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人类的生存离不开水资源。现代化经济迅速发展，人类数量的剧烈增加，地球范围内的淡水危机越来越严重。就目前而言，世界上的各个国家都存在水在各地分布不均匀的情况，很多国家的水资源都有严重缺乏，而且由于开发水资源的时候方法不合理，引起的水资源污染，这些情况都导致了水在世界都更是贵重。我国的水资源在国家南方和北方分布不均，总体的水资源情况相当严峻，虽然这些年国家一直在大力实施南水北调工程，但是高昂的成本使得这种方法不能从根本上解决我国的缺水问题。世界上有大量的海水资源，而海水淡化这一方法正好可以利用这些海水，因此它可以作为生产淡化的重要途径。然而正常的海水淡化的方法都相当消耗电能，但是在如今的时代，各种化石能源利用过度、在燃烧的过程中产生了各种污染，所以，如何开发出新的能源来替代传统的能源来进行海水淡化是人们必须考虑的问题。而太阳能被人们所忽视浪费,同时太阳能资源取之不尽,所以太阳能可以作为海水淡化的供能来源。 在文中，首先叙述了在海水淡化方面，光伏太阳能供电系统和海水淡化装备近年来的大致趋势以及海水淡化所利用的各种技术。在此基础上本文提出了开发光伏淡化海水工程具有重大意思，因为此技术已经有了较为完善了基础。 然后将完整系统分成两大主要模块进行了详细的介绍，即光伏供电模块和海水淡化模块，详细论述了完整光伏反渗透海水淡化系统工作流程。其次，以地域开阔及常年太阳能资源丰富的上海临港为工程设计背景，考虑太阳能的分布特点，对光伏太阳能发电系统进行优化，然后利用相关软件来模拟水处理过程。 本文在针对反渗透海水淡化系统的膜系统进行优化设计时，在传统的研究膜系统的方法上，以最小化产水成本为目的，建立了海水淡化系统的数学模型。首先，根据反渗透海水淡化系统的核心部分—膜系统自身的流程特点，文中建立了膜系统的单元数学模型，然后通过此模型来仿真模拟反渗透的全过程；其次，建立海水淡化的经济模型，以设备的投资成本等因素作为约束变量；最后，在反渗透海水淡化的工艺流程模型和成本经济模型的基础上，建立了一级两段工艺优化设计模型，确立了模型的相关函数以及相关的优化变量；最后，文中在对模型进行优化设计求解最优值时利用了GAMS数学分析软件，软件分析的结果确立反渗透海水淡化的膜系统的最优流程设计，同时可以得出每年总的耗能成本，每吨水的能耗费用这些最主要的经济标准。 针对反渗透海水淡化系统的关键部分-膜系统进行设计时，其主要目的是改变进水口水质条件，得出了最佳优化方案，使得膜系统在不同条件下都能取得最优效果。优化设计的结果显示出了每吨水的能耗成本比工程要求的实际值要小，这一结果证明了文中的优化设计方法是可行的。 光伏反渗透海水淡化装置的组成部件相当复杂，而且有很多的因素会影响到系统的运行状态。本文主要从理论分析的角度来实现系统的运行和成本费用的降低，进一步完善了计算系统的方法、思考和探索了系统的设计优化，同时也提出了在对装置设计时的一些合理的原则。 文中针对光伏海水淡化工程，从控制角度来分析的，最终让整个海水淡化系统得以自动化运行，系统装置设备的热利用率和淡化海水的效率都得以提高，过去的仅仅从热工艺的角度来研究分析光伏海水淡化技术的方法再次得到改变。此方法为今后海水淡化技术的进一步发展提出了一个参考。