基于微电网技术的风电海水淡化系统设计

唐守志

摘 要：我国海岸线绵长，这种地理状况使得我国拥有丰富的海洋资源。在这样的背景下，为了进一步促进我国水资源的高效利用，满足社会生产、生活的用水需求，相关部门要加强对微电网技术的运用，继而以此为基础构建风电海水淡化系统。该系统是借助风能生产淡水的，所以，它的应用能进一步促进相关经济效益和社会效益的提高。

关键词：微电网技术；风电；海水淡化；系统设计

中图分类号：TM614 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.116

尽管我国幅员辽阔，但淡水资源较为稀缺。在这样的背景下，需要相关部门加大海洋水源的利用率，借助高新技术进行海水淡化作业，以此满足社会生产、生活对于水资源的需求。目前，技术人员加强了对微电网技术的运用，继而实现对风能、太阳能等新能源的运用，促进淡水资源的生产。基于此，笔者简要分析和探讨了基于微电网技术的风电海水淡化系统的构造，并论述了该系统所发挥的作用。

1 风电海水淡化系统构成

在设计和构建风电海水淡化系统的过程中，相关技术人员使用的设备主要有直驱永磁式风力发电机组和储能装置。事实上，通过对诸类设备的运用和连接，能够进一步促进微电网供电系统的构建，继而以此为基础向海水淡化装置供电。据悉，在该系统运行的过程中，每日能够生产淡水资源100 t，而柴油发电机组的额定功率为70 kW。此外，在该系统运行的过程中，主要是借助能量管理系统进行统一管理，确保系统能够在无人值守的状态下运行，以获得相应的效益。风电海水淡化系统的构成如图1所示。

目前，微电网风能海水淡化系统主要有3种运行模式，即风力发电机组+储模装置模式、储能装置单独供电模式和柴油机单独供电模式。

在风力发电机组+储模装置模式下运行微电网风能海水淡化系统，需要启动储能装置，以此建立电压，随后借助风力发电机组进行并网处理，最后启动海水淡化负荷。在这种模式下，整个系统主要利用以风力发电机组为主的电源进行运转。

此外，在储能装置单独供电模式下运行系统，由储能装置单独保障海水淡化负荷供电系统的运行。在系统运行的过程中，采用这种模式，确保储能装置电池组电量低于设定值时，能够使系统停机。在借助柴油机单独供电模式进行相关作业的过程中，由柴油发电机组启动为储能装置的电池充电，当电池电量达到要求后，即切出此模式。

1.1 风力发电机组

依据实际工程建设需要，相关部门使用了机舱中心高度为35 m的风力发电机组执行相关工作。通过测量、统计垫底的风速可知，35 m处的年平均风速为2～7 m/s，风能的年利用小时数高达6 089 h。此外，由风力发电机组的功率曲线可知，当风速为5～10 m/s时，单台风力发电机组的输出功率为5～60 kW。基于此，工作人员可以知道，在实际操作过程中，采用2台风机作业能够进一步满足系统功率的要求。

1.2 储能装置

据悉，该储能装置主要由电池组、双向变流器和电池管理系统3个部分组成。其中，双向变流器的运行主要有2种模式，即并网运行模式和离网运行模式。在作业过程中，并网运行模式能够有效进行系统的并网充电和放电状态的开展，而离网运行模式则能够呈现独立逆变状态。此外，作为储能系统的重要储能原件，电池组在运行的过程中能够有效调节双向变流器，继而将微电网中多余的电能存储在电池组内，也可以将电池组内的电能释放到微电网中。在电池管理系统运行的过程中，则可以通过对电池温度等信息的采集和计算，确保主控制系统的高效运行。

1.3 海水淡化装置

海水淡化装置的工艺流程如图2所示。

为了确保海水淡化作业的有效开展，需要技术人员在实际 流程。

1.4 能量管理系统

作为基于微电网技术的风电海水淡化系统设计中的核心，能量管理系统的运行能够进一步促进整个系统的高效运行。据悉，在构建该系统的过程中，硬件主要采用3层架构进行相关作业，其分别是就地设备控制器层、通讯层和能量管理层。一般情况下，在就地设备控制器层运行的过程中，它能够管理和操作系统子设备的主控制系统；而在通讯层运行的过程中，它主要负责各子设备的主控制；系统与能量管理层则能够实现各类数据的传输以及分析、处理作业。

2 系统运行结果分析

在进行系统运行结果分析作业的过程中，技术人员选取电网风能海水淡化系统开展具体的作业。为了确保分析的准确性和科学性，技术人员需要在系统连续运行5 h的过程中，以3 min的时间间隔采集和分析数据。

通过对数据的分析可知，在能量管理系统的统一调度下，以及风力发电机与PCS的相互作用下，能够使系统发电与用电功率相互匹配，进而稳定海水淡化系统的产水量。

3 結束语

本文主要设计基于微电网技术的风电海水淡化系统。在构建该系统的过程中，借助风力发电机组为系统提供主电源，而PCS、BMS和电池组在运行的过程中则能够为系统储能，为海水淡化装置供电。本文主要分析了风电海水淡化系统的构成（风力发电机组、储能装置、海水淡化装置、能量管理系统），并分析了系统运行结果。笔者认为，随着相关措施的落实，我国的风电海水淡化系统必将取得长足的发展，并以此为基础促进整套系统的稳定运行，从而创造更好的社会效益和经济效益。

参考文献

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[2]付超，廖仰凯，樊世通，等.风储海水淡化孤立微电网运行与控制实时仿真试验研究[J].电力系统保护与控制，2015（14）.

[3]刘青，樊世通，付超，等.考虑不同蓄电池SOC状态的风/储/海水淡化孤立微电网能量管理系统设计[J].高电压技术，2015（07）.

〔编辑：白洁〕