[發明專利]太陽能熱風風力發電結合光伏發電結構及變風道控制方法

有效

• 申請號: 201210376971.7
• 申請日: 2012-10-08
• 公開（公告）號: CN102913390A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 劉春霞;劉立群;李虹;鄭旭陽;王靜思;楊國韜
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;H02N6/00
• 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變風道控制方法。

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?？欤缭?0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

本發明目的是提供一種太陽能熱風風力發電結合光伏發電結構及變風道控制方法，可有效地提高發電系統的輸出效率。

本發明是這樣實現的，如圖1所示，它是在太陽能熱風風力發電結構的基礎上，結合光伏發電結構，包括有由煙囪筒體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構成的熱風發電機組合件、由底座7、采集和控制模塊8、耗能電阻9、制動裝置10、光伏控制逆變器11構成的底部組合件、由吸熱模13、蓄熱層14、集熱棚15構成的集熱棚組合件、以及安裝在集熱棚15上面的n個由光伏組件16組成的光伏組合件，n為正整數，其特征在于每個光伏組合件中的溫度傳感器17裝在光伏組件16上面，散熱片18裝在光伏組件16下面，在集熱棚15與吸熱膜13之間安裝有由m塊擋風板19組成的擋風板組件，m為正整數，每塊擋風板的底部與其對應的安裝在地基21上的步進電機20的轉軸相聯接，所述擋風板組件排布如圖3所示，它是由多排由中心向周圍發射狀排列的擋風板組成，每排包括有多個擋風板。

本發明的變風道控制方法如圖5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組的輸出電壓、電流及額定功率值，設定出允許的電壓、電流、功率值和切入、切出和額定風速；關閉制動裝置10；設定初始的光伏組件溫度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，每塊擋風板都指向圓心，即初始角度=0度，每次角度變化=5度；

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（以下將此擾動觀察或模糊邏輯最大功率跟蹤簡稱為“MPPT”）控制策略，執行步驟六；

步驟四、判斷系統輸出功率是否大于額定功率Pe，是，接入耗能電阻9，執行步驟五；否，斷開耗能電阻9，調用MPPT控制策略，執行步驟六；

步驟五、判斷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MPPT控制策略，執行步驟六；

步驟六、采集并存儲組件的溫度信號Sw；?

步驟七、判斷溫度傳感器17所示的組件溫度信號是否低于初始溫度信號，是，變風道程序停止工作；否，延時T采集并儲存的組件的溫度和溫度差信號；

步驟八、判斷兩次采樣溫度信號的差值是否超過溫度信號差，是，則應減小初始定時時間T’=T-1，啟動步進電機增加擋風板角度；否，則應增加初始定時時間T’=T+1，啟動步進電機減小擋風板角度；

步驟九、判斷T’是否小于1分鐘，是，T’等于1；否，T’不變；

步驟十、判斷是否小于45度，是，不變，返回步驟二；否，度，返回步驟二；