申请日2017.08.18
公开(公告)日2018.04.17
IPC分类号C02F3/12; H02J9/06; H02J7/35; H02S20/24
摘要
本实用新型公开了一种分布式光伏发电与市电协同供电的MBR污水处理系统，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、MBR污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MBR污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MBR污水处理系统的清水池中的水冲洗光伏组件。本实用新型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
1.一种分布式光伏发电与市电协同供电的MBR污水处理系统，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)、MBR污水处理系统(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;低压配电系统与MBR污水处理系统的用电设备、智能控制系统、市电系统连接;光伏储能系统与市电系统和/或低压配电系统连接;MBR污水处理系统包括依次连接的格栅间、调节池、MBR反应器以及清水池;光伏冲洗装置与MBR污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。
2.根据权利要求1所述的分布式光伏发电与市电协同供电的MBR污水处理系统，其特征在于，分布式光伏矩阵中的光伏组件(11)铺设在MBR污水处理系统的现场，包括屋顶、墙面、草坪、空地、MBR污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所述的分布式光伏发电与市电协同供电的MBR污水处理系统，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所述的分布式光伏发电与市电协同供电的MBR污水处理系统，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所述的分布式光伏发电与市电协同供电的MBR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所述的分布式光伏发电与市电协同供电的MBR污水处理系统，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。
7.根据权利要求1所述的分布式光伏发电与市电协同供电的MBR污水处理系统，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MBR污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所述的分布式光伏发电与市电协同供电的MBR污水处理系统，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所述的分布式光伏发电与市电协同供电的MBR污水处理系统，其特征在于，在MBR污水处理系统中，格栅间与调节池之间、调节池与MBR反应器之间均设有提升泵;MBR反应器连接鼓风机及污泥池，MBR反应器与污泥池之间设有污泥外排装置;MBR反应器与清水池之间设有抽吸泵，清水池内设有消毒装置。
10.根据权利要求2所述的分布式光伏发电与市电协同供电的MBR污水 处理系统，其特征在于，光伏组件(11)通过支架结构(12)安装在彩钢瓦屋顶上，支架结构包括夹具(121)和固定在夹具上的导轨(122)，夹具装夹在彩钢瓦的瓦楞上，光伏组件通过组件压块(123)固定在导轨上;
和/或，光伏组件(11)通过混凝土支墩(13)安装在混凝土屋顶上，混凝土支墩(13)与混凝土屋顶表面之间设有保护层，保护层上敷设有防水卷材(131)，每个混凝土支墩上设有两个支架(132)，其中一个支架下方固定有后立柱(133)，两个支架上分别固定支架斜梁(134)的两端，支架斜梁的两端上侧均固定有水平方向的支架横梁(135)，光伏组件(11)的两端固定在支架横梁上。
说明书
分布式光伏发电与市电协同供电的MBR污水处理系统
技术领域
本实用新型涉及光伏发电、污水处理系统，尤其涉及一种分布式光伏发电与市电协同供电的MBR污水处理系统。
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。
Membrane Bio-Reactor(MBR)污水处理系统是以膜生物反应器为核心的一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理工艺。MBR反应器在运行过程中，工艺设备和配套组件会消耗大量的电能。光伏发电装置作为单一供电装置，很难保证MBR污水处理系统的连续正常运行。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供一种分布式光伏发电与市电协同供电的MBR污水处理系统，最大限度地利用光伏电供电，维持MBR污水处理系统的持续高效运行，并用MBR污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。
本实用新型提供的分布式光伏发电与市电协同供电的MBR污水处理系统，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、MBR污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;低压配电系统与智能控制系统、市电系统、MBR污水处理系统的用电设备连接;光伏储能系统与市电系统和/或低压配电系统连接;MBR污水处理系统包括依次连接的格栅间、调节池、MBR反应器以及清水池;光伏冲洗装置与MBR污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MBR污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MBR污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MBR污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MBR污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MBR污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MBR污水处理系统的现场，包括屋顶、墙面、草坪、空地、MBR污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。
光伏组件通过支架结构安装在彩钢瓦屋顶上，支架结构包括夹具和固定在夹具上的导轨，夹具装夹在彩钢瓦的瓦楞上，光伏组件通过组件压块固定在导轨上;和/或，光伏组件通过混凝土支墩安装在混凝土屋顶上，混凝土支墩与混凝土屋顶表面之间设有保护层，保护层上敷设有防水卷材，每个混凝土支墩上设有两个支架，其中一个支架下方固定有后立柱，两个支架上分别固定支架斜梁的两端，支架斜梁的两端上侧均固定有水平方向的支架横梁，光伏组件的两端固定在支架横梁上。
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MBR污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MBR污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MBR污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。
在上述任一技术方案的基础上，优选地，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，在MBR污水处理系统中，格栅间与调节池之间、调节池与MBR反应器之间均设有提升泵;MBR反应器连接鼓风机及污泥池，MBR反应器与污泥池之间设有污泥外排装置;MBR反应器与清水池之间设有抽吸泵，清水池内设有消毒装置。
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，本实用新型中的光伏电即发即用，实现节能环保的目的;2.用MBR污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。
