本申请属于风力发电和海水淡化技术领域，尤其涉及一种液压型风力发电与海水淡化混合系统。
背景技术：
全球可用淡水资源仅占淡水资源总量的0.3％，存量有限，而且随着人口增长、环境恶化等问题，人均淡水资源在不断减少，而海水淡化作为淡水资源来源方式之一，越来越受到世界各国的重视。在海岛和内陆偏远地区，风力资源丰富，但是淡水资源储量少，不足以维持日常的生产生活需要，因此利用海水或内陆苦咸水进行淡化处理获取淡水资源对当地经济和居民生活改善意义重大。
目前海水淡化主要方法有：蒸馏法、反渗透膜法、电渗析法、冷冻法等，但是这些技术依赖电能驱动，需要使用大量的电能，增加电网的负荷。
技术实现要素：
有鉴于此，本申请实施例提供了一种液压型风力发电与海水淡化混合系统，以解决现有技术中海水淡化耗能大的问题。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种液压型风力发电与海水淡化混合系统，包括风力发电单元、海水淡化单元和液压补偿单元；
所述风力发电单元分别与所述海水淡化单元、所述液压补偿单元和电网连接，所述风力发电单元用于将风能转换为电能和液压能，并将产生的电能输送至所述电网、所述海水淡化单元和所述补偿单元，将产生的液压能输送至所述海水淡化单元；
所述海水淡化单元用于利用所述风力发电单元产生的电能和液压能将海水转换为淡水；
所述液压补偿单元与所述海水淡化单元连接，用于利用所述风力发电单元产生的电能生成补偿液压能；在所述风力发电单元为所述海水淡化单元提供的液压能不足时，所述液压补偿单元向所述海水淡化单元提供补偿液压能。
一种可能的实现方式中，所述风力发电单元包括风轮、风速传感器、第一传动轴、第二传动轴、第一定量泵、塔架、第一转速转矩传感器、第二转速转矩传感器、第一低压管路、第一高压管路、第二高压管路、功率控制器、电液比例节流阀、第一流量传感器、第一转速控制器、第一变量马达、发电机和多功能仪表；
所述风轮和所述风速传感器安装在所述塔架的顶端，所述风轮通过所述第一传动轴与所述第一定量泵连接，所述第一转速转矩传感器安装在所述第一传动轴上，所述第一定量泵的进油口通过所述第一低压管路与所述第一变量马达的出油口连接，所述第一定量泵的出油口通过所述第一高压管路与所述电液比例节流阀的进油口连接，所述电液比例节流阀的出油口通过所述第二高压管路与所述第一变量马达的进油口连接，所述第一流量传感器安装在所述第二高压管路上，所述第一变量马达通过所述第二传动轴与发电机连接，所述第二转速转矩传感器安装在所述第二传动轴上，所述第二高压管路和所述第一低压管路均与所述海水淡化单元连接；
所述发电机的电力输出端通过所述多功能仪表与电网连接，所述功率控制器分别与所述第一转速转矩传感器、所述第二转速转矩传感器、风速传感器、多功能仪表和第一变量马达连接，所述第一转速控制器分别与第一流量传感器、所述第一转速转矩传感器、所述第二转速转矩传感器、风速传感器、第一变量马达和所述电液比例节流阀连接。
一种可能的实现方式中，所述风力发电单元还包括第一单向阀、第二单向阀、溢流阀、补油泵和补油油箱；
所述补油泵的进油口与所述补油油箱连接，所述补油泵的出油口分别与所述第一单向阀的进油口和所述第二单向阀的进油口连接，所述第一单向阀的出油口与所述第一高压管路连接，所述第二单向阀的出油口与所述第一低压管路连接，所述溢流阀安装在所述补油泵的出油口与所述补油油箱之间。
一种可能的实现方式中，所述风力发电单元还包括安全阀；
所述安全阀安装在所述第二高压管路和所述第一低压管路之间。
一种可能的实现方式中，所述海水淡化单元包括第二变量马达、第二定量泵、第三高压管路、第五高压管路、控制阀组、第一压力传感器、第二压力传感器、海水淡化加压装置、第二低压管路、反渗透膜淡化装置、第三流量传感器、第四流量传感器、海水提升泵和第二转速控制器；
所述第二变量马达的进油口与所述第二高压管路连接，所述第二变量马达的出油口与所述第一低压管路连接，所述第二变量马达与所述第二定量泵同轴连接；所述第二定量泵的出油口通过所述第三高压管路与所述控制阀组连接，所述第二定量泵的进油口与所述控制阀组连接，所述第一压力传感器安装在所述第三高压管路上；所述控制阀组的出油口通过所述第五高压管路与所述海水淡化加压装置连接，所述控制阀组的进油口通过所述第二低压管路与所述海水淡化加压装置连接；所述海水淡化加压装置与所述反渗透膜淡化装置连接，所述第四流量传感器安装在所述反渗透膜淡化装置的出液口，所述海水提升泵与所述海水淡化加压装置连接，所述第二压力传感器和所述第三流量传感器均安装在所述海水淡化加压装置与所述反渗透膜淡化装置之间；
所述第二转速控制器分别与所述第二变量马达、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第三流量传感器和所述第四流量传感器连接。
一种可能的实现方式中，所述液压补偿单元包括变频电机、第二流量传感器、第三定量泵和第四高压管路；
所述变频电机与所述第三定量泵同轴连接，所述第三定量泵的出油口通过所述第四高压管路与所述控制阀组连接，所述第三定量泵的进油口通过低压管路与所述控制阀组连接，所述第二流量传感器安装在所述第四高压管路上，所述变频电机的控制端和所述第二流量传感器均与所述第二转速控制器连接。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本申请实施例提供的液压型风力发电与海水淡化混合系统包括风力发电单元、海水淡化单元和液压补偿单元，风力发电单元将风能转换为电能和液压能，并将产生的电能输送至电网、海水淡化单元和补偿单元，将产生的液压能输送至海水淡化单元；海水淡化单元利用风力发电单元产生的电能和液压能将海水转换为淡水；液压补偿单元利用风力发电单元产生的电能生成补偿液压能，并在风力发电单元为海水淡化单元提供的液压能不足时，液压补偿单元向海水淡化单元提供补偿液压能。海水淡化单元可以利用风力发电单元产生的电能和液压能进行海水淡化，不需要使用外部电源，降低了电能的使用，节约了海水淡化的成本。同时风力发电单元产生的电能还能传送到电网，增加营收。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的液压型风力发电与海水淡化混合系统的连接示意图；
图2是本申请实施例提供的风力发电单元的原理框图；
图3是本申请实施例提供的海水淡化单元的原理框图；
图4是本申请实施例提供的液压补偿单元的原理框图。
图中：100、风力发电单元；200、海水淡化单元；300、液压补偿单元；1、风轮；2、风速传感器；3、第一传动轴；4、第一定量泵；5、塔架；6、第二转速控制器；7、第一转速转矩传感器；8、第一低压管路；9、第一单向阀；10、第二单向阀；11、功率控制器；12、电液比例节流阀；13、第一高压管路；14、第二高压管路；15、溢流阀；16、补油泵；17、补油油箱；18、安全阀；19、第一流量传感器；20、第一转速控制器；21、第一变量马达；22、第二转速转矩传感器；23、第二传动轴；24、发电机；25、多功能仪表；26、电网；27、第二变量马达；28、第二定量泵；29、第一压力传感器；30、第三高压管路；31、变频电机；32、第三定量泵；33、第四高压管路；34、第二流量传感器；35、控制阀组；36、第五高压管路；37、第二低压管路；38、海水淡化加压装置；39、第三流量传感器；40、第二压力传感器；41、反渗透膜淡化装置；42、第四流量传感器；43、海水提升泵。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当…时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
图1示出了本申请实施例提供的液压型风力发电与海水淡化混合系统的连接示意图。参见图1，液压型风力发电与海水淡化混合系统包括风力发电单元100、海水淡化单元200和液压补偿单元300，风力发电单元100分别与海水淡化单元200、液压补偿单元300和电网26连接，液压补偿单元300与海水淡化单元200连接。
具体地，风力发电单元100将风能转换为电能和液压能，并将产生的电能输送至电网26、海水淡化单元200和补偿单元，将产生的液压能输送至海水淡化单元200。海水淡化单元200利用风力发电单元100产生的电能和液压能将海水转换为淡水。液压补偿单元300利用风力发电单元100产生的电能生成补偿液压能，并在风力发电单元100为海水淡化单元200提供的液压能不足时，液压补偿单元300向海水淡化单元200提供补偿液压能。
海水淡化单元200可以利用风力发电单元100产生的电能和液压能进行海水淡化，不需要使用外部电源，降低了电能的使用，节约了海水淡化的成本。同时风力发电单元100产生的电能还能传送到电网26，增加营收。液压补偿单元300可以在风力发电单元100为海水淡化单元200提供的液压能不足时，向海水淡化单元200提供补偿液压能，以确保海水淡化单元200有足够的液压能进行海水单元，提高了系统工作的稳定性。
如图1和图2所示，风力发电单元100包括风轮1、风速传感器2、第一传动轴3、第二传动轴23、第一定量泵4、塔架5、第一转速转矩传感器7、第二转速转矩传感器22、第一低压管路8、第一高压管路13、第二高压管路14、功率控制器11、电液比例节流阀12、第一流量传感器19、第一转速控制器20、第一变量马达21、发电机24和多功能仪表25。
风轮1和风速传感器2安装在塔架5的顶端，风轮1通过第一传动轴3与第一定量泵4连接，第一转速转矩传感器7安装在第一传动轴3上，第一定量泵4的进油口通过第一低压管路8与第一变量马达21的出油口连接，第一定量泵4的出油口通过第一高压管路13与电液比例节流阀12的进油口连接，电液比例节流阀12的出油口通过第二高压管路14与第一变量马达21的进油口连接，第一流量传感器19安装在第二高压管路14上，第一变量马达21通过第二传动轴23与发电机24连接，第二转速转矩传感器22安装在第二传动轴23上，第二高压管路14和第一低压管路8均与海水淡化单元200连接。发电机24的电力输出端通过多功能仪表25与电网26连接，功率控制器11分别与第一转速转矩传感器7、第二转速转矩传感器22、风速传感器2、多功能仪表25和第一变量马达21连接，第一转速控制器20分别与第一流量传感器19、第一转速转矩传感器7、第二转速转矩传感器22、风速传感器2、第一变量马达21和电液比例节流阀12连接。
具体地，在风力的带动下，风轮1转动，风轮1通过第一传动轴3带动第一定量泵4工作，第一定量泵4产生液压能。第一定量泵4产生的液压能通过第一低压管路8和第二高压管路14将液压能传送至海水淡化单元200，为海水淡化单元200淡化海水提供液压能；同时第一定量泵4产生的液压能通过第一低压管路8、第一高压管路13和第二高压管路14将液压能传送至第一变量马达21，驱动第一变量马达21工作，第一变量马达21驱动发电机24进行发电，发电机24产生的电能经过多功能仪表25处理后传送至电网26。
风速传感器2用于采集风轮1处的风速，第一转速转矩传感器7用于采集风轮1输出的转速和转矩，第二转速转矩传感器22用于采集第一变量马达21输出的转速和转矩，第一流量传感器19用于采集第二高压管路14中液体的流量，多功能仪表25用于采集发电机24输出的频率和电压。
在风力发电单元100发电并网阶段，第一转速控制器20通过采集风速传感器2、第一转速转矩传感器7、第二转速转矩传感器22和多功能仪表25的参数，控制第一变量马达21的摆角和电液比例节流阀12的开度，例如，控制第一变量马达21的转速稳定在1500r/min±6r/min，确保发电机24产生的电能能够顺利并入电网26。
在风力发电单元100功率控制阶段，电液比例节流阀12的阀口开到最大，确保发电机24输出的有功功率满足发电要求的平滑。功率控制器11通过采集风速传感器2、第一转速转矩传感器7、第二转速转矩传感器22和多功能仪表25的参数，控制第一变量马达21的摆角，从而实现发电机24输出平滑的功率，使发单机产生的电能能够顺利并入电网26。
如图1所示，风力发电单元100还包括第一单向阀9、第二单向阀10、溢流阀15、补油泵16和补油油箱17。补油泵16的进油口与补油油箱17连接，补油泵16的出油口分别与第一单向阀9的进油口和第二单向阀10的进油口连接。第一单向阀9的出油口与第一高压管路13连接，第二单向阀10的出油口与第一低压管路8连接，溢流阀15安装在补油泵16的出油口与补油油箱17之间。
具体地，风力发电单元100长时间工作，管路中的油液不足时，补油泵16进行工作，通过第一单向阀9为第一高压管路13中补充油液，通过第二单向阀10为第一低压管路8补充油液。当第一高压管路13或第一低压管路8中的油压高于设定压力时，补油泵16流出的油液经过溢流阀15回流至补油油箱17。
如图1所示，风力发电单元100还包括安全阀18，安全阀18安装在第二高压管路14和第一低压管路8之间。
具体地，安全阀18能够控制第二高压管路14和第一低压管路8之间的压力差，当第二高压管路14和第一低压管路8之间的压力差大于设定值时，安全阀18打开，降低第二高压管路14和第一低压管路8之间的压力差，以确保工作时管路的安全性。
如图1和图3所示，海水淡化单元200包括第二变量马达27、第二定量泵28、第三高压管路30、第五高压管路36、控制阀组35、第一压力传感器29、第二压力传感器40、海水淡化加压装置38、第二低压管路37、反渗透膜淡化装置41、第三流量传感器39、第四流量传感器42、海水提升泵43和第二转速控制器6。
具体地，第二变量马达27的进油口与第二高压管路14连接，第二变量马达27的出油口与第一低压管路8连接，第二变量马达27与第二定量泵28同轴连接；第二定量泵28的出油口通过第三高压管路30与控制阀组35连接，第二定量泵28的进油口与控制阀组35连接，第一压力传感器29安装在第三高压管路30上；控制阀组35的出油口通过第五高压管路36与海水淡化加压装置38连接，控制阀组35的进油口通过第二低压管路37与海水淡化加压装置38连接。海水淡化加压装置38与反渗透膜淡化装置41连接，第四流量传感器42安装在反渗透膜淡化装置41的出液口，海水提升泵43与海水淡化加压装置38连接，第二压力传感器40和第三流量传感器39均安装在海水淡化加压装置38与反渗透膜淡化装置41之间。第二转速控制器6分别与第二变量马达27、第一压力传感器29、第二压力传感器40、第三流量传感器39和第四流量传感器42连接。
第二高压管路14和第一低压管路8中的油液为第二变量马达27提供液压能，驱动第二变量马达27工作，第二变量马达27带动第二定量泵28工作。第二定量泵28输出液压能至控制阀组35，控制阀组35通过海水淡化加压装置38为反渗透膜淡化装置41提供液压能，使反渗透膜淡化装置41进行海水淡化。海水提升泵43用于将海水运送至海水淡化加压装置38中，提供海水。
第一压力传感器29用于采集第三高压管路30中油液的压力，第二压力传感器40用于采集海水淡化加压装置38输出液体的压力，第三流量传感器39用于采集海水淡化加压装置38输出液体的流量，第四流量传感器42用于采集反渗透膜淡化装置41输出淡水的流量。第二转速控制器6采集第一压力传感器29、第二压力传感器40、第三流量传感器39和第四流量传感器42的参数，控制第二变量马达27的转速，进而控制第二定量泵28的转速，使第二定量泵28为海水淡化提供平稳的液压能。
如图1和图4所示，液压补偿单元300包括变频电机31、第二流量传感器34、第三定量泵32和第四高压管路33。变频电机31与第三定量泵32同轴连接，第三定量泵32的出油口通过第四高压管路33与控制阀组35连接，第三定量泵32的进油口通过低压管路与控制阀组35连接，第二流量传感器34安装在第四高压管路33上，变频电机31的控制端和第二流量传感器34均与第二转速控制器6连接。
具体地，当第二高压管路14上传递过来的液压能不能够满足海水淡化过程中需要的液压能时，第二转速控制器6控制变频电机31转动，变频电机31带动第三定量泵32工作，第三定量泵32为控制阀组35提供补充液压能，增大液压能，满足后续海水淡化过程对液压能的需要。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
技术特征：
1.一种液压型风力发电与海水淡化混合系统，其特征在于，包括风力发电单元、海水淡化单元和液压补偿单元；
所述风力发电单元分别与所述海水淡化单元、所述液压补偿单元和电网连接，所述风力发电单元用于将风能转换为电能和液压能，并将产生的电能输送至所述电网、所述海水淡化单元和所述补偿单元，将产生的液压能输送至所述海水淡化单元；
所述海水淡化单元用于利用所述风力发电单元产生的电能和液压能将海水转换为淡水；
所述液压补偿单元与所述海水淡化单元连接，用于利用所述风力发电单元产生的电能生成补偿液压能；在所述风力发电单元为所述海水淡化单元提供的液压能不足时，所述液压补偿单元向所述海水淡化单元提供补偿液压能。
2.根据权利要求1所述的液压型风力发电与海水淡化混合系统，其特征在于，所述风力发电单元包括风轮、风速传感器、第一传动轴、第二传动轴、第一定量泵、塔架、第一转速转矩传感器、第二转速转矩传感器、第一低压管路、第一高压管路、第二高压管路、功率控制器、电液比例节流阀、第一流量传感器、第一转速控制器、第一变量马达、发电机和多功能仪表；
所述风轮和所述风速传感器安装在所述塔架的顶端，所述风轮通过所述第一传动轴与所述第一定量泵连接，所述第一转速转矩传感器安装在所述第一传动轴上，所述第一定量泵的进油口通过所述第一低压管路与所述第一变量马达的出油口连接，所述第一定量泵的出油口通过所述第一高压管路与所述电液比例节流阀的进油口连接，所述电液比例节流阀的出油口通过所述第二高压管路与所述第一变量马达的进油口连接，所述第一流量传感器安装在所述第二高压管路上，所述第一变量马达通过所述第二传动轴与发电机连接，所述第二转速转矩传感器安装在所述第二传动轴上，所述第二高压管路和所述第一低压管路均与所述海水淡化单元连接；
所述发电机的电力输出端通过所述多功能仪表与电网连接，所述功率控制器分别与所述第一转速转矩传感器、所述第二转速转矩传感器、风速传感器、多功能仪表和第一变量马达连接，所述第一转速控制器分别与第一流量传感器、所述第一转速转矩传感器、所述第二转速转矩传感器、风速传感器、第一变量马达和所述电液比例节流阀连接。
3.根据权利要求2所述的液压型风力发电与海水淡化混合系统，其特征在于，所述风力发电单元还包括第一单向阀、第二单向阀、溢流阀、补油泵和补油油箱；
所述补油泵的进油口与所述补油油箱连接，所述补油泵的出油口分别与所述第一单向阀的进油口和所述第二单向阀的进油口连接，所述第一单向阀的出油口与所述第一高压管路连接，所述第二单向阀的出油口与所述第一低压管路连接，所述溢流阀安装在所述补油泵的出油口与所述补油油箱之间。
4.根据权利要求2所述的液压型风力发电与海水淡化混合系统，其特征在于，所述风力发电单元还包括安全阀；
所述安全阀安装在所述第二高压管路和所述第一低压管路之间。
5.根据权利要求2所述的液压型风力发电与海水淡化混合系统，其特征在于，所述海水淡化单元包括第二变量马达、第二定量泵、第三高压管路、第五高压管路、控制阀组、第一压力传感器、第二压力传感器、海水淡化加压装置、第二低压管路、反渗透膜淡化装置、第三流量传感器、第四流量传感器、海水提升泵和第二转速控制器；
所述第二变量马达的进油口与所述第二高压管路连接，所述第二变量马达的出油口与所述第一低压管路连接，所述第二变量马达与所述第二定量泵同轴连接；所述第二定量泵的出油口通过所述第三高压管路与所述控制阀组连接，所述第二定量泵的进油口与所述控制阀组连接，所述第一压力传感器安装在所述第三高压管路上；所述控制阀组的出油口通过所述第五高压管路与所述海水淡化加压装置连接，所述控制阀组的进油口通过所述第二低压管路与所述海水淡化加压装置连接；所述海水淡化加压装置与所述反渗透膜淡化装置连接，所述第四流量传感器安装在所述反渗透膜淡化装置的出液口，所述海水提升泵与所述海水淡化加压装置连接，所述第二压力传感器和所述第三流量传感器均安装在所述海水淡化加压装置与所述反渗透膜淡化装置之间；
所述第二转速控制器分别与所述第二变量马达、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第三流量传感器和所述第四流量传感器连接。
6.根据权利要求5所述的液压型风力发电与海水淡化混合系统，其特征在于，所述液压补偿单元包括变频电机、第二流量传感器、第三定量泵和第四高压管路；
所述变频电机与所述第三定量泵同轴连接，所述第三定量泵的出油口通过所述第四高压管路与所述控制阀组连接，所述第三定量泵的进油口通过低压管路与所述控制阀组连接，所述第二流量传感器安装在所述第四高压管路上，所述变频电机的控制端和所述第二流量传感器均与所述第二转速控制器连接。
技术总结
本申请适用于风力发电和海水淡化技术领域，提供了一种液压型风力发电与海水淡化混合系统，包括风力发电单元、海水淡化单元和液压补偿单元；风力发电单元分别与海水淡化单元、液压补偿单元和电网连接，风力发电单元用于将风能转换为电能和液压能，并将产生的电能输送至电网、海水淡化单元和补偿单元，将产生的液压能输送至海水淡化单元；海水淡化单元用于利用风力发电单元产生的电能和液压能将海水转换为淡水；液压补偿单元与海水淡化单元连接，用于利用风力发电单元产生的电能生成补偿液压能；在风力发电单元为海水淡化单元提供的液压能不足时，液压补偿单元向海水淡化单元提供补偿液压能。可以解决现有技术中海水淡化耗能大的问题。
技术开发人、权利持有人：高伟
