基于微电网技术的风电海水淡化系统设计

自动化技术与应用2016年第35卷第1期电气传动E1ECTRICALDRIVE基于微电网技术的风电海水淡化系统设计赵云凯哈电发电设备国家工程研究中心有限公司，黑龙江哈尔滨150040摘要我国是一个淡水资源紧缺的国家，特别是在一些沿海地区的偏远岛屿。基于以上问题，本文设计了一套基于微电网技术的风电海水淡化系统。此系统以风力发电机组为主电源；柴油发电机组为备用电源；由双向变流器和电池组构成的储能装置对微电网电能的波动进行平抑，为负载提供稳定的交流电；集装箱式海水淡化装置生产淡水。系统在微电网能量管理系统的调度下运行，无需外部电源，只需风能便可生产淡水。关键词微电网；海水淡化装置；能量管理系统；储能装置中图分类号TP2772文献标识码B文章编号1O0372412016OL一008605DESIGNOFWINDPOWERSEAWATERDESALINATIONSYSTEMBASEDONMICROGRIDTECHNOLOGYZHAOYLUNKAIHECNATIONALENGINEERINGRESEARCHCENTERCO，LTDHARBIN150040CHINAABSTRACTCHINAISLACKOFFLESHWATERRESOURCES，ESPECIALLYOISOMEREMOTEISLANDSINCOASTALAREASTHISPAPERDESIGNSAWINDPOWERSEAWATERDESALINATIONSYSTEMBASEDONMICROGRIDTECHNOLOGYTOSOLVEABOVEPROBLEMTHESYSTEMINCLUDES，THEWINDTURBINEASTHEMAINPOWERSUPPLY；THEDIESELGENERATORASTHESTANDBYPOWERSUPPLY；THESTORAGEDEVICEINCLUDINGPOWERCONVERSIONSYSTEMANDBATTERYPACK，ITCANREDUCEMICROGRIDPOWERFLUCTUATIONSANDPROVIDESTABLEACFORLOADS；CONTAINERSEAWATERDESALINATIONDEVICECANPRODUCEFRESHWATERTHEMICRODISOPERATEDBYENERGYMANAGEMENTSYSTEMWITHOUTEXTERNALPOWERSUPPLY,THEMICROGRIDCANPRODUCEFRESHWATERONLYUSINGTHEWINDPOWERKEYWORDSMICROGRID；SEAWATERDESALINATIONDEVICE；ENERGYMANAGEMENTSYSTEM；STORAGEDEVICE1引言微电网由分布式发电系统、储能装置、用电负荷和能量管理系统等部分构成N】【；可以有效的利用风能、太阳能等新能源3141O本文设计了一套包括风力发电机组、柴油发电机组、储能装置、海水淡化装置的微电网系统】。整套系统可在无外界电源的情况下独立运行，利用海水生产淡水，满足偏远海岛地区在无外界供电情况下的淡水需求。该微电网系统具有将不稳定的风能通过储能装置转基金项目江苏省科技成果转化专项资金编号SBA201503038收稿日期2015一O730化为稳定的电能供给海水淡化装置的功能。2风电海水淡化系统构成本论文所涉及的微电网系统，如图1所示，为采用两台100KW直驱永磁式风力发电机组作为主电源，配合容量为300KWH的由双向变流器和电池组构成的储能装置，形成微电网供电系统，向海水淡化装置供电；海水淡化装置总耗能达到60KW，整套装置最大日产淡水水量达到100吨。柴油发电机组额定功率70KW其他负荷约为8KW。微电网系统由能量管理系统统一管理，实现系统的无人职守运行。M_传动ELECTRICALDRIVEK自动化技术与应用2016年第35卷第1期组的功率给定，风力发电机组并网完成后，启动海水淡化设备。当发生电池电量低于设定最低值时，系统停机。3系统运行结果取微电网风能海水淡化系统，连续运行5小时，采样点间时间间隔为3分钟的数据为分析对象。如图7风速的变化范围为31LMS；期间由于能量管理系统对风机进行了限功率运行风力发电机的出力在1255KW之间波动，如图8所示；PCS充放电功率如图9所示，其中大于零的部分为发电功率，小于零的部分为充电功率；海水淡化系统用电如图L0所示，其用电功率在5560KW之间波动，海水淡化的产水量如图L1所示，产水量在45“5TH之间波动。从以上图标中分析，系统在能量管理系统统一调度下风力发电机和PCS相互作用，使系统发电和用电功率相互匹配，海水淡化系统产水量稳定。N八R、一F一一V、一A，LS，L，L72L2S荆III，LL蚺L57T，I77LILLS，|7L姒I图7风速变化三匡一TSLT，2I2I，L7414G；，I，ALIT；I|OTI据图8风力发电机组功率输出A，ILI，”2L2矜L，41|韩LI，L，“II玉触T霉102图9PCS输出功率L，蝣“拈2誊抟“3“I4,1峙S3S76,1S错对“RLL鹞L妻|”眦L。5图10海水淡化装置用电功率4结束语本文设计了一套基于微电网技术的风电海水淡化系统，其中风力发电机组为系统主电源，配合以由PCS、BMS和电池组构成的储能装置，为海水淡化装置供电。系统运行过程中，能量管理系统对风力发电机组下达限功率运行指令，使风力发电机组所发电量大致与负载功率匹配，储能系统进一步对风力发电机输出的电能进行平抑，从而使系统输出稳定的交流电，为负载使用。整套系统运行稳定，维护简单，具有较高的实用价值。L，LI，2IITS勰L|I11II4S，辩I7L尊秘”LL摹雌L，10,10S图L1海水淡化装置产水速率参考文献1】刘文，杨慧霞，祝斌微电网关键技术研究综述【J】电力系统保护与控制，2012，4014152155【2】杨新法，苏剑，吕志鹏，刘海涛，李蕊微电网技术综述J中国电机工程学报，2014157703】王成山，武震，李鹏微电网关键技术研究J】电工技术学报，2014211244武星，殷晓刚，宋昕，王景中国微电网技术研究及应用现状J】高压电器，2013，4991421495】张伟，武耀勇离网型风力发电和海水淡化联合技术配电方案J】电力建设，201457983【6】6赵敬恩基于风能利用的海水淡化技术途径研究【D】中国科学院研究生院工程物理研究所，2013下转第101页TIM50403020L0仪器仪表与检测技术INSTRUMENTATIONANDMEASURMENT自动化技术与应用2016年第35卷第1期00050OL0I5025030MILL图4划痕的检测曲线6结束语采用机器人视觉和白光共焦光学测量的方法，设计了一种用于对反应堆压力容器密封面进行表面检查的并联机器人，实现了对划痕的自动识别和测量。实验表明，它可以测量约0IMM宽度和002MM深度的划痕，为反应堆压力容器密封面的维护提供了准确信息。参考文献1】郑连钢，张丽屏，杨宇，藏峰刚反应堆压力容器的密封分析技术J】核动力工程，2009，3462】张卫，张俊杰基于机器视觉的钢板表面缺陷检测系统J山西冶金，2011，451533】CHUNBS，KIMK，GWEONDTHREEDIMENTIONALSURFACEPROFILEMEASUREMENTUSINGABEAMSCANNINGCHROMATICCONFOCALMICROSCOLJRERIEWOFSCIENTIFICINSTRUMENTS，2009，7807370673712【4】AHMEDA，HAZEMM，HESHAME，ETALETA1AUTOMATEDVISIONSYSTEMFORLOCAZINGSTRUTURALDEFECTSINTEXTILEFABRICSJPATTERNRECOGNITIONLETTERS，2005，26L43514435】林晓敏，桂婷，胡同森基于重心的一种灰度图像边缘检测算法J计算机系统应用，2010，1912235237【6】夏平，刘馨琼，向学军等基于多尺度形态学梯度的医学图像边缘检测J】计算机工程与设计，2008，294888890作者简介张涛1982，男，硕士，工程师，研究方向核电厂仪表与控制上接第89页7】刘宇小型风力发电系统的研究和设计D中南大学，20138】王鹤含多种分布式电源的微电网运行控制研究D】华北电力大学，20149】TAKANOH，ZHANGPENG，MURARAJ，HASHIGUCHIH，G0DAT，IIZAKAT，NAKANISHIYADETERMINATIONMETHODFORTHEOPTIMALOPERATIONOFCONT