[發(fā)明專利]基于光伏供電的天然氣管道無線伴熱系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211207852.9
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115574182A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁海濱;馮立德;陳開;董晨光;王智學(xué);劉永濱;李琦;馮恩臨;張偉明;杜華;張季娜;徐哲;王巖
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司;中石油昆侖燃氣有限公司
• 主分類號: F16L53/34
• 分類號: F16L53/34;F17D5/00;H02J3/38;H02J50/12
• 代理公司: 北京八月瓜知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11543
• 代理人: 秦瑩

1.一種基于光伏供電的天然氣管道無線伴熱系統(tǒng)，其特征在于，包括：

分布式光伏陣列，用于利用多組光伏發(fā)電板接收太陽能并轉(zhuǎn)化為多組電能；

匯流箱，與所述分布式光伏陣列連接，用于將多組電能進行匯流；

直流配電柜，與所述匯流箱連接，用于或匯流后的電流進行均流與均壓調(diào)節(jié)；

逆變器，與所述直流配電柜連接，用于將直流電轉(zhuǎn)換為管道線圈能夠?qū)⒛芰繜o線傳輸?shù)母哳l交流電；

無限伴熱結(jié)構(gòu)，與所述逆變器連接，用于將交流高頻電整流成直流電，為生熱提供能量；

數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，與所述無限伴熱結(jié)構(gòu)連接，用于從所述無限伴熱結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)采集，并控制所述無限伴熱結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無限伴熱結(jié)構(gòu)具體包括：

發(fā)射端補償網(wǎng)絡(luò)、管道和接收端諧振網(wǎng)絡(luò)，其中，所述發(fā)射端補償網(wǎng)絡(luò)包括：電感L_p0和電容C_p與管道外部線圈L_p，用于形成高頻諧振電流，所述管道用于使所述高頻諧振電流的固有諧振頻率相同，實現(xiàn)能量的傳輸，所述接收端諧振網(wǎng)絡(luò)具體包括：管道內(nèi)部線圈L_s和電容C_s，用于由線圈L_s接收能量后，使得電流i_s充分諧振，由不控整流管將交流高頻電整流成直流電，為生熱提供能量。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述管道外部設(shè)置有由方形和螺線管型混合組成的管道外部線圈L_p，所述管道內(nèi)部設(shè)置有螺線管型的管道內(nèi)部線圈L_s。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，由方形線圈和螺線管組成的混合線圈的磁通、磁阻與耦合系數(shù)之間關(guān)系式為公式1：

其中，磁通Φ＝F/R，空氣磁阻R＝l/(μ₀S)，l表示空氣氣隙長度，S表示有效的空氣橫截面積以及，μ₀表示空氣磁導(dǎo)率，耦合系數(shù)k表示為互耦合磁通與總磁通的比值，F(xiàn)表示耦合機構(gòu)磁動勢。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無限伴熱結(jié)構(gòu)采用多段線圈結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)具體用于：對所述無限伴熱結(jié)構(gòu)的每段線圈的電流獨立調(diào)控，進行分區(qū)域溫度控制。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多段線圈結(jié)構(gòu)為3段線圈結(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多段線圈結(jié)構(gòu)對應(yīng)的區(qū)域設(shè)置有一個溫度監(jiān)測點，所述溫度檢測點用于將檢測到的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到所述數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)具體用于：獲取所述溫度數(shù)據(jù)，將所述溫度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)溫度值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果，通過高頻逆變器調(diào)節(jié)輸出母線電壓來調(diào)節(jié)管道內(nèi)部線圈感應(yīng)的電壓值，進而實現(xiàn)管道內(nèi)部能量的調(diào)節(jié)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)具體用于：

根據(jù)公式2確定管道內(nèi)部線圈感應(yīng)的電壓值U_s：

其中，M為管道外部線圈與管道內(nèi)部線圈的互感，ω表示角頻率，I_p表示管道外部線圈電流，L_p0表示管道外部線圈電感，U_inv為逆變器調(diào)節(jié)輸出母線電壓。