一、成果简介：

多能互补新能源—海水淡化系统集成技术是一项新能源技术与淡化海水技术相耦合的集成创新技术，特别是孤网运行的兆瓦级风电机组与万吨以上大容量海水淡化机组相匹配的集成系统属首创技术。“大丰万吨级非并网风电淡化海水国家示范项目”目标是建设一座日产万吨饮用水的海水淡化国家示范工程（第一期工程按日产5000吨淡化水实施），海水淡化设备由一台2.5MW独立运行非并网风力发电机组和配套的蓄电池系统互补供电，柴油发电机组作为后备电源，没有国家电网电源支撑，海水淡化系统与风储柴分布式电源供能系统相适应，通过智能微电网电气控制集成系统调控。

目前，国内外对于多能互补新能源—海水淡化成套技术研究基本上还处于工业性、小型化示范阶段。工业应用量级的大型化多能互补新能源—海水淡化成套系统还缺少可供借鉴的成熟技术和经验。

大丰万吨级非并网风电淡化海水国家示范项目以风力发电为主，储能系统及柴油发电机为辅，为海水淡化系统提供电源，并结合微电网技术构建多能互补新能源—海水淡化集成系统。微电网电气控制集成系统中的电气部分主要涵盖了风力发电机组并入方式、电力系统接线方式、电力传输方式、海水淡化厂厂用电母线连接方式、保证系统稳定运行采取的措施和原则；该系统包含1台2.5MW永磁同步风力发电机，储能电池容量 1200kWh，储能变流器1MW，一台1132kVA柴油发电机，以及 1540kW 海水淡化系统（包含 400kW 公用设备，3 台 380kW海水淡化机组）。风机出口电压为 0.69kV 就地升压至 10kV，经 1km线路接入变电站 10kV II 母线，并通过母联开关向变电站 10kV I 母线供电；柴油发电机出口电压为 0.4kV 就地升压至 10kV，经 1km 线路接入变电站 I母线；储能出口电压为 0.4kV，就地升压至10kV接入电站10kV I母线；三台海水淡化设备通过1 台 2000kVA 的变压器供电运行。此外，在变电站10kV I母线中预置了1000kVar无功补偿设备。

微电网技术构建的多能互补新能源—海水淡化集成系统，是运行在孤网运行模式下，原则上，由1台2.5MW永磁直驱风电机组为3套海水淡化装置供电；储能系统一方面起到平抑短时功率波动的作用，另一方面为微电网提供主电源；柴油发电机组只作为后备电源，正常情况下不参与系统运行。多能互补新能源—海水淡化集成系统有如下三种工作模式：（1）风储运行模式；（2）风柴储运行模式；（3）风柴互补运行模式。

三种工作模式正常运行时不要求海水淡化装置具有稳定的出水量，而是要求在稳定工况下，风力发电机组发出的功率与负载功率基本平衡，达到风大多出水，风小少出水，无风不出水的运行目标。每套海水淡化装置通过变频调速装置可以在一定范围内实现功率调节的目的，同时，3套海水淡化装置根据风电机组的供电情况可以逐套切入或逐套切除。

大丰万吨级非并网风电淡化海水国家示范项目一期工程已于2014年3月18日实现微网集成系统独立供电、海水淡化系统产出合格瓶装水的建设目标，目前该示范项目已投入正常生产运行，经国内权威机构检测，淡化海水所有单项指标检测结果均符合国家标准。

该示范工程是目前世界上首台套容量最大多能互补新能源—海水淡化示范工程，该成套技术对于淡水资源短缺地区，电网基础薄弱地区，尤其是岛屿和边远地区具有十分广阔的实用前景和产业化推广应用前景，并具有重大的战略意义。

图一 多能互补新能源—海水淡化系统集成系统

图二 风柴储海淡系统的RTDS仿真平台

图三 多能互补新能源—海水淡化系统集成系统展示沙盘 

全国政协副主席、科技部部长万钢视察指导

二、技术术优势及性能指标：

哈电发电设备国家工程研究中心有限公司（简称哈电工程研究中心）响应国家发展海洋经济和开拓国家战略性新兴产业的号召，积极开拓新能源市场，掌握核心技术，自主开发了适用于沿海及离岛地区的多能互补新能源-海水淡化集成系统，改变了相关产业弃风、弃光、高耗能的困局。该系统是由微电网技术构建的新能源海水淡化集成系统，将新能源与海水淡化相结合，是一次全新的探索和尝试，在世界范围内属于技术首创。

技术优势，将绿色能源直接应用于海水淡化，可以减少网电所用燃煤消耗，减少温室气体排放量，不但具有可观的经济效益，而且具有良好的社会和环境效益，特别适用于孤岛等缺水、缺电地区，可有效解决海岛、沙漠等偏远地区的能源和淡水供应问题，在全球能源及淡水资源双紧缺的情况下，这种技术集成具有十分重要的战略意义。自主开发的首台套多能互补新能源-海水淡化集成系统的核心技术在于在没有任何网电支撑的情况下，由1台2.5兆瓦的永磁直驱风电机组、3组储能蓄电池及1台柴油发电机为主形成微电网供电系统，可根据风电机组的供电情况逐套切入或切除海淡装置，实现“风大多出水，风小少出水”的效果。

系统性能指标：

（1）低渗透率储能容量；

（2）孤网稳定运行；

（3）无缝平滑切换工作模式；

（4）变负荷运行；

（5）半实物仿真技术降低工程实施风险；

（6）负载连接点的谐波电流分量（方均根值）满足GB/T 14549-1993《电能质量 公用电网谐波》的规定。

（7）电压偏差满足GB/T 12325-2008《电能质量 供电电压偏差》的规定。

（8）电压波动和闪变满足GB/T 12326-2008《电能质量 电压波动和闪变》的规定。

（9）三相电压不平衡度不超过GB/T 15543-2008《电能质量 三相电压不平衡》规定的限值，即三相电压不平衡度不应超过 2%，短时不超过 4%。

（10）二级反渗透淡化海水符合《中华人民共和国国家标准生活饮用水卫生标准》GB 5749-2006。

（11）三级反渗透淡化海水符合《中华人民共和国国家标准瓶装饮用水》 GB 19298-2014。

三、所属领域:

綜合能源系统方向：能源互补技术、能源存储技术、能源控制技术

综合能源服务方向：多能供应服务技术

四、成熟度:

产业化阶段

五、市场应用情况及经济效益分析:

哈电工程研究中心掌握并拥有具有自主知识产权的微电网的关键技术，在国内率先将系统集成技术应用于工程实践，并且，还将在实践中不断完善、创新。微电网研究成果的应用不但具有可观的经济效益，良好的社会和环境效益，还因为该微电网集成系统也可以与其它负载相结合，适用于孤岛等缺水、缺电等大电网尚不能覆盖的很多地区，可有效解决海岛、沙漠等偏远地区的能源和淡水供应，为我国众多的边远岛屿提供淡水和电源，改善岛屿的居住环境，有希望成为哈电集团一个新的经济增长点。

目前，哈电发电设备国家工程研究中心有限公司已成功开发出日产100吨、300吨、500吨、1000吨集装箱式模块化智能微电网海水淡化集成系统，并且已经完成“印尼100T/D智能模块化多能互补风电海-水淡化示范项目” 、“赵述岛100T/D模块化多能互补风电海水淡化项目”、“马尔代夫100T/D模块化多能互补风电海水淡化项目”等项目。