風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統技術方案

本發明專利技術提供了風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，包括：風力發電組件、光伏發電組件、電解水制氫單元、水加熱單元、燃氫換熱器、海水蒸發器和冷凝器；光伏發電組件和風力發電組件均與電解水制氫單元電連接，用于將太陽能和風能轉化為電能以提供制氫過程所需電能；風力發電組件與水加熱單元連接，水加熱單元、電解水制氫單元均與燃氫換熱器連接，從而制取飽和水；燃氫換熱器、海水蒸發器和冷凝器依次連接，利用生成的飽和水加熱待淡化的海水并將待淡化的海水進行淡化處理，實現多能互補發電，并采用顯熱+潛熱的儲能方式，進行海水淡化，能源利用率高，能源利用種類豐富，海水淡化效率高，可適應于大型海水淡化場景。

【技術實現步驟摘要】
風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統
本專利技術涉及新能源利用
，尤其涉及一種風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統。
技術介紹
海水淡化是一種解決淡水短缺問題的有效方法。從20世紀50年代以后，海水淡化技術隨著水資源危機的加劇，得到了快速發展。根據資料查證，2016年全球海水淡化的產量達到了380億立方/天。這些海水淡化的淡水是通過消耗大量化石燃料(即煤、石油和天然氣)而獲得的,海水淡化耗能非常大,實際上是“以能源換水源”的方式，這種海水淡化的方法會帶來資源短缺,環境污染等問題。為解決這個問題,最先考慮的是用太陽的日曬熱能蒸發海水來脫鹽獲得淡水,所以就出現了太陽能蒸餾器,它結構簡單，運行費用低，能夠有效地去除細菌、易揮發和不易揮發的產物。當時具有較大的經濟優勢,但它最大缺點是產水量小,只有3～4L/m2，相當于35％的蒸餾率。這種太陽能蒸餾器也只能用在太陽能資源豐富、需淡水量不大的地區。因此,這就限制了這種太陽日曬蒸餾法進一步地大規模利用。直到1987年美國德州大學推出了太陽池多級閃蒸單元海水淡化的方法,這種用太陽能直接日曬蒸發技術的產水率、太陽能的利用率均不太理想。而且在陰雨天氣和夜間,產水率基本為零。這就大大限制了這些日曬技術進行海水淡化的使用范圍。在這種情況下,利用光伏電池組進行海水淡化的新技術快速發展,出現了太陽能光伏發電與反滲透膜的聯合海水淡化,同樣也派生出來地熱能、生物能、海洋能發電進行海水淡化。但是,目前的諸多方法都是適應于小型的海水淡化,對于大型的海水淡化量,這些方法都顯得力不從心了。主要原因包括不論是風能還是太陽能都有它的時效性和隨機性,季節的變化、天氣的變化、白天與夜間的交替、風能資源的隨機性變化等等,都會影響到海水淡化的產水率。要想使海水淡化大規模化,必須要有能源的大規模化,儲能的大容量化,要解決這些問題,需要合理利用自然能源，采用多能互補的方式進行海水淡化。
技術實現思路
本專利技術提供一種風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，用以解決現有技術海水淡化的能源利用率低，能源利用單一，海水淡化效率低，無法適應于大型海水淡化場景的缺陷。本專利技術提供一種風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，包括：風力發電組件、光伏發電組件、電解水制氫單元、水加熱單元、燃氫換熱器、海水蒸發器和冷凝器；其中，所述光伏發電組件和所述風力發電組件均與所述電解水制氫單元電連接，用于將太陽能和風能轉化為電能以提供制氫過程所需電能；所述風力發電組件與所述水加熱單元連接，所述水加熱單元、所述電解水制氫單元均與所述燃氫換熱器連接，從而制取飽和水；所述燃氫換熱器、所述海水蒸發器和所述冷凝器依次連接，利用生成的飽和水加熱待淡化的海水并將待淡化的海水進行淡化處理。根據本專利技術提供的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，還包括整流單元、蓄電池和直流控制單元，所述風力發電組件通過所述整流單元與所述直流控制單元電連接，所述光伏發電組件與所述直流控制單元電連接，所述蓄電池與所述直流控制單元雙向電連接以形成互補供電模式。根據本專利技術提供的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，還包括變流器和配電室，所述變流器與所述蓄電池電連接，所述配電室與所述變流器電連接。根據本專利技術提供的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，所述風力發電組件為垂直軸渦輪風力發電單元，所述光伏發電組件分別設置于所述垂直軸渦輪風力發電單元的頂部和底部以構成風電和光伏聯合發電機構，所述風電和光伏聯合發電機構的電能輸出端與所述電解水制氫單元電連接以提供制氫過程所需電能。根據本專利技術提供的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，所述垂直軸渦輪風力發電單元包括塔架、風力發電機靜子、風力發電機轉子、變槳風門和集風器，所述風力發電機靜子安裝于所述塔架，所述變槳風門和所述集風器依次安裝于所述風力發電機靜子的外側，用于收集來風并通入所述風力發電機轉子進行發電。根據本專利技術提供的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，所述垂直軸渦輪風力發電單元還包括防雨罩，所述防雨罩設置于所述風力發電機轉子的頂部，并支撐于所述塔架上。根據本專利技術提供的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，還包括飽和水儲罐、氫氣儲罐和淡化水儲罐，所述飽和水儲罐設置于所述燃氫換熱器與所述海水蒸發器之間，用于儲存飽和水，所述氫氣儲罐設置于所述燃氫換熱器與所述電解水制氫單元之間，用于儲存氫氣，所述淡化水儲罐分別與所述水加熱單元、所述燃氫換熱器和所述冷凝器連接，用于儲存淡化水。根據本專利技術提供的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，還包括泵站和海水過濾器，所述泵站通過所述海水過濾器與所述海水蒸發器連接。根據本專利技術提供的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，所述海水蒸發器包括筒體、列管、汽化腔和氣液分離器，所述列管、所述汽化腔和所述氣液分離器均設置于所述筒體內，所述列管間隔設置于所述汽化腔內部從而實現待淡化的海水與飽和水的換熱，所述列管的入口與所述飽和水儲罐連接，所述汽化腔的入口與所述海水過濾器連接，所述氣液分離器設置于所述汽化腔的上方，用于分離所述汽化腔內部的氣液混合物。根據本專利技術提供的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，所述燃氫換熱器包括氫氣燃燒室、燃氫載熱氣體煙道、換熱段、燃氫載熱體排出段、熱水進入段和飽和水排出段，所述熱水進入段與所述水加熱單元連通，所述飽和水排出段與所述飽和水儲罐連通，所述氫氣燃燒室與所述氫氣儲罐連通，所述燃氫載熱體排出段與所述淡化水儲罐連通；其中，所述燃氫載熱氣體煙道與所述氫氣燃燒室相連通，所述燃氫載熱氣體煙道通過所述換熱段與所述燃氫載熱體排出段相連通；其中，所述氫氣燃燒室包括氫氣燃燒室外套管和氫氣燃燒內管，所述氫氣燃燒室外套管和所述氫氣燃燒內管之間形成空腔，所述換熱段和所述飽和水排出段均與所述空腔相連通，所述熱水進入段通過所述換熱段與所述空腔相連通。本專利技術提供的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，通過風力發電組件和光伏發電組件將風能和光能轉化為電能以供電解水制氫單元電解水制氫，將制備得到的氫氣通入到燃氫換熱器中燃燒，產生的熱能通入到燃氫換熱器的第一換熱管道，風力發電組件產生的電能將水加熱單元中的水加熱并通入到燃氫換熱器的第二換熱管道，通過氫氣燃燒產生的熱能加熱制備得到飽和水，將飽和水通入到海水蒸發器中對待淡化的海水進行換熱蒸發，之后將得到的蒸汽通過冷凝器冷凝生成純水，從而完成海水淡化操作。通過本專利技術的海水淡化系統，可綜合利用風能和太陽能，實現多能互補發電，并采用顯熱+潛熱的儲能方式，進行海水淡化，能源利用率高，能源利用種類豐富，海水淡化效率高，可適應于大型海水淡化場景。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本專利技術提供的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，其特征在于，包括：風力發電組件、光伏發電組件、電解水制氫單元、水加熱單元、燃氫換熱器、海水蒸發器和冷凝器；其中，/n所述光伏發電組件和所述風力發電組件均與所述電解水制氫單元電連接，用于將太陽能和風能轉化為電能以提供制氫過程所需電能；/n所述風力發電組件與所述水加熱單元連接，所述水加熱單元、所述電解水制氫單元均與所述燃氫換熱器連接，從而制取飽和水；/n所述燃氫換熱器、所述海水蒸發器和所述冷凝器依次連接，利用生成的飽和水加熱待淡化的海水并將待淡化的海水進行淡化處理。/n

【技術特征摘要】
1.一種風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，其特征在于，包括：風力發電組件、光伏發電組件、電解水制氫單元、水加熱單元、燃氫換熱器、海水蒸發器和冷凝器；其中，
所述光伏發電組件和所述風力發電組件均與所述電解水制氫單元電連接，用于將太陽能和風能轉化為電能以提供制氫過程所需電能；
所述風力發電組件與所述水加熱單元連接，所述水加熱單元、所述電解水制氫單元均與所述燃氫換熱器連接，從而制取飽和水；
所述燃氫換熱器、所述海水蒸發器和所述冷凝器依次連接，利用生成的飽和水加熱待淡化的海水并將待淡化的海水進行淡化處理。


2.根據權利要求1所述的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，其特征在于，還包括整流單元、蓄電池和直流控制單元，所述風力發電組件通過所述整流單元與所述直流控制單元電連接，所述光伏發電組件與所述直流控制單元電連接，所述蓄電池與所述直流控制單元雙向電連接以形成互補供電模式。


3.根據權利要求2所述的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，其特征在于，還包括變流器和配電室，所述變流器與所述蓄電池電連接，所述配電室與所述變流器電連接。


4.根據權利要求1所述的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，其特征在于，所述風力發電組件為垂直軸渦輪風力發電單元，所述光伏發電組件分別設置于所述垂直軸渦輪風力發電單元的頂部和底部以構成風電和光伏聯合發電機構，所述風電和光伏聯合發電機構的電能輸出端與所述電解水制氫單元電連接以提供制氫過程所需電能。


5.根據權利要求4所述的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，其特征在于，所述垂直軸渦輪風力發電單元包括塔架、風力發電機靜子、風力發電機轉子、變槳風門和集風器，所述風力發電機靜子安裝于所述塔架，所述所述變槳風門和所述集風器依次安裝于所述風力發電機靜子的外側，用于收集來風并通入所述風力發電機轉子進行發電。


6.根據權利要求5所述的風光熱氫儲一體化可再生能源海水淡化系統，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭文禮，郭曄恒，孔瑞蕾，談琦，王茉莉，
申請(專利權)人：河南恒聚新能源設備有限公司，
類型：發明
國別省市：河南;41