓄能發(fā)電系統(tǒng)以及海水淡化系統(tǒng)的調(diào)度與分配。
【文檔編號(hào)】C02F9/02GK105871065SQ201610297448
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】嚴(yán)晉躍, 王甫
【申請(qǐng)人】寧波瑞翔新材料技術(shù)有限公司