风光互补式微网海水淡化系统

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1、第33卷第9期可再生能源Vol.33No.92015年9月RenewableEnergyResourcesSept.2015风光互补式微网海水淡化系统冯宾春，张子皿（中国水利水电科学研究院，北京100038）摘要：淡水资源和常规能源短缺是限制海岛开发和海洋经济发展的主要因素。新能源海水淡化具有环境友好、供水保障率高、经济合理等优点，逐渐成为离岸中小岛屿供水保障研究的热点。文章在充分调查分析海岛新能源资源及其发电输出功率特点和海水淡化装置对电能质量要求的基础上，设计了新型独立微网能源管理策略，形成了成套的风光互补式微网海水淡化技术，并进行了工程应用。结果表明，风光互补式

2、微网海水淡化系统运行稳定，对环境的适应能力强，适于解决岛屿的饮用水问题。在风、光等可再生能源资源较丰富、海水资源良好的海岛，风光互补式海水淡化系统的综合制水成本约为10元/m3，相对于大陆引水、船舶运水等其他岛内淡水供应方式具有明显的经济和生态环境优势，具有较为广阔的推广应用前景。关键词：新能源；海水淡化；风光互补；独立微网中图分类号：TM614；TK519；U664.5文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）09-1281-06DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.09.0010引言的组合方式进行了研究，并以宁波高塘岛

3、为例对新能源海水淡化技术可充分利用海岛及其周产水成本进行了分析。文献[6]对风能、太阳能、波围丰富的风、光和海洋能资源，有利于海岛的保护浪能及备用柴油机组成的混合发电站的能量管理性开发，是从根本上解决中小型海岛淡水供应的系统进行了研究。文献[7]介绍了在浙江舟山大鱼3行之有效的方法。山岛的光伏容量6kW，日产5m淡化水的海水淡目前，新能源海水淡化技术以新能源发电进化示范工程。本文介绍了所研制的风光互补式微行电力驱动为主，且凭借膜技术及其成本优势，在网海水淡化系统及其工程应用。新能源发电海水淡化技术研究及工程应用中占重1系统方案设计[1]～[4]要位置。我国在新能源海水

4、淡化技术领域开展新能源微网海水淡化系统主要由发电、电网、了较多研究。文献[5]对风力发电与海水淡化装置负载和控制4部分组成（图1）。光伏电池中小型风电机组M…M～～～～～交流母线～～～…蓄电池蓄电池蓄电池电网支撑设备海水淡化设备生活负载图1新能源海水淡化系统Fig.1Newenergydesalinationsystem1.1发电部分能、海洋能和生物质等。由于风力发电技术和太阳海岛及其周围可利用的新能源有风能、太阳能发电技术已经成熟，因此，本文在发电设备配置收稿日期：2014-11-13。基金项目：中国水利水电科学研究院科研专项（技集1249）。作者简介：冯宾春（19

5、71-），男，四川南部人，博士，高级工程师，研究方向为新能源和苦咸水淡化技术。E-mail：fengbch@iwhr.com·1281·可再生能源2015，33（9）方面考虑了风能发电和光伏发电。800我国近海及岛屿地区风资源非常丰富，绝大700600部分区域年平均风速超过7.0m/s，尤其是台湾海/kW500峡，年平均风速超过8.0m/s，部分地区达到9.5400m/s[8]。该区域的太阳能资源也很丰富，而且在空间300风机输出功率200分布上与风资源具有互补性。我国海岛的风、光资100源在时间上也具有明显的互补性。以福建省东山00∶004∶489∶3614∶241

6、9∶1224∶00岛为例，秋、冬季节风功率密度明显大于春、夏季时刻节，其中最大月份约为最小月份的3倍。相反，夏（b）每30min的功率输出季的太阳总辐射明显高于冬季，其中最大月份约800为最小月份的1.9倍（图2）[9]。700600/kW600700-2500m-2500600·400m·500/MJ400/kWh300400瞬时波动功率300200300100200200◆太阳能0太阳能总辐射1001000∶004∶489∶3614∶2419∶1224∶00■风能有效风功率密度时刻00123456789101112（c）输出功率瞬间波动情况月份图3风机输出功率的实

7、测数据图2福建东山岛风光资源Fig.3AnalysisofmeasuredwindturbineoutputpowerFig.2AnnualvarianceofwindandsolarresourcesonDongshanisland从图3可以看出，风机输出功率波动由小幅另外，一般海岛的白天风小，夜晚风大，与太快速变化和大幅缓慢变化组成，因此，本文提出了阳能资源在日内也具有互补性。因此，在发电部分以下的风光互补发电与海水淡化耦合的电网设计的设计中采用风光互补发电，有利于降低风光发方案。①对传统海水淡化装置进行变负荷工艺改电的波动，提高新能源利用效率和