离网型风力发电和海水淡化联合技术配电方案

为了搭建稳定的、以风力发电作为独立电源驱动海水淡化装置的联合系统配电网络结构,结合风力发电和海水淡化联合技术的研究应用现状,分别剖析了风电电源特性及海水淡化工艺装置的负荷特性,提出了针对离网型风力发电和海水淡化联合技术的配电方案。搭建了包含离网型风力发电机组、储能装置、海水淡化工艺系统在内的独立小型微电网系统,构成一套完整的联合系统配电网络结构,同时作为保证该微网系统稳定运行的边界条件,引入了储能系统,有效地解决了离网型风电电源和海水淡化负荷的匹配问题,为就地消纳风力发电及孤岛海水淡化工业用电开辟了新的解决模式和思路。.     

基于离网型风电的海水淡化系统建模方法

风力发电与反渗透海水淡化相结合是海水淡化发展的新思路。根据传统方法设计的海水淡化系统只能在电源稳定的情况下定负荷运行,无法根据能源供给情况进行系统设计。鉴于此,提出了一种基于风电的反渗透海水淡化建模方法。该方法建立了反渗透海水淡化渗透模型,可根据能源供给情况进行海水淡化系统运行参数的计算。在相同工况下,通过与传统设计方法的计算结果进行对比,本文方法计算精度与其相当,可用于风电海水淡化系统设计。     

离网型风电电源海水淡化系统研究

本文分析了离网型风力发电电源特性,提出了适应于离网型风电电源的可变出力运行的膜法海水淡化系统,并着重从系统制水规模、系统选择、动力部件设置、膜元件分组、系统出力调节等方面介绍了变出力膜法海水淡化系统。最后,文章指出了离网型风电电源膜法海水淡化系统的适用性和系统制水规模范围。     

风电海水淡化孤立微电网的运行与控制

大型离网风机与高耗能的海水淡化装置联合运行将是未来淡水清洁生产技术的开发方向之一。首先根据海水淡化的负荷特性及风电的运行特性,分析含风电、储能、海水淡化负荷的孤立微电网的运行模式及控制方案。在此基础上,根据风速历史数据,计算机组出力及风功率波动的概率分布,提出风电、储能和海水淡化装置的容量配置方案以及孤立微电网协调运行的控制策略,进而提高系统经济效益和安全稳定运行能力。最后基于PXI+c RIO的仿真试验系统搭建某地区海岛微电网,针对风电海水淡化孤立系统不同运行工况进行实时仿真,验证了所提控制策略的可行性。     

风电反渗透海水淡化耦合系统中高压泵的选择分析

高压泵是反渗透海水淡化系统中的主要耗能设备。根据风电海水淡化耦合系统的供电特点,分析了高压离心泵和柱塞泵在变功率运行条件下流量和扬程的变化特点,解析了高压泵并联运行的功率、流量分配,认为小规模风电反渗透海水淡化耦合系统的高压泵选柱塞泵更为合适。     

反渗透海水淡化预处理方法浅析

反渗透技术发展的制约因素并不局限于膜材料研究、膜堆设计优化,预处理技术也会影响RO系统性能。适当的预处理方法可有效减轻反渗透膜污染,以使海水淡化装置能够长期稳定运行。分析了反渗透海水淡化传统预处理技术及膜法预处理技术,并列举了工程实例,为后续反渗透系统的设计提供了参考和借鉴。     

离网运行的风能海水淡化系统负荷控制策略

在由风力发电机和储能装置作为海水淡化装置供电电源的离网型配电系统中,为最大化利用风能并减少配电系统对储能装置容量的依赖,海水淡化装置负荷采用功率阶梯调节和功率平滑调节相结合的方式,储能装置采用V/f控制。功率阶梯调节通过海水淡化装置的模块化投切实现;功率平滑调节通过变频器实现电动机的变频调速,并且利用变频器的软启动功能和无功输出能力有效维持配电系统的电压稳定。基于上述控制策略,通过PSCAD仿真软件建立动态负荷模型进行仿真计算并结合负荷实验数据进行分析。仿真和实验结果均表明,该控制策略可以实现海水淡化负荷对风力发电输出功率的有效跟踪,能够很好地适应风电波动性,并充分利用了风力发电机的输出功率,减少了对储能装置容量的依赖,提高了全系统运行的稳定性和经济性。     

华能威海电厂的海水淡化装置

为保证华能威海电厂严重干旱时能正常运行 ,职工集资上马了海水淡化装置。从工作原理、工艺流程、运行指标、运行经济几方面介绍了该厂利用反渗透装置进行海水淡化的情况 ,对在我国海洋岛屿、北方沿海地区推广使用反渗透装置起到一定的作用。     

膜法与蒸馏法海水淡化方法的技术经济比较

简述了膜法与蒸馏法海水淡化原理,指出蒸馏法从汽轮机抽取蒸汽将减少发电量,以抽取蒸汽的发电量折算,则蒸汽价格比目前所见蒸馏法运行经济数据高得多。作者对国内运行的多级闪蒸、低温多效和多套反渗透海水淡化装置进行了现场考察,比较分析了其制水综合成本和运行成本。比较结果表明:多级闪蒸法高于低温多效法,多级闪蒸法和低温多效法高于反渗透法,反渗透法海水淡化加一级反渗透与低温多效法相当。因此,沿海火力发电厂解决供水问题,采用反渗透法海水淡化系统是首选方案。     

反渗透海水淡化能量回收装置国产化探讨

能量回收装置是反渗透海水淡化系统中的关键设备,可通过回收浓盐水的压力能降低系统的产水能耗.目前,国内反渗透海水淡化工程的能量回收装置依赖于进口,开发具有自主知识产权的能量回收装置将有助于国内反渗透海水淡化技术的发展.对较为常用的能量回收方式进行了比较,并探讨了能量回收装置国产化的研发方向和关键的技术问题.     

含海水淡化负荷的可再生能源消纳技术研究综述

海水淡化作为一种可控、可时移负荷,具有一定的灵活调节能力,能够有效适应可再生能源发电的间歇性。海水淡化负荷消纳可再生能源的过剩发电量,在满足淡水供应的同时,提升电网接纳可再生能源的能力,对于电网“削峰填谷”提供良好的支撑作用。首先综述了海水淡化技术的发展现状,并对反渗透海水淡化技术的原理、能耗情况、运行成本进行分析。然后,将可再生能源与反渗透海水淡化技术结合的应用情况进行研讨。最后,阐述了海水淡化配合电网发展的必要性,并且针对具体实施机制给出建议。     

含海水淡化系统的海岛微电网经济运行优化

针对海岛供电供水困难的现状,将海水淡化系统引入到微电网中,解决海岛居民的水电供应问题。针对微电网经济运行优化算法容易陷入局部最优的问题,将遗传算法中的小生境种群策略引入粒子群算法中,提出了一种改进小生境粒子群算法,对学习因子进行异步变化调整,对惯性权重进行指数递减,改善了算法寻优性能。以考虑海水淡化经济收益的孤立微电网系统经济运行成本最低为目标,建立数学优化模型,以改进算法进行优化计算,分别与标准粒子群算法计算结果以及不考虑海水淡化系统的微电网经济运行优化结果进行对比,验证了引入海水淡化系统可提高系统的经济性,所提改进算法具有良好的寻优能力。     

Improvement of water desalination technologies in reverse osmosis plants

The strengthening of requirements for the protection of surface-water sources and increases in the cost of reagents lead to the necessity of using membrane (especially, reverse osmosis) technologies of water desalination as an alternative to ion-exchange technologies. The peculiarities of using reverse osmosis technologies in the desalination of waters with an increased salinity have been discussed. An analogy has been made between the dependence of the adsorptive capacity of ion-exchange resins on the reagent consumption during ion exchange and the dependence of the specific ion flux on the voltage in the electrodialysis and productivity of membrane elements on the excess of the pressure of source water over the osmotic pressure in reverse osmosis. It has been proposed to regulate the number of water desalination steps in reverse osmosis plants, which makes it possible to flexibly change the productivity of equipment and the level of desalinization, depending on the requirements for the technological process. It is shown that the selectivity of reverse osmotic membranes with respect to bivalent ions (calcium, magnesium, and sulfates) is approximately four times higher than the selectivity with respect to monovalent ions (sodium and chlorine). The process of desalination in reverse osmosis plants depends on operation factors, such as the salt content and ion composition of source water, the salt content of the concentrate, and the temperatures of solution and operating pressure, and the design features of devices, such as the length of the motion of the desalination water flux, the distance between membranes, and types of membranes and turbulators (spacers). To assess the influence of separate parameters on the process of reverse osmosis desalination of water solutions, we derived criteria equations by compiling problem solution matrices on the basis of the dimensional method, taking into account the Huntley complement. The operation of membrane elements was analyzed and the dependence of the output of desalinated water (permeate) through the membranes on the pressure of influent water for desalination and the dependence of the permeate output on the water viscosity and the dependence of the specific permeate output on the velocity and length of the motion of the desalination water flux were built. The values of the optimum pressure of source influent water for desalination in a reverse osmosis device were found. Provided the current prices for membrane elements (800 to 1200 USD) and cost of electricity (0.06–0.1 USD), the optimum pressure is 1.0 to 1.4 MPa.     

核电厂水电联产系统及调峰运行方式研究

将核能发电与大规模反渗透海水淡化装置相耦合,发展核电厂水电联产系统,可以有效缓解中国沿海城市淡水短缺问题,提高核电参与电网调峰能力。对核电厂水电联产系统调峰运行方式进行分析,结果表明,在保证核电机组全天满负荷运行情况下,反渗透海水淡化装置按白天50%负荷、夜间100%负荷的变负荷运行方式运行效果较佳,此时水电联产系统调峰能力为33%,制水综合成本为3.62元/m³,调峰成本为63元/（MW·h）,具有应用前景。     

Firefly Optimization Algorithm for the Reactive Power Control of an Isolated Wind-Diesel System

This paper investigates the application of firefly optimization algorithm to design an optimal control for voltage stability of a stand-alone hybrid renewable generation unit based on reactive power control. The studied renewable generation unit mainly consists of a permanent magnet induction generator driven by wind turbine and a synchronous generator driven by diesel engine. A STATCOM is used to stabilize the terminal load bus voltage via compensating of reactive power. The main control objective aims to stabilize the terminal load voltage against any disturbances in load reactive power and/or input wind power by adjusting the total system reactive power. This is accomplished by controlling STATCOM phase angle and hence to control the load bus voltage and also by controlling the excitation voltage of the synchronous generator. The proposed renewable energy power system based on the proposed optimal controller has been tested through step change in input wind power and load reactive power. The system performance based on the proposed control is compared with model predictive control, a robust H_∞ control, and a classical PI control.     

反渗透在电厂应用的试验研究

针对反渗透技术回收电厂循环冷却水排污水工艺中给水pH值对反渗透运行效果的影响进行了研究。通过试验测试了给水pH值对反渗透系统膜通量及脱盐率等性能的影响,并通过实际运行考察了反渗透系统在不同给水pH值下对电厂循环冷却水排污水的处理效果。结果表明,反渗透的膜通量随给水pH值的增加而增加,当给水pH值>7.5后,反渗透系统可以达到较高的膜通量;而给水pH值在8.0～9.0之间时,各种离子的脱盐率处于最高水平。综合这两方面因素及运行效果分析,把反渗透给水pH值控制在7.5左右,可以获得最佳处理效果及最低能耗;对于高参数锅炉补给水处理,反渗透更具有常规离子交换处理方式难以比拟的优点。     

反渗透在电厂应用的试验研究

针对反渗透技术回收电厂循环冷却水排污水工艺中给水pH值对反渗透运行效果的影响进行了研究。通过试验测试了给水pH值对反渗透系统膜通量及脱盐率等性能的影响,并通过实际运行考察了反渗透系统在不同给水pH值下对电厂循环冷却水排污水的处理效果。结果表明,反渗透的膜通量随给水pH值的增加而增加,当给水pH值>7.5后,反渗透系统可以达到较高的膜通量;而给水pH值在8.0～9.0之间时,各种离子的脱盐率处于最高水平。综合这两方面因素及运行效果分析,把反渗透给水pH值控制在7.5左右,可以获得最佳处理效果及最低能耗;对于高参数锅炉补给水处理,反渗透更具有常规离子交换处理方式难以比拟的优点。     

火电厂脱硫废水微滤、反渗透膜法深度处理试验研究

为使电厂脱硫废水循环使用并达到废水零排放目标,采用“微滤（MF）-反渗透（RO）”工艺对预处理后的火电厂脱硫废水进行深度处理,分别考察不同固含量条件下微滤系统的运行稳定性和微滤膜的化学清洗方法,以及不同回收率条件下反渗透系统的运行稳定性和脱盐率情况。研究结果表明：经中和软化处理的脱硫废水再经微滤处理后,产水浊度小于0.2 NTU,膜污染指数SDI值小于4.0,微滤系统运行稳定;反渗透系统在不同回收率条件下运行稳定,无明显的污堵现象,系统脱盐率大于98%,单支膜的脱盐率大于99%。反渗透产水含盐量低于510 mg/L,可用作循环水补充水、脱硫工艺用水等电厂其他系统的补水。     

反渗透技术在超超临界直流锅炉补给水处理的工程应用

为节约淡水资源,广东惠来电厂1 000 MW超超临界机组直流锅炉补给水处理工艺中采用了反渗透海水淡化（SWRO）技术并取得成功,系统出力、出水水质、脱盐率均达到设计要求,证明反渗透技术能很好满足海域电厂大型机组锅炉水处理的使用要求。介绍SWRO系统及其各设备运行情况;探讨了典型SWRO系统的关键问题：预处理系统加药量的调整,能量回收装置的应用,反渗透膜产水的取样以及反渗透浓水排放等。