(圖片由受訪者提供)

一套裝進(jìn)集裝箱的智能微電網(wǎng)海水淡化成套系統(tǒng)就能孤網(wǎng)運(yùn)行，不依賴于電網(wǎng)，直接利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源發(fā)電生產(chǎn)出高品質(zhì)生活和飲用水。

海南三沙市設(shè)市五周年之際，《新聞聯(lián)播》報(bào)道了三沙5年來(lái)的大變化。“(現(xiàn)在)用水也沒(méi)問(wèn)題了，以前都是有點(diǎn)水吃，洗澡都很難的。”三沙市趙述島居民李珠玉接受采訪時(shí)說(shuō)。

李珠玉喝到的水，是海水淡化出來(lái)的。“過(guò)去狠燒柴油淡化海水，水量也不太夠，現(xiàn)在利用風(fēng)能、光能，就能根據(jù)島上需求產(chǎn)水，每天大約100噸左右，”江蘇豐海新能源工程技術(shù)公司技術(shù)研發(fā)部經(jīng)理王福家為能讓當(dāng)?shù)厝擞盟渥愣牢?，三沙趙述島的海水淡化裝置，正是他們生產(chǎn)的集裝箱式“海淡”裝置，直接利用風(fēng)能、太陽(yáng)能就能產(chǎn)出生活用水。

直飲海水，是向海洋要水的“人類解渴工程”的終極目標(biāo)。2016年底，國(guó)家發(fā)改委印發(fā)《全國(guó)海水利用“十三五”規(guī)劃》，指出“十三五”末，全國(guó)海水淡化總規(guī)模達(dá)到每日220萬(wàn)噸以上。既要淡化海水，還要解決孤島的耗能問(wèn)題、摘下耗能的“大高帽”，怎么辦?技術(shù)創(chuàng)新的回答是，“魚(yú)與熊掌”可以兼得。

吃能大戶 用上自己穩(wěn)定的“糧倉(cāng)”

高能耗一直是海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“痛點(diǎn)”。資料顯示，傳統(tǒng)的淡化海水采用常規(guī)能源，每淡化1萬(wàn)噸海水需耗電4.66萬(wàn)度，折合標(biāo)準(zhǔn)煤18.8噸，排放二氧化碳46.4噸，是高能耗產(chǎn)業(yè)。

這個(gè)“吃能大戶”最好有自己的能源“糧倉(cāng)”，王福家說(shuō)，“它需要一個(gè)獨(dú)立的供能系統(tǒng)，這個(gè)糧倉(cāng)還不能小了。”

為了讓海水淡化脫離大電網(wǎng)，吃上新能源的“獨(dú)食”，“我們?cè)噲D建立一個(gè)大容量的孤島微電網(wǎng)，為海水淡化裝置提供能源。”王福家說(shuō)，微電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展多年，風(fēng)能的不穩(wěn)定使得微電網(wǎng)一般采用“多臺(tái)千瓦級(jí)小容量發(fā)電機(jī)組+大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)”的微電網(wǎng)模式。大容量的兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)因沖擊過(guò)大、難于控制，容易造成‘烈馬拉小車(chē)’的翻車(chē)風(fēng)險(xiǎn)而少有在微電網(wǎng)中應(yīng)用。

怎么既接入兆瓦級(jí)大風(fēng)機(jī)又讓微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行?新的技術(shù)路線往往是“左右為難”時(shí)從中間趟出的一條路。

“為了達(dá)到既經(jīng)濟(jì)又運(yùn)行穩(wěn)定的目標(biāo)，我們和別人反著來(lái)，”王福家說(shuō)，“用一臺(tái)兆瓦級(jí)大容量發(fā)電機(jī)組+小容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)+控制技術(shù)。這樣做是基于微電網(wǎng)環(huán)境中電能輸入與負(fù)荷用電是個(gè)整體，別人調(diào)節(jié)前者，我們調(diào)節(jié)后者。”2014年5月，豐海新能源公司在江蘇鹽城沿海建成國(guó)內(nèi)首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)非并網(wǎng)風(fēng)電淡化海水示范工程，采用先進(jìn)的能源管理系統(tǒng)、多臺(tái)儲(chǔ)能變流器并聯(lián)控制技術(shù)，平緩地調(diào)節(jié)負(fù)載的增加與減少，保證了微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，解決了海水淡化的新能源利用問(wèn)題。

“我們的示范項(xiàng)目現(xiàn)在每天向大海要水1萬(wàn)噸，其中船用水1000噸、城市用水8200噸、高端純凈水800噸。”王福家說(shuō)。

模塊集裝箱 自帶“行李”即插即用

2016年的最后一天，王福家是在三沙市一處島礁上度過(guò)的，他帶隊(duì)登島，檢查剛剛架起的新能源海水淡化設(shè)備，直到它成功涌出淡水。

“缺水缺電，最典型的地方是海島。”王福家回憶，島上的居民一直靠大船“接水”，每次接五六噸，島上150人吃飯、飲水都緊著用，洗澡要等天下雨。“后來(lái)他們燒柴油淡化海水，可是柴油也得運(yùn)，受能源限制，水出得少，也不能敞開(kāi)用。”

怎樣把萬(wàn)噸非并網(wǎng)海水淡化工程的設(shè)計(jì)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)“搬上”海島?“大型工程的建設(shè)不適用于海島，好在我們的微電網(wǎng)是完整而獨(dú)立的，我們要把它建成能即插即的‘微縮版’。”王福家說(shuō)。

“微縮版”一定要方便運(yùn)輸，有了這個(gè)目標(biāo)，豐海公司把目光落在了貨運(yùn)最方便的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱上，一套裝進(jìn)集裝箱的智能微電網(wǎng)海水淡化成套系統(tǒng)就能孤網(wǎng)運(yùn)行，不依賴于電網(wǎng)，直接利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源發(fā)電生產(chǎn)出高品質(zhì)生活和飲用水。

“箱子式”的構(gòu)架確定了，接下來(lái)要完成系統(tǒng)的“行李打包”。“把集裝箱設(shè)備做得緊湊，能共用的管道，我們絕不會(huì)單獨(dú)鋪設(shè)一個(gè)，能共用的閥門(mén)，絕不會(huì)再增加一個(gè)，”王福家的兩個(gè)“絕不”道出了“集裝箱系統(tǒng)”的復(fù)雜性。“實(shí)現(xiàn)同樣的功能，壓縮了近一倍的體積。”

“你可以像接通電腦主機(jī)一樣，為它接上電纜、管道，就能喝上淡化后的海水。”王福家說(shuō)，集裝箱式設(shè)備針對(duì)不同地區(qū)的海水特點(diǎn)采用不同的淡化工藝，海水在飲用前要經(jīng)過(guò)預(yù)處理、一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)反滲透等處理。“在海水較純凈的地區(qū)，一級(jí)反滲透出水即可達(dá)到生活飲用水水質(zhì)，如果再增加二級(jí)和三級(jí)反滲透，將進(jìn)一步去除一些離子，達(dá)到飲用純凈水的水質(zhì)。”

除了“可整體運(yùn)輸，快速組裝，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試”等優(yōu)點(diǎn)，集裝箱式智能微網(wǎng)海水淡化系統(tǒng)還必須防腐蝕、防臺(tái)風(fēng)、防高溫。“這套智能化設(shè)備能自動(dòng)運(yùn)行，即能蓄電，也能供水，”王福家說(shuō)，“有了這套設(shè)備，任何一個(gè)孤島地區(qū)都可以讓人類生存下去。”

據(jù)介紹，100噸級(jí)該套系統(tǒng)已與印尼簽約，馬爾代夫也已采購(gòu)了5套設(shè)備。

海水淡化 可用“海陸空天”4D能源網(wǎng)

“荒島上的能源可多著呢，”在王福家看來(lái)，鳥(niǎo)不拉屎、沒(méi)水沒(méi)電的荒島是個(gè)當(dāng)之無(wú)愧的能源“富礦”，“潮流能、潮汐能、風(fēng)能、太陽(yáng)能都比內(nèi)陸豐富，”這里環(huán)繞著“海陸空天”的4D能源網(wǎng)，關(guān)鍵是要有能力做個(gè)能源“好采手”。

“海水淡化設(shè)備都是需要晝夜穩(wěn)定運(yùn)行的，但自然界的風(fēng)能和光能都極不穩(wěn)定，怎么把這種不穩(wěn)定變成穩(wěn)定，確保設(shè)備能24小時(shí)運(yùn)行?”最初，他們用柴油機(jī)作為備用電源，為了甩掉柴油機(jī)，研究人員開(kāi)始把新能源家族全拉進(jìn)來(lái)逐一嘗試。

白天時(shí)用太陽(yáng)能把鹽熔化，達(dá)到幾百攝氏度，用熔鹽燒水，水蒸氣推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。“這就是光熱海淡項(xiàng)目，它不像光伏那樣占地兒，同時(shí)還可以利用熔鹽儲(chǔ)熱在夜間發(fā)電。”王福家說(shuō)，系統(tǒng)中的鹽和水蒸汽都能循環(huán)使用。

“新能源家族中還有潮流能，看似平靜的海平面以下波濤洶涌、洋流涌動(dòng)，我們把與垂直軸風(fēng)機(jī)葉片相似的潮流能發(fā)電系統(tǒng)放在海里，讓潮流能發(fā)電。波浪能也可以發(fā)電，針對(duì)它往復(fù)式的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，我們也在研究如何利用它。”王福家的概念里，這些自然界的能源都能夠被利用，關(guān)鍵是他們掌握了讓“能源穩(wěn)定輸出”的“采能術(shù)”。

由于“顛簸”的輸出，這些清潔能源一直游離在人類掌控之外，而今得益于儲(chǔ)能技術(shù)、微電網(wǎng)控制技術(shù)的誕生和發(fā)展，它們有潛力協(xié)力構(gòu)成野外環(huán)境下，人類取之不盡的4D能源網(wǎng)。

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集裝箱淡化海水 摘掉高能耗“帽子”

集裝箱式微網(wǎng)海水淡化系統(tǒng)是小型風(fēng)、電、水一體化的設(shè)備。由可再生能源輸入系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、微電網(wǎng)控制系統(tǒng)、海水淡化系統(tǒng)等部分組成，系統(tǒng)可孤網(wǎng)運(yùn)行，不依賴于電網(wǎng)，直接利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源發(fā)電生產(chǎn)出高品質(zhì)的生活和飲用水，并供應(yīng)穩(wěn)定的電源。

集裝箱不僅能供應(yīng)淡水，還可以發(fā)電，解決了孤島生活的重大難題。為了讓它能方便地運(yùn)到孤島、并扎根在那里，研發(fā)生產(chǎn)方江蘇豐海新能源工程技術(shù)公司在萬(wàn)噸非并網(wǎng)海水淡化工程的設(shè)計(jì)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，賦予了它便攜集裝箱的特性，具有可整體運(yùn)輸，快速組裝，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)，適合為淡水資源匱乏和網(wǎng)電未覆蓋的內(nèi)陸、沿海地區(qū)和遠(yuǎn)海孤島地區(qū)提供生活用水和電力供應(yīng)。目前有日產(chǎn)50噸、100噸、500噸和1000噸等不同級(jí)別的集裝箱式海淡系統(tǒng)。

它的可再生能源輸入系統(tǒng)不局限于單一能源，可接入風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電系統(tǒng)、光熱發(fā)電系統(tǒng)等，根據(jù)需求進(jìn)行選擇。

為了值守海防，它必須防腐蝕、防臺(tái)風(fēng)、防高溫;為了服務(wù)少人地區(qū)，它要高智能、免調(diào)試、免維護(hù)、具有無(wú)人值守功能;為了跨過(guò)高山汪洋，它緊湊前行，具有便于運(yùn)輸、安裝，可以應(yīng)用到任何缺水少電的沿海地區(qū)。

集裝箱式微網(wǎng)海水淡化系統(tǒng)中的海水淡化工藝采用一級(jí)、二級(jí)反滲透對(duì)海水進(jìn)行脫鹽，達(dá)到生活飲用水水質(zhì);在此基礎(chǔ)上，采用三級(jí)反滲透進(jìn)一步去除水中的離子，獲得瓶裝飲用純凈水。濃鹽水、濾池反沖洗水、過(guò)濾器反沖水收集后，一起集中排放至附近海域;對(duì)預(yù)沉池及澄清池排泥水進(jìn)行污泥脫水處理;對(duì)化學(xué)清洗廢水經(jīng)中和進(jìn)行無(wú)害化處理，達(dá)標(biāo)后排入市政污水管道。(記者張佳星)