风电孤网海水淡化系统

摘要

本发明提供了一种风电孤网海水淡化系统，属于风力发电和海水淡化处理领域。该系统包括：以风力发电为主电源的微电网子系统；与所述微电网子系统连接、利用所述风力发电机产生的电能对海水进行淡化处理的海水淡化子系统，所述海水淡化子系统包括有至少一个反渗透装置和至少一个电渗析装置；检测所述反渗透装置的产水水质的控制子系统。本发明的风电孤网海水淡化系统设计方法将电源、负荷分级设置，能够有效适应风电电源的波动性和间歇性，实现系统大范围连续变负荷精细化运行、最大可能地利用风能、减少反渗透装置启停次数，延长系统设备使用寿命。

权利要求

1.一种风电孤网海水淡化系统，其特征在于，包括：

以风力发电为主电源的微电网子系统，包括有至少一台将风能转化为电能的风力发电机；

与所述微电网子系统连接、利用所述风力发电机产生的电能对海水进行淡化处理的海水淡化子系统，所述海水淡化子系统包括有至少一个反渗透装置和至少一个电渗析装置，所述反渗透装置的输入端接收经过预处理的海水，输出端分别与淡水水箱和苦咸水水箱连接，所述电渗析装置的输入端与苦咸水水箱连接，输出端与淡水水箱连接；

检测所述反渗透装置的产水水质的控制子系统，包括有设置在反渗透装置的输出端的在线水质检测设备，在所述反渗透装置产水水质低于预设的指标时，切断所述反渗透装置的产水与淡水水箱的连接，将所述反渗透装置的产水与苦咸水水箱连接。

2.根据权利要求1所述的风电孤网海水淡化系统，其特征在于，所述系统还包括：实时进行风能预测的风能预测模块；

能量管理模块；

所述风能预测模块和能量管理模块以通讯方式连接，所述能量管理模块根据所述风能预测模块给出的近期风能预期目标值选择匹配的预设工作点。

3.根据权利要求2所述的风电孤网海水淡化系统，其特征在于，所述电渗析装置根据所述能量管理模块的指令对所述苦咸水水箱中的水进行处理，将经所述电渗析装置处理后的水导入所述淡水水箱。

4.根据权利要求1所述的风电孤网海水淡化系统，其特征在于，所述反渗透装置由高压泵、多个独立反渗透膜组件及能量回收模块构成，所述高压泵的电动机通过变频器和变压器与所述微电网子系统的母线连接。

5.根据权利要求2所述的风电孤网海水淡化系统，其特征在于，所述能量管理模块根据所述反渗透装置的当前运行设备的额定负荷能力和所述能量管理模块给出的工作点负荷目标间的差值来确定优先进行高压泵变频调节的反渗透膜组件的出力或依据目标工作点要求启动/停止对应的反渗透膜组件；

所述控制子系统包括：

接受所述能量管理模块的指令，对所述反渗透装置进行高压泵变频调节或启动/停止对应的反渗透膜组件的控制模块。

6.根据权利要求1所述的风电孤网海水淡化系统，其特征在于，所述电渗析装置通过变频器和变压器与所述微电网子系统的母线连接。

7.根据权利要求1所述的风电孤网海水淡化系统，其特征在于，所述控制子系统包括：在所述风力发电机产生的电量在第一预设范围内波动时，调节所述电渗析装置的工作电压的第一控制模块。

8.根据权利要求1所述的风电孤网海水淡化系统，其特征在于，进一步地，所述系统还包括：对海水进行预处理的预处理子系统，所述预处理包括但不限于去除悬浮物、颗粒、细菌、病毒、胶体、大分子有机物，所述反渗透装置的输入端与所述预处理子系统的输出端连接。

9.根据权利要求2所述的风电孤网海水淡化系统，其特征在于，所述微电网子系统还包括：储能装置，用于在所述风力发电机产生的电量低于第二预设值时，将储能电池的直流电能经逆变器后为所述海水淡化子系统供电；

所述控制子系统包括：

在所述风力发电机产生的电量低于第二预设值时，控制所述储能装置为所述海水淡化子系统供电或当所述储能装置所储存的电量低于第三预设值时，接受能量管理模块指令对储能电池进行充电的第二控制模块。

10.根据权利要求9所述的风电孤网海水淡化系统，其特征在于，所述微电网子系统还包括：柴油发电机装置，用于在所述风力发电机全部停运后再次启动时，或海水淡化子系统停机过程中储能装置不可用时，启动柴油发电机维持微电网子系统的电压，向负载提供电能；

所述控制子系统包括：

控制所述柴油发电机启停和维持所述微电网子系统的电压的第三控制模块。

11.根据权利要求1所述的风电孤网海水淡化系统，其特征在于，所述微电网子系统还包括：卸荷装置，用于在所述风力发电机产生的电量瞬间高于第四预设值时，消耗掉所述风力发电机产生的部分电能；

所述控制子系统包括：

在所述风力发电机产生的电量瞬间高于第四预设值时，控制所述卸荷装置消耗掉所述风力发电机产生的部分电能的第四控制模块。

12.根据权利要求1所述的风电孤网海水淡化系统，其特征在于，所述海水淡化子系统还包括：与所述反渗透装置的输出端连接、接收所述反渗透装置输出的浓盐水的浓水水箱；

与所述浓水水箱连接的至少一个制盐电渗析装置，作为所述海水淡化子系统中的可调负荷对所述浓水水箱中的浓盐水进行处理获得盐类物质。

说明书

风电孤网海水淡化系统

技术领域

[0001] 本发明涉及风力发电和海水淡化处理领域，特别是指一种风电孤网海水淡化系统。

背景技术

[0002] 淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一，是一切生命之源。很多偏远地区、海岛淡水资源天然匮乏，只能利用苦咸水或海水经过淡化处理获取淡水。

[0003] 多数成熟的淡化处理技术依赖电能驱动。偏远地区或海岛无法引入公共电网或引入公共电网成本太高。而采用柴油发电不仅成本高，油料运输还非常困难，维护工作量大，可靠性差，对环境并不友好。因此，风力发电就成为替代常规能源发电的重要方式之一。另一方面，随着风力发电技术的逐渐成熟与应用经验的不断积累，风力发电的应用方式也逐步拓宽，其与高耗能的海水淡化系统技术相结合，将规模化风电场电量就地消纳、减少弃风、缓解并入大电网产生的冲击等将创造更大的价值。

[0004] 目前，以风电海水淡化系统动力设备与公共电网的连接关系来分，主要分为非并网型和孤网型两种类型。

[0005] 其中，非并网海水淡化系统以公共电网作为海水淡化系统的后备电源，其对海水淡化系统侧的技术要求接近于其传统技术。

[0006] 对于风电孤网海水淡化系统，由于风电电源的波动性和间歇性，海水淡化系统需要具备大范围变负荷的特性。现有的风电孤网海水淡化系统实现负荷可调的技术方案主要有：（1）海水淡化系统由若干独立单元构成，系统运行出力调整通过启动/停止独立单元来实现（；2）海水淡化系统由多支可独立启动/停止的膜组件构成，同时，每个膜组件浓水出口处安装有可调节电动阀。海水淡化系统通过泵变频与可调节电动阀协调配合使海水淡化系统在负载功率变化时，各膜组件的压力保持稳定，从而保证海水淡化系统设备的寿命。

[0007] 上述技术方案中，仅通过独立单元或膜组件的启停来调整系统出力是一种很粗放的方案。一方面，海水淡化系统的功率需求不连续，还严重依赖电源侧储能环节等协调控制来实时维持系统发电与用电量平衡；另一方面，独立单元或膜组件频繁启停、冲洗等过程中的不达标产水形成电能浪费、影响设备寿命。同时，由于受膜组件自身工艺特性最小流量的限制等约束了系统大范围变负荷运行的能力。

发明内容

[0008] 本发明要解决的技术问题是提供一种风电孤网海水淡化系统，能够克服风电电源的波动性和间歇性，实现系统内大范围变负荷运行、最大可能地利用风能、减少反渗透装置启停次数，延长系统设备使用寿命。

[0009] 为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

[0010] 一方面，提供一种风电孤网海水淡化系统，包括：

[0011] 以风力发电为主电源的微电网子系统，包括有至少一台将风能转化为电能的风力发电机；

[0012] 与所述微电网子系统连接、利用所述风力发电机产生的电能对海水进行淡化处理的海水淡化子系统，所述海水淡化子系统包括有至少一个反渗透装置和至少一个电渗析装置，所述反渗透装置的输入端接收经过预处理的海水，输出端分别与淡水水箱和苦咸水水箱连接，所述电渗析装置的输入端与苦咸水水箱连接，输出端与淡水水箱连接；

[0013] 检测所述反渗透装置的产水水质的控制子系统，在所述反渗透装置产水水质低于预设的指标时，切断所述反渗透装置的产水与淡水水箱的连接，将所述反渗透装置的产水与苦咸水水箱连接。

[0014] 进一步地，所述风电孤网海水淡化系统还包括：

[0015] 实时进行风能预测的风能预测模块；

[0016] 能量管理模块；

[0017] 所述风能预测模块和能量管理模块以通讯方式连接，所述能量管理模块根据所述风能预测模块给出的近期风能预期目标值选择匹配的预设工作点。

[0018] 进一步地，所述电渗析装置根据所述能量管理模块的指令对所述苦咸水水箱中的水进行处理，将经所述电渗析装置处理后的水导入所述淡水水箱。

[0019] 进一步地，所述反渗透装置由高压泵、多个独立反渗透膜组件及能量回收模块构成，所述高压泵的电动机通过变频器和变压器与所述微电网子系统的母线连接。

[0020] 所述能量管理模块根据所述反渗透装置的当前运行设备的额定负荷能力和所述能量管理模块给出的工作点负荷目标间的差值来确定优先进行高压泵变频调节的反渗透膜组件的出力或依据目标工作点要求启动/停止对应的反渗透膜组件；

[0021] 所述控制子系统包括：

[0022] 接受所述能量管理模块的指令，对所述反渗透装置进行高压泵变频调节或启动/停止对应的反渗透膜组件的控制模块。

[0023] 所述电渗析装置通过变频器和变压器与所述微电网子系统的母线连接。

[0024] 所述控制子系统包括：

[0025] 在所述风力发电机产生的电量在第一预设范围内波动时，调节所述电渗析装置的工作电压的第一控制模块。

[0026] 进一步地，所述系统还包括：

[0027] 对海水进行预处理的预处理子系统，所述预处理包括但不限于去除悬浮物、颗粒、细菌、病毒、胶体、大分子有机物，所述反渗透装置的输入端与所述预处理子系统的输出端连接。

[0028] 进一步地，所述微电网子系统还包括：

[0029] 储能装置，用于在所述风力发电机产生的电量低于第二预设值时，将储能电池的直流电能经逆变器后为所述海水淡化子系统供电；

[0030] 所述控制子系统包括：

[0031] 在所述风力发电机产生的电量低于第二预设值时，控制所述储能装置为所述海水淡化子系统供电或当所述储能装置所储存的电量低于第三预设值时，接受能量管理模块指令对储能电池进行充电的第二控制模块。

[0032] 进一步地，所述微电网子系统还包括：

[0033] 柴油发电机装置，用于在所述风力发电机全部停运后再次启动时，或海水淡化子系统停机过程中储能装置不可用时，启动柴油发电机维持微电网子系统的电压，向负载提供电能；

[0034] 所述控制子系统包括：

[0035] 控制所述柴油发电机启停和维持所述微电网子系统的电压的第三控制模块。

[0036] 进一步地，所述微电网子系统还包括：

[0037] 卸荷装置，用于在所述风力发电机产生的电量瞬间高于第四预设值时，消耗掉所述风力发电机产生的部分电能；

[0038] 所述控制子系统包括：

[0039] 在所述风力发电机产生的电量瞬间高于第四预设值时，控制所述卸荷装置消耗掉所述风力发电机产生的部分电能的第四控制模块。

[0040] 进一步地，所述海水淡化子系统还包括：

[0041] 与所述反渗透装置的输出端连接、接收所述反渗透装置输出的浓盐水的浓水水箱；

[0042] 与所述浓水水箱连接的至少一个制盐电渗析装置，作为所述海水淡化子系统中的可调负荷对所述浓水水箱中的浓盐水进行处理获得盐类物质。

[0043] 本发明的实施例具有以下有益效果：

[0044] 上述方案中，在反渗透装置输出的水体水质不达标时，控制子系统将切断反渗透装置的输出端与淡水水箱的连接，将反渗透装置输出的水体导入苦咸水水箱。利用电渗析装置对苦咸水水箱中的水体进行处理，经电渗析装置处理后的水导入淡水水箱。本发明的技术方案中将不达标水体储存并再处理避免了浪费，同时以电渗析装置作为系统内可调负载，能够克服风电电源的波动性，减少启停反渗透装置次数，延长系统设备使用寿命，实现系统大范围变负荷运行、最大可能地利用风能。

附图说明

[0045] 图1为本发明实施例风电孤网海水淡化系统的微电网子系统的连接示意图；

[0046] 图2为本发明实施例海水淡化子系统的结构示意图；

[0047] 图3为本发明另一实施例海水淡化子系统的结构示意图。

[0048] 附图标记：

[0049] 1-风力发电机、2-柴油发电机装置、3-卸荷装置、4-储能变压器、5-双向逆变器、6-储能电池组、7-反渗透装置变压器、8-变频器、9-高压泵、10-电渗析装置变压器、11-变频器、12-电渗析单元、13-制盐电渗析装置变压器、14-逆变器、15-制盐电渗析单元、16-微电网母线、17-控制子系统、18-预处理子系统、19-反渗透装置、20、三通调节阀、21-淡水水箱、22-苦咸水水箱、23-浓水水箱、24-风能预测模块

具体实施方式

[0050] 为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

[0051] 本发明的实施例提供一种风电孤网海水淡化系统，能够克服风电电源的波动性和间歇性，实现系统大范围变负荷运行、最大可能地利用风能、延长系统设备使用寿命。

[0052] 本发明的风电孤网海水淡化系统包括：

[0053] 以风力发电为主电源的微电网子系统，包括有至少一台将风能转化为电能的风力发电机；

[0054] 与所述微电网子系统连接、利用所述风力发电机产生的电能对海水进行淡化处理的海水淡化子系统，所述海水淡化子系统包括有至少一个反渗透装置和至少一个电渗析装置，所述反渗透装置的输入端接收经过预处理的海水，输出端分别与淡水水箱和苦咸水水箱连接，所述电渗析装置的输入端与苦咸水水箱连接，输出端与淡水水箱连接；

[0055] 检测所述反渗透装置的产水水质的控制子系统，在所述反渗透装置产水水质低于预设的指标时，切断所述反渗透装置的产水与淡水水箱的连接，将所述反渗透装置的产水与苦咸水水箱连接。

[0056] 进一步地，所述风电孤网海水淡化系统还包括：

[0057] 实时进行风能预测的风能预测模块；

[0058] 能量管理模块；

[0059] 所述风能预测模块和能量管理模块以通讯方式连接，所述能量管理模块根据所述风能预测模块给出的近期风能预期目标值选择匹配的预设工作点。

[0060] 所述电渗析装置根据所述能量管理模块的指令对所述苦咸水水箱中的水进行处理，将经所述电渗析装置处理后的水导入所述淡水水箱。

[0061] 本发明的实施例，在反渗透装置输出的水体水质不达标时，控制子系统将切断反渗透装置的输出端与淡水水箱的连接，将反渗透装置输出的水体导入苦咸水水箱。利用电渗析装置对苦咸水水箱中的水体进行处理，经电渗析装置处理后的水导入淡水水箱。本发明的技术方案中将不达标水体储存并再处理避免了浪费，同时以电渗析装置作为系统内可调负载，能够克服风电电源的波动性和间歇性，减少启停反渗透装置次数，延长系统设备使用寿命，实现系统大范围变负荷运行、最大可能地利用风能。

[0062] 进一步地，所述反渗透装置由高压泵、多个独立反渗透膜组件及能量回收模块构成，所述高压泵的电动机通过变频器和变压器与所述微电网子系统的母线连接。

[0063] 进一步地，所述能量管理模块根据所述反渗透装置的当前运行设备的额定负荷能力和所述能量管理模块给出的工作点负荷目标间的差值来确定优先进行高压泵变频调节的反渗透膜组件出力或依据目标工作点要求启动/停止对应的反渗透膜组件；

[0064] 所述控制子系统包括：接受所述能量管理模块指令，对反渗透装置进行高压泵变频调节或启动/停止对应的反渗透膜组件的控制模块。

[0065] 所述电渗析装置通过变频器和变压器与所述微电网子系统的母线连接。

[0066] 所述控制子系统包括：

[0067] 在所述风力发电机产生的电量在第一预设范围内波动时，调节所述电渗析装置的工作电压的第一控制模块。

[0068] 进一步地，所述系统还包括：

[0069] 对海水进行预处理的预处理子系统，所述预处理包括但不限于去除悬浮物、颗粒、细菌、病毒、胶体、大分子有机物，所述反渗透装置的输入端与所述预处理子系统的输出端连接。

[0070] 进一步地，所述微电网子系统还包括：

[0071] 储能装置，用于在所述风力发电机产生的电量低于第二预设值时，将储能电池的直流电能经逆变器后为所述海水淡化子系统供电；

[0072] 所述控制子系统包括：

[0073] 在所述风力发电机产生的电量低于第二预设值时，控制所述储能装置为所述海水淡化子系统供电或当所述储能装置所储存的电量低于第三预设值时，接受能量管理模块指令对储能电池进行充电的第二控制模块。

[0074] 进一步地，所述微电网子系统还包括：

[0075] 柴油发电机装置，用于在所述风力发电机全部停运后再次启动时，或海水淡化子系统停机过程中储能装置不可用时，启动柴油发电机维持微电网子系统的电压，向负载提供电能；

[0076] 所述控制子系统包括：

[0077] 控制所述柴油发电机启停和维持所述微电网子系统的电压的第三控制模块。

[0078] 进一步地，所述微电网子系统还包括：

[0079] 卸荷装置，用于在所述风力发电机产生的电量瞬间高于第四预设值时，消耗掉所述风力发电机产生的部分电能；

[0080] 所述控制子系统包括：

[0081] 在所述风力发电机产生的电量瞬间高于第四预设值时，控制所述卸荷装置消耗掉所述风力发电机产生的部分电能的第四控制模块。

[0082] 进一步地，所述海水淡化子系统还包括：

[0083] 与所述反渗透装置的输出端连接、接收所述反渗透装置输出的浓盐水的浓水水箱；

[0084] 与所述浓水水箱连接的至少一个制盐电渗析装置，作为所述海水淡化子系统中的可调负荷对所述浓水水箱中的浓盐水进行处理获得盐类物质。

[0085] 下面结合附图对本发明的风电孤网海水淡化系统进行详细介绍：

[0086] 如图1所示，本发明的风电孤网海水淡化系统中，由微电网子系统中的风力发电机1及柴油发电机装置2为微电网提供电能，海水淡化子系统的卸荷装置3为微电网的负荷，储能装置具有双向功能，既作为电源和又作为负载。控制（PLC）子系统17、风能预测模块24为微电网的负荷。海水淡化子系统包括有反渗透装置、电渗析装置，进一步地，海水淡化子系统还可以包括有制盐电渗析装置。

[0087] 其中，储能装置包括有储能电池组6、双向逆变器5和储能变压器4，储能电池组6和双向逆变器5通过储能变压器4与微电网母线16连接。反渗透装置包括有至少一组高压泵9、变频器8和反渗透装置变压器7，高压泵9和对应的变频器8组成一组反渗透组件，多组反渗透组件以并联的方式通过反渗透装置变压器7与微电网母线16连接。电渗析装置包括有电渗析单元12、变频器11和电渗析装置变压器10，电渗析单元12通过变频器11和电渗析装置变压器10与微电网母线16连接。制盐电渗析装置包括有制盐电渗析单元15、逆变器14和制盐电渗析装置变压器13，制盐电渗析单元15通过逆变器14和制盐电渗析装置变压器13与微电网母线16连接。卸荷装置3直接与微电网母线16相连。

[0088] 如图2所示，在海水淡化子系统仅具备海水淡化功能时，海水淡化子系统包括有反渗透装置19和电渗析装置，反渗透装置的输入端与高压泵9连接，经高压泵9加压后的海水进入反渗透装置，反渗透装置的输出端（即淡水出口）通过三通调节阀20分别与淡水水箱21和苦咸水水箱22连接，苦咸水水箱22用于储存反渗透装置启停、淡水冲洗或变负荷过程不达标的产水；在风力发电子系统产生的电能充足时，反渗透装置产生的淡水合格，将导入淡水水箱21；当风力发电子系统产生的电能波动或不足时，反渗透装置产生的淡水不合格，将导入苦咸水水箱22；电渗析单元12的输入端与苦咸水水箱22连接，用于对苦咸水水箱22中的水体进行处理，产生合格的淡水，并将生成的淡水导入淡水水箱21。进一步地，风电孤网海水淡化系统还包括对海水进行预处理的预处理子系统，海水经预处理子系统处理后导入高压泵9，再由高压泵9将海水导入反渗透装置19、其中，在海水输送到预处理子系统后，预处理子系统可以在水中投加杀菌剂（如次氯酸钠）、混凝剂（如聚合氯化铝或三氯化铁）和助凝剂（如聚丙烯酰胺），进行气浮过滤或混凝沉淀和砂滤处理，之后利用超滤设备过滤掉海水中的悬浮物、颗粒、细菌、病毒以及胶体、大分子有机物等。

[0089] 如图3所示，在海水淡化子系统不仅具备海水淡化功能，还具备制盐功能时，海水淡化子系统包括有反渗透装置19、制盐电渗析装置和淡化电渗析装置，反渗透装置的输入端与高压泵9连接，经高压泵9加压后的海水进入反渗透装置，反渗透装置的输出端（即淡水出口）通过三通调节阀20分别与淡水水箱21和苦咸水水箱22连接，苦咸水水箱22用于储存反渗透装置启停、淡水冲洗或变负荷过程不达标的产水；在风力发电子系统产生的电能充足时，反渗透装置产生的淡水合格，将导入淡水水箱21；当风力发电子系统产生的电能波动或不足时，反渗透装置产生的淡水不合格，将导入苦咸水水箱22；电渗析单元12的输入端与苦咸水水箱22连接，用于对苦咸水水箱22中的水体进行处理，产生合格的淡水，并将生成的淡水导入淡水水箱21。制盐电渗析单元15的输入端与浓水水箱23连接，在浓水水箱23中存储经反渗透装置19得到的浓盐水，制盐电渗析单元15对浓盐水进行处理得到精制盐或盐化工的原料。进一步地，风电孤网海水淡化系统还包括对海水进行预处理的预处理子系统，海水经预处理子系统处理后导入高压泵9，再由高压泵9将海水导入反渗透装置19、其中，在海水输送到预处理子系统后，预处理子系统可以在水中投加杀菌剂（如次氯酸钠）、混凝剂（如聚合氯化铝或三氯化铁）和助凝剂（如聚丙烯酰胺），进行气浮过滤或混凝沉淀和砂滤处理，之后利用超滤设备过滤掉海水中的悬浮物、颗粒、细菌、病毒以及胶体、大分子有机物等。

[0090] 其中，风能预测模块用于实时进行风能预测，风能预测模块通过通讯电缆与控制子系统相连。风能预测模块和能量管理模块以通讯方式连接。所述能量管理模块根据所述风能预测模块给出的近期风能预期目标值选择匹配的预设工作点。

[0091] 控制子系统包括有多个测量传感器和测量设备，用于监测风电孤网海水淡化系统中有关设备的状态参数以及系统运行参数等，上述测量传感器和测量设备根据需要与所监测的装置、线路及管路连接。控制子系统还用于对微电网及其负荷、辅助环节等进行能量管理、协调控制、过程监测。具体地，控制子系统可以由PLC控制器实现，并包括人机交互设备等。

[0092] 具体地，控制子系统包括有设置在反渗透装置的输出端的在线水质检测设备，可以对反渗透装置输出的淡水水质进行检测，在所述反渗透装置输出端的水质低于预设的指标时，切断所述反渗透装置的输出端与淡水水箱的连接，将所述反渗透装置的输出端与苦咸水水箱连接；所述电渗析装置对所述苦咸水水箱中的水进行处理，将经所述电渗析装置处理后的水导入淡水水箱。

[0093] 另外，控制子系统可以根据反渗透装置的当前运行设备的额定负荷能力和能量管理模块给出的工作点负荷目标的差值确定优先进行高压泵变频调节的反渗透膜组件或启动/停止对应的反渗透膜组件。控制子系统还可以根据风力发电机产生的电量对电渗析装置进行调节，具体地，在风力发电机产生的电量在第一预设范围内波动时，调节电渗析装置的工作电压；还可以根据风力发电机产生的电量对储能装置进行控制，具体地，在风力发电机产生的电量低于第二预设值时，将储能装置的储能电池组的直流电能经逆变器后为海水淡化子系统供电，在储能装置所储存的电量低于第三预设值时，接受能量管理模块指令对储能电池进行充电；还可以根据风力发电机的运转情况对柴油发电机装置进行控制，在风力发电机全部停运后再次启动时，或海水淡化子系统停机过程中储能装置不可用时，启动柴油发电机维持微电网子系统的电压，向负载提供电能；还可以根据风力发电机产生的电量对卸荷装置进行控制，在风力发电机产生的电量瞬间高于第四预设值时，控制卸荷装置消耗掉风力发电机产生的部分电能。

[0094] 本发明的风电孤网海水淡化系统的工作步骤如下：

[0095] 步骤一：由风力发电机、卸荷装置、储能装置及双向逆变器、柴油发电机等组建起独立微电网架构，并将卸荷装置与微电网母线相连。柴油发电机用于首台风力发电机的启动及储能装置的基础充电。

[0096] 步骤二：各风力发电机通过风机控制器及变频器并入微电网。

[0097] 步骤三：将预处理子系统的动力泵等与反渗透装置的变压器输出线路相连，将高压泵及增压泵连接变频器再与反渗透装置的变压器输出线路相连接。

[0098] 步骤四：将电渗析装置的给水泵、循环泵等与电渗析装置的变压器输出相连，将电渗析单元通过交直流变频器与电渗析装置的变压器相连。

[0099] 步骤五：控制子系统与风能预测模块连接，通过实时监测各装置的状态实现对整个微电网子系统的监测、管理与控制。

[0100] 在整个系统运行中，由风能预测模块给出系统当前期望目标负荷，再由控制子系统综合系统运行及各装置可用状态给出系统负荷调度指令。其中，以反渗透制作为敏感负荷（重要负荷），以电渗析装置为可调负荷。同时，电源侧有风机变桨功率调节，储能装置的充放电，卸荷装置根据系统暂态稳定需要及时启动等实现微电网子系统能量管理与功率平衡。

[0101] 在实际运行中，负荷操作的先后顺序是：先调整电渗析装置出力克服微电网功率的随机波动，其次反渗透装置泵组变频调节，最后是反渗透装置中独立机组或膜组件的启动/停止操作。对应地，电源侧调整顺序为：风机变桨功率操作、储能装置放电。为了延长储能装置储能电池组寿命，电池充电模式应结合风能预测输出有计划地进行，以减少充电次数。卸荷装置和柴油发电机分别作为负荷和电源侧的紧急备用环节。系统中上述各环节装置均配有电气保护回路，以确保装置在各种情况下工作在安全范围内。尤其是，电渗析装置作为双向随机可调负载，与其相连的变频器输出设有过、限电压控制及保护，以使装置工作电流不超过其极限电流。

[0102] 本发明构架了典型的微电网结构，可将大功率并网型风机并入独立微电网，并实现孤网运行。结合系统负荷的分层分级设计与控制，可实现大规模风场电量的就地消纳，缓解风电接入大电网对系统的影响，降低风场弃风率。本发明结合反渗透装置在可得电能多变的情况下产水水质随之变化、及其需要尽量避免负荷冲击、减少频繁启停等内在特性的需求，采取与电渗析装置复合设计，对反渗透装置在负荷波动过程或启停、冲洗过程中产出的不达标产水进一步由电渗析装置处理。这样设计一方面发挥了电渗析装置适合苦咸水淡化以及易于作为可调负荷运行的优势，另一方面，充分利用反渗透装置不达标产水，相当于废物再利用，提高了系统整体能源利用效率。本发明的风电孤网海水淡化系统适于大范围变工况运行，减少了反渗透机组或膜组件的启停次数，减少了微电网子系统储能装置的充放电次数，可大大延长系统设备使用寿命。同时，还可以利用电渗析装置制盐，将进一步增强系统的可操作性、灵活性和能量调度的精细化，尤其适合在风资源、海水条件以及淡水需求等多方面协调一致的条件下开展大型能源资源综合利用与开发一体化系统。

[0103] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。