[發明專利]太陽能熱風風力發電結合光伏發電結構及降溫控制方法

有效

• 申請號: 201210343440.8
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN102878019A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 劉立群;劉春霞;王健安;楊國韜;鄭旭陽;王靜思
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;H01L31/052
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 王思俊

技術領域

本發明屬于太陽能發電技術領域，具體涉及一種太陽能熱風風力發電結合光伏發電結構及降溫控制方法。

背景技術

目前，國內外采用的太陽能熱風風力發電的結構為煙囪式，它包括有安裝發電機組合件的支架、安裝在底座上包括有數據采集和控制模塊、耗能電阻、制動裝置的底部組合件、煙囪筒體、集熱棚、蓄熱層、頂端導流罩及鋪在地基上的吸熱膜，發電機組合件包括有底座、發電機、固定槳距角的風機葉片及軸承。主要運行原理是利用溫室內的受熱空氣在重力作用下由于密度差而產生浮升力，煙囪的作用加大了系統內外的壓差，從而形成強烈的上升氣流，該上升氣流所受到的上升力由太陽輻射、空氣和重力共同作用引起，稱之為煙囪效應。當煙囪高度達到?300米時，太陽能熱風風力發電系統的最大能量轉換效率達到?1%；當煙囪高度達到?1000米時，太陽能熱風風力發電系統的最大能量轉換效率可超過3%；同時太陽能熱風風力發電系統的抽力、煙囪主流速度和溫升溫度升高隨著集熱棚半徑的增大而顯著增大。因此，?太陽能熱風風力發電系統有投資巨大、占地大、效率低等缺點。光伏發電系統的輸出效率受環境影響大，特別是隨著光伏組件溫度的升高，電能輸出效率下降非常快，例如在50攝氏度時的光伏組件的輸出效率與25攝氏度時相比下降20%~30%。因此降低光伏組件的溫度可以提高光伏發電系統輸出效率。

發明內容

本發明目的是在原有太陽能熱風風力發電結構基礎上，通過與光伏發電相結合，并通過控制冷卻水的流量，提高光伏發電系統輸出效率，可有效地克服現有太陽熱風發電技術存在的輸出效率低的缺點。

本發明是這樣實現的，如圖1所示，在太陽能熱風風力發電結構基礎上，包括有煙囪筒體1、煙囪頂端導流罩2、支架3構成的煙囪組合件、由風機葉片4、軸承5、發電機6構成的發電機組合件、由底座7、數據采集和控制模塊8、耗能電阻9、制動裝置10構成的底部組合件、由吸熱模13、蓄熱層14、集熱棚19構成的集熱棚組合件，其特征是在底部組合件中安裝有光伏控制逆變器11，在集熱棚19上面安裝有裝有溫度傳感器22的光伏組件21，在集熱棚19下面安裝有流水通道20，流水通道20的兩端分別與裝有溫度傳感器23、23'的左右提水通道17、17'和裝有溫度傳感器24、24'的左右放水通道16、16'連接，左右提水通道17、17'和左右放水通道16、16'的下端分別與水箱組合件18連通，在左右提水通道17、17'的下端水箱內分別安裝有左右水泵15、15'。

水箱組合件18的結構如圖3所示，其特征是由隔熱材料27分割成n個小水箱26、26'、26''、26'''、26''''、26'''''構成，水箱組合件18的上面通過n個上層可控流量的水龍頭29、29'、29''、29'''、29''''、29'''''與上層流水通道25連通，下面通過n個下層可控流量的水龍頭28、28'、28''、28'''、28''''、28'''''與下層流水通道30相連通。n為正整數。

本發明的降溫控制方法如圖4所示，特征是操作步驟如下：?

步驟一、根據太陽熱風發電系統采用的風力發電機的輸出電壓、電流及額定功率值，設定信號預設值表、切入風速、切出風速Vo和額定風速Ve，設定初始水箱水溫Ts為25~30攝氏度，溫度信號差????????????????????????????????????????????????為0.2~2攝氏度，初始定時時間T為5~30分鐘；關閉制動裝置10；

步驟二、通過數據采集和控制模塊8定時采樣發電機6輸出電壓、電流、功率信號以下將此電壓、電流、功率信號簡稱為“信號”，將采樣值與設定值進行比較，確定太陽熱風發電系統達到的實際風速Vw；

步驟三、判斷是否超過了太陽熱風發電系統設定的額定風速Ve，是，執行步驟四；否，調用擾動觀察或模糊邏輯最大功率跟蹤MPPT控制策略，執行步驟六；?

步驟四、判斷系統輸出功率P是否大于額定功率Pe，是，接入耗能電阻9，執行步驟五；否，斷開耗能電阻9，調用擾動觀察或模糊邏輯最大功率跟蹤控制策略，執行步驟六；?

步驟五、判斷實際風速Vw是否超過了系統設定的切出風速Vo，是，啟動制動裝置10，執行步驟六；否，調用擾動觀察或模糊邏輯最大功率跟蹤控制策略，執行步驟六；

步驟六、采樣光伏組件溫度Tp；

步驟七、判斷光伏組件溫度是否小于小水箱水溫Tx，是，打開所有上層和下層可控流量水龍頭，水泵15、15'停止工作，程序停止；否，執行步驟八；