申请日2017.08.18
公开(公告)日2017.11.21
IPC分类号H02J7/35; H02J3/38; H02J9/06; C02F1/44
摘要
本发明公开了一种光伏电与市电协同供电的双膜法再生水处理系统，包括分布式光伏矩阵、智能控制系统、光伏储能系统、低压配电系统、双膜法再生水处理系统和光伏冲洗装置;智能控制系统控制分布式光伏矩阵产生的光伏电输送至低压配电系统以及存储至光伏储能系统，市电同时并入低压配电系统，智能控制系统控制低压配电系统为双膜法再生水处理系统的用电设备供应光伏电和/或市电;智能控制系统控制光伏冲洗装置抽取双膜法再生水处理系统的清水池中的水冲洗光伏组件。本发明还公开了一种供电方法，本发明最大限度地利用光伏电供电，并将处理后的污水进行二次利用，保证光伏发电的发电效率，整个系统由智能控制系统控制，操作简便、运行高效。
权利要求书
1.一种光伏电与市电协同供电的双膜法再生水处理系统，其特征在于，包括分布式光伏矩阵(1)、智能控制系统(2)、光伏储能系统(3)、低压配电系统(4)、双膜法再生水处理系统(5)和光伏冲洗装置(6);
分布式光伏矩阵分别与智能控制系统、光伏储能系统和低压配电系统连接，光伏储能系统与智能控制系统连接，由智能控制系统控制启闭，智能控制系统控制分布式光伏矩阵产生的光伏电输送至低压配电系统，或者，一部分输送至低压配电系统，一部分存储至光伏储能系统;
低压配电系统与双膜法再生水处理系统的用电设备、智能控制系统、市电系统连接，智能控制系统控制低压配电系统为双膜法再生水处理系统的用电设备供应光伏电和/或市电;
光伏储能系统与市电系统和/或低压配电系统连接，将储存的光伏电并入市电系统和/或低压配电系统;
双膜法再生水处理系统包括微滤系统、反渗透系统以及与反渗透系统连接的清水池;
光伏冲洗装置与双膜法再生水处理系统中的清水池及分布式光伏矩阵连接，光伏冲洗装置与智能控制系统连接，由智能控制系统控制启闭，实现对分布式光伏矩阵的冲洗。
2.根据权利要求1所述的光伏电与市电协同供电的双膜法再生水处理系统，其特征在于，分布式光伏矩阵中的光伏组件(11)铺设在双膜法再生水处理系统的现场，包括屋顶、墙面、草坪、空地、双膜法再生水处理系统的设备单元上方空间中的一个或多个区域，空地包括设备单元之间的空地。
3.根据权利要求2所述的光伏电与市电协同供电的双膜法再生水处理系统，其特征在于，铺设在屋顶的光伏组件与水平方向的夹角为17度，和/或，铺设在草坪或空地上的光伏组件与水平方向的夹角为32度。
4.根据权利要求1所述的光伏电与市电协同供电的双膜法再生水处理系统，其特征在于，分布式光伏矩阵包括光伏组件、与光伏组件连接的汇流箱、与汇流箱连接的第一逆变器，汇流箱与第一逆变器均与智能控制系统连接，第一逆变器还与低压配电系统连接。
5.根据权利要求4所述的光伏电与市电协同供电的双膜法污水处理系统，其特征在于，光伏储能系统包括充电器、与充电器连接的第二逆变器以及与第二逆变器连接的电池组，充电器还与第一逆变器以及智能控制系统连接，第二逆变器还与低压配电系统以及市电系统相连，智能控制系统控制第二逆变器的启闭，电池组还与智能控制系统连接，由智能控制系统控制是否放电。
6.根据权利要求1所述的光伏电与市电协同供电的双膜法再生水处理系统，其特征在于，分布式光伏矩阵上安装有环境监测系统，环境监测系统包括监测支架以及安装在监测支架上的风速传感器、风向传感器、日照辐射表和测温探头，分别用于测量风速、风向、太阳光辐射强度和环境温度，智能控制系统分别与风速传感器、风向传感器、日照辐射表和测温探头连接，获取风速、风向、太阳光辐射强度和环境温度等参数。
7.根据权利要求1所述的光伏电与市电协同供电的双膜法再生水处理系统，其特征在于，光伏冲洗装置包括抽吸泵和水路管线，抽吸泵与双膜法再生水处理系统内的清水池相连用于抽吸清水池中的清水，水路管线的一端与抽吸泵连接，一端固定在分布式光伏矩阵中的光伏组件上方;智能控制系统与抽吸泵连接控制抽吸泵的启停。
8.根据权利要求1所述的光伏电与市电协同供电的双膜法再生水处理系统，其特征在于，智能控制系统包括数据采集器和连接数据采集器的监控系统，监控系统包括依次连接的工控机、工作站和报警器，工控机与数据采集系统连接。
9.根据权利要求1所述的光伏电与市电协同供电的双膜法再生水处理系统，其特征在于，双膜法再生水处理系统包括依次连接的粗格栅、调节池、自清洗过滤器、微滤系统、中间水箱、反渗透系统和清水池;调节池与自清洗过滤器之间的管路上设有提升泵;自清洗过滤器与微滤系统之间设有系统泵;微滤系统与中间水箱以及中间水箱与反渗透系统之间的管路上均设有加药泵;微滤系统与中间水箱之间的管路上还设有反洗泵;中间水箱与反渗透系统之间的管路上还设有增压泵。
10.一种光伏电与市电协同为双膜法再生水处理系统供电的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将分布式光伏矩阵产生的光伏电输送至低压配电系统;
(2)在低压配电系统中同时并入市电，通过智能控制系统监测光伏电的当前发电总功率，来调控低压配电系统向双膜法再生水处理系统的用电设备供应光伏电和/或市电;
当光伏电的当前发电总功率大于或等于用电设备的总负荷时，智能控制系统选择光伏电为用电设备供电;过剩的光伏电在智能控制系统的调控下储存至光伏储能系统，光伏储能系统中储存的光伏电全部或部分并入市电系统中，或者全部或部分并入低压配电系统;
当光伏电的当前发电总功率小于用电设备的总负荷时，智能控制系统调控市电进行补给;
(3)当光伏电的当前发电总功率下降至其处于稳定状态时的60%及60%以下时，智能控制系统控制光伏冲洗装置抽取双膜法再生水处理系统的清水池中的清水，对分布式光伏矩阵中的光伏组件进行冲洗。
说明书
光伏电与市电供电的双膜法再生水处理系统及供电方法
技术领域
本发明涉及光伏发电、再生水处理系统，尤其涉及一种分布式光伏发电与市电协同供电的双膜法再生水处理系统及供电方法。
背景技术
光伏发电相比于市电，发电过程简单，没有机械转动部件，不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质，无噪声、无污染;但是，光伏发电受光照强度、季节、地区、天气等外界不可控因素影响，不能持续供给稳定的电能，尤其是在夜间，光伏阵列会停止接收太阳辐射能，光伏发电项目的调控步骤繁琐复杂。光伏发电项目在运行过程中，光伏组件会暴露在外面，会与空气中的粉尘、漂浮物相接触，在光伏组件表面会造成灰尘堆积，阻碍太阳辐射能的收集，造成发电效率降低，而大规模光伏组件的清理不仅会消耗大量水资源，而且费时费力。
传统的污水处理工艺由于工艺和设备的局限性，出水水质较低，仅能达标排放，双膜法(微滤+反渗透)再生水处理系统是膜分离技术的一种，用于污水深度处理，出水能达到很高的品质，可用于绿化、景观用水和工业用水等，促进污水的二次利用。双膜法处理系统在运行过程中，各工艺单元和配套组件会消耗大量的电能，仅将光伏发电与双膜法再生水处理系统相结合，不能维持系统的持续高效运行。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种分布式光伏发电与市电协同供电的双膜法再生水处理系统，最大限度地利用光伏电供电，维持双膜法再生水处理系统的持续高效运行，并用双膜法再生水处理系统处理后产生的清水定期冲洗光伏组件上堆积的灰尘，保证分布式光伏发电的发电效率;本发明还提供一种光伏发电与市电协同为双膜法再生水处理系统供电的方法。
第一方面，本发明提供的光伏发电与市电协同供电的双膜法再生水处理系统，包括分布式光伏矩阵、智能控制系统、光伏储能系统、低压配电系统、双膜法再生水处理系统和光伏冲洗装置;
分布式光伏矩阵分别与智能控制系统、光伏储能系统和低压配电系统连接，光伏储能系统与智能控制系统连接，由智能控制系统控制启闭，智能控制系统控制分布式光伏矩阵产生的光伏电输送至低压配电系统，或者，一部分输送至低压配电系统，一部分存储至光伏储能系统;
低压配电系统与智能控制系统、市电系统、双膜法再生水处理系统的用电设备连接，智能控制系统控制低压配电系统为双膜法再生水处理系统的用电设备供应光伏电和/或市电;
光伏储能系统与市电系统和/或低压配电系统连接，将储存的光伏电并入市电系统和/或低压配电系统;
双膜法再生水处理系统包括微滤系统、反渗透系统以及与反渗透系统连接的清水池;
光伏冲洗装置与双膜法再生水处理系统中的清水池及分布式光伏矩阵连接，光伏冲洗装置与智能控制系统连接，由智能控制系统控制启闭，实现对分布式光伏矩阵的冲洗。
在上述技术方案中，分布式光伏矩阵产生的光伏电与市电同时并入低压配电系统中，智能控制系统根据光伏电发电量的多少来调控低压配电系统向双膜法再生水处理系统的用电设备供光伏电或市电;当分布式光伏矩阵的光伏电发电量足够为双膜法再生水处理系统的用电设备提供用电时，光伏电输送至低压配电系统，智能控制系统选择光伏电为双膜法再生水处理系统的用电设备供电;当分布式光伏矩阵的光伏电发电量过剩时，光伏储能系统在智能控制系统的调控下开启，用于储存过剩光伏电，储存的过剩光伏电可以并入市电系统或低压配电系统;当分布式光伏矩阵的光伏电发电量不足以维持双膜法再生水处理系统的正常运转时，智能控制系统调控市电进行补给;智能控制系统监测光伏电发电量的变化，当光伏电发电量下降至一定程度时，控制光伏冲洗装置抽取双膜法再生水处理系统中清水池中的水，对光伏组件进行冲洗。
在上述技术方案中，优选地，分布式光伏矩阵中的光伏组件铺设在双膜法再生水处理系统的现场，包括屋顶、墙面、草坪、空地、双膜法再生水处理系统上方空间中的一个或多个区域，空地包括设备单元之间的空地。这种铺设方式可以最大限定地利用厂区面积，更多地接收太阳能的辐射能量。
优选地，铺设在屋顶的光伏组件与水平方向的夹角为17度，和/或，铺设在草坪或空地上的光伏组件与水平方向的夹角为32度。这两个夹角可以保证铺设在相应位置的光伏组件在全年都可以收集较多的太阳能。
在上述任一技术方案的基础上，优选地，分布式光伏矩阵包括光伏组件、与光伏组件连接的汇流箱、与汇流箱连接的第一逆变器，汇流箱与第一逆变器均与智能控制系统连接，第一逆变器与低压配电系统连接。分布式光伏矩阵产生的直流型光伏电经第一逆变器转化成交流光伏电，交流光伏电输送至低压配电系统后，可以直接为用电设备供电，即发即用，省去了储能过程以及长距离输电过程，同时节能环保，使用清洁绿色能源，缓解了市政供电压力，可以最大化的利用太阳能能源。
优选地，光伏储能系统包括充电器、与充电器连接的第二逆变器以及与第二逆变器连接的电池组，充电器与第一逆变器以及智能控制系统连接，第二逆变器还与智能控制系统、低压配电系统以及市电系统相连，智能控制系统控制第二逆变器的启闭，电池组还与智能控制系统连接，由智能控制系统控制是否放电。光伏储能系统用于存储分布式光伏矩阵为双膜法再生水处理系统供电后过剩的电能，光伏电过剩时，智能控制系统控制充电器开启，过剩的交流电经充电器、第二逆变器转化为直流电储存至电池组中，电池组中的直流电经第二逆变器可转化为交流电，转化后的交流电可并入市电系统，或并入低压配电系统，为双膜法再生水处理系统的用电设备、厂区的用电设备供电，还可用于上网。
在上述任一技术方案的基础上，优选地，分布式光伏矩阵上设有环境监测系统，环境监测系统包括监测支架以及安装在监测支架上的风速传感器、风向传感器、日照辐射表和测温探头，分别用于测量风速、风向、太阳光辐射强度和环境温度，智能控制系统与风速传感器、风向传感器、日照辐射表和测温探头连接，获取风速、风向、太阳光辐射强度和环境温度的参数。
在上述任一技术方案的基础上，优选地，光伏冲洗装置包括抽吸泵和水路管线，抽吸泵与双膜法再生水处理系统内的清水池相连用于抽吸清水池中的清水，水路管线的一端与抽吸泵连接，一端固定在分布式光伏矩阵中的光伏组件上方;智能控制系统与抽吸泵连接控制抽吸泵的启停。
在上述任一技术方案的基础上，优选地，智能控制系统包括数据采集器和连接数据采集器的监控系统。监控系统包括依次连接的工控机、工作站和报警器，工控机、工作站和报警器均放置在中控室内，工控机与数据采集器连接，数据采集器将采集到的数据传输至工控机，工控机与工作站连接，工控机将重要数据导入到工作站并在工作站的显示屏上显示，对重要数据进行实时监控，同时在工作站上设置报警值范围，当重要数据的值高于或低于预设的报警值时，报警器开启，当数据值在正常范围内时，报警器关闭。
低压配电系统包括与分布式光伏矩阵连接的变压器、与变压器及市电线路连接的电路调节器。光伏电通过变压器转变成与市电一致的电压，并经电路调节器调节选择性地为用电设备供电。
在上述任一技术方案的基础上，优选地，双膜法再生水处理系统包括依次连接的粗格栅、调节池、自清洗过滤器、微滤系统、中间水箱、反渗透系统和清水池;调节池与自清洗过滤器之间的管路上设有提升泵;自清洗过滤器与微滤系统之间设有系统泵;微滤系统与中间水箱以及中间水箱与反渗透系统之间的管路上设有均设有加药泵;微滤系统与中间水箱之间的管路上还设有反吸泵;中间水箱与反渗透系统之间的管路上还设有增压泵。
第二方面，本发明提供一种光伏发电与市电协同为双膜法再生水处理系统供电的方法，其包括以下步骤：
(1)将分布式光伏矩阵产生的光伏电输送至低压配电系统;
(2)在低压配电系统中同时并入市电，通过智能控制系统监测光伏电的当前发电总功率，来调控低压配电系统向双膜法再生水处理系统的用电设备供应光伏电和/或市电;
当光伏电的当前发电总功率大于或等于用电设备的总负荷时，智能控制系统选择光伏电为用电设备供电;过剩的光伏电在智能控制系统的调控下储存至光伏储能系统，光伏储能系统中储存的光伏电全部或部分并入市电系统中，或者全部或部分并入低压配电系统;
当光伏电的当前发电总功率小于用电设备的总负荷时，智能控制系统调控市电进行补给;
(3)当光伏电的当前发电总功率下降至其处于稳定状态时的60%及60%以下时，智能控制系统控制光伏冲洗装置抽取双膜法再生水处理系统的清水池中的清水，对分布式光伏矩阵中的光伏组件进行冲洗。
优选地，光伏组件的铺设方式同前述铺设方式。
上述各技术方案均可实现以下有益效果：1.光伏发电与市电协同供电，降低光伏发电不足时对用电设备的高效运行带来的不利影响，本发明中的光伏电即发即用，实现节能环保的目的;2.用双膜法再生水处理系统的清水池中的水冲洗光伏组件上的积尘，一方面提高光伏组件的发电效率，一方面促进污水的二次利用;3.整个系统采用智能控制，操作更方便、运行更高效，智能控制系统可以实现对光伏发电的集中监控，可以根据光伏电的发电量的情况，控制光伏电为用电设备供电，或同时控制光伏电和市电为用电设备供电，并且根据发电量的多少对光伏储能系统进行调控，过剩的光伏电经智能控制系统的调控存储在光伏储能系统中，过剩的光伏电可以并入市电系统或低压配电系统，最大限度地利用光伏电，减少浪费。