【摘要】：近年來,世界各國為利用海洋資源,加快了沿海島嶼的開發(fā)進(jìn)程。由于所開發(fā)的島嶼大都遠(yuǎn)離大陸,缺乏市電及淡水供應(yīng),現(xiàn)在大多采用船舶運(yùn)送淡水或通過柴油機(jī)發(fā)電進(jìn)行海水淡化來獲得淡水,這不僅增加開發(fā)成本且污染島嶼環(huán)境。隨著風(fēng)能和太陽能等發(fā)電技術(shù)的日益成熟,利用可再生能源為海水淡化設(shè)備提供綠色電力,可解決偏遠(yuǎn)島嶼的淡水供應(yīng)問題。目前國內(nèi)外許多科研機(jī)構(gòu)正開展風(fēng)能、太陽能與海水淡化相結(jié)合的研究,以期獲得綠色電力和淡水供應(yīng)的雙重收益。由于風(fēng)能和太陽能發(fā)電波動(dòng)較大,通常將風(fēng)能和太陽能所發(fā)的電量先儲(chǔ)存到蓄電池內(nèi),再通過蓄電池為膜法海水淡化裝置提供電力。由于膜法海水淡化裝置功率較大,需配置大容量蓄電池組,這不僅增加了系統(tǒng)投資成本,且大容量蓄電池組充放電過程會(huì)產(chǎn)生大量的電力損耗,導(dǎo)致離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)膜法海水淡化系統(tǒng)效率低。本文介紹水平式風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其主要技術(shù)參數(shù)、太陽能光伏發(fā)電站的設(shè)計(jì)要點(diǎn),為離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)膜法海水淡化系統(tǒng)供電模塊的設(shè)計(jì)提供依據(jù);闡述膜法海水淡化的工藝流程,分析膜法海水淡化裝置各關(guān)鍵部件的技術(shù)參數(shù),為膜法海水淡化裝置的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。根據(jù)廈門地區(qū)海水水質(zhì)、風(fēng)力和太陽能資源情況,對(duì)1 t/d膜法海水淡化裝置的預(yù)處理模塊、高壓泵、反滲透膜組件、后處理模塊進(jìn)行配置設(shè)計(jì);分析1 t/d膜法海水淡化裝置的能耗,設(shè)計(jì)太陽能光伏發(fā)電模塊和風(fēng)力發(fā)電模塊的容量;研制一款電力緩沖均衡控制器,實(shí)時(shí)監(jiān)測發(fā)電裝置的功率并調(diào)配小容量蓄電池的充放電,通過風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電和小容量蓄電池供電,解決風(fēng)光互補(bǔ)供電模塊的電力波動(dòng)問題,確保膜法海水淡化裝置恒功率穩(wěn)定運(yùn)行。搭建了1 t/d風(fēng)光互補(bǔ)膜法海水淡化系統(tǒng)測試平臺(tái),在不同氣候條件下測試系統(tǒng)發(fā)電單元、電力緩沖均衡控制器、海水淡化裝置的性能。經(jīng)實(shí)驗(yàn)可知:通過電力緩沖均衡控制器可有效解決風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的電力波動(dòng),確保膜法海水淡化裝置在各種氣候條件下安全穩(wěn)定運(yùn)行,且減少了小容量蓄電池充放電次數(shù);由于氣候變化頻繁,系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間無法固定,通過人工監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行操作復(fù)雜;在未對(duì)膜法海水淡化的高壓濃海水進(jìn)行能量回收的情況下,系統(tǒng)產(chǎn)淡水的能耗較大。本文針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中暴露的人工操控復(fù)雜的現(xiàn)狀,根據(jù)膜法海水淡化工藝流程,對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)海水淡化系統(tǒng)測試平臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)化改造,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行;針對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)淡水能耗大,對(duì)所排放的高壓濃海水進(jìn)行能量回收計(jì)算,提出在中型風(fēng)光互補(bǔ)海水淡化系統(tǒng)中增加能量回收裝置,有效降低產(chǎn)淡水的單位能耗。
[Abstract]:In recent years, countries around the world have accelerated the development of coastal islands in order to make use of marine resources. Because most of the islands developed are far from the mainland and lack of municipal electricity and fresh water supply, most of them now use ships to transport fresh water or desalination by diesel engine to obtain fresh water, which not only increases development costs but also pollutes the island's environment. With the increasing maturity of wind and solar power generation technologies, the use of renewable energy to provide green power for desalination equipment can solve the freshwater supply problem of remote islands. At present, many research institutions at home and abroad are studying the combination of wind energy, solar energy and seawater desalination in order to obtain the double benefits of green power and fresh water supply. Due to the large fluctuation of wind and solar power generation, the electricity generated by wind and solar energy is usually stored in the storage battery, and then the battery is used to supply electricity to the membrane desalination plant. Because of the large power of membrane desalination unit, it is necessary to configure large capacity battery pack, which not only increases the cost of system investment, but also produces a large amount of power loss during the charge and discharge process of large capacity battery pack. It leads to the low efficiency of off-grid wind-wind complementary membrane desalination system. This paper introduces the structural characteristics and main technical parameters of horizontal wind turbine and vertical wind turbine, as well as the design essentials of solar photovoltaic power station, which provides the basis for the design of the power supply module of off-grid wind-wind complementary membrane seawater desalination system. The technological process of membrane seawater desalination is described, and the technical parameters of the key components of membrane seawater desalination device are analyzed, which lays a foundation for the design of membrane seawater desalination unit. According to the seawater water quality, wind and solar energy resources in Xiamen area, the pretreatment module, high pressure pump, reverse osmosis membrane module and post-treatment module of 1t membrane desalination unit are designed. The energy consumption of 1 t membrane desalination unit is analyzed, and the capacity of solar photovoltaic module and wind power module is designed. A power buffer balance controller is developed, which can monitor the power of the generator in real time and allocate the charge and discharge of the small capacity battery, and solve the problem of the power fluctuation of the wind and wind complementary power supply module through the wind and wind complementary power generation and the small capacity battery power supply. To ensure the steady operation of the membrane desalination unit at constant power. The test platform of 1 t wind-wind complementary membrane seawater desalination system was set up to test the performance of power generation unit, power buffer balance controller and desalination device under different climatic conditions. The experimental results show that the balance controller can effectively solve the power fluctuation of wind-wind complementary generation, ensure the safe and stable operation of membrane desalination device under various climatic conditions, and reduce the number of charge and discharge of small-capacity battery. Because of the frequent climate change, the operating time of the system can not be fixed, and the operation of the system is complicated through the manual monitoring system, and the energy consumption of the system is much higher than that of the high-pressure concentrated seawater desalinated by membrane method without the energy recovery of the high-pressure concentrated seawater. In view of the complicated situation of manual manipulation exposed during the experiment, according to the technological process of membrane seawater desalination, the automatic transformation of the test platform of the seawater desalination system was carried out, and the automatic operation of the system was realized. In view of the large energy consumption of the fresh water produced by the system, the energy recovery calculation of the high pressure concentrated seawater discharged is carried out. It is proposed that the energy recovery device be added to the medium-sized wind-wind complementary desalination system to effectively reduce the unit energy consumption of the fresh water production.
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P747

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本文編號(hào)：2454604