一種太陽能加熱風力發電循環系統的製作方法

2023-06-02 22:08:26

本實用涉及一種發電設備，特別涉及到一種太陽能加熱風力發電循環系統。

背景技術：

目前可再生新能源發電發展迅速，在偏遠地區開始逐漸採用可再生新能源發電尤其是太陽能發電作為主要發電手段，但是，目前包括太陽能發電在內的可再生新能源發電目前最大的問題是發電不穩定、可調度性低，使得可再生新能源發電接入電網後，會影響電網穩定性，甚至會讓電網系統崩潰，這一問題影響了可再生新能源發電的可用性。

實用內容

本實用為了解決現有技術存在的缺陷，提出一種太陽能加熱風力發電循環系統及其控制方法，通過在太陽光照充足且發電量大的情況下，將部分電能轉化為機械能，在太陽光照不足的情況下，將轉化的能量用於發電，讓系統繼續發電，不會讓電壓突然發生變化，避免電壓突然變化對電網造成傷害，保證了供電的穩定性，確保了用電單位尤其是偏遠地區的用電單位對電能的需求，提高了可再生新能源發電的可用性。

本實用的技術方案是這樣實現的：

本實用提出一種太陽能加熱風力發電循環系統及其控制方法，包括：太陽能聚能裝置、熱風塔裝置、發電機組和蓄能裝置，所述熱風塔裝置包括煙囪和通風管道，所述煙囪外圍設置有所述太陽能聚能裝置，所述通風管道設於所述煙囪的進氣口；所述發電機組包括設於通風管道中的發電機組一和設於煙囪的出風口的發電機組二；所述蓄能裝置包括空氣壓縮裝置和連接所述空氣壓縮裝置的壓縮空氣蓄能庫，所述空氣壓縮裝置與所述發電機組電連接，所述壓縮空氣蓄能庫的排氣端連接所述通風管道。

優選地，所述空氣壓縮裝置、所述壓縮空氣蓄能庫分別連接一用於控制空氣壓縮裝置和壓縮空氣蓄能庫開關的處理器，所述處理器電連接有光照探測器，處理器控制空氣壓縮裝置的開關以及壓縮空氣蓄能庫的排氣端、進氣口的開關，所述光照探測器設於外部空曠處，處理器依據光照探測器的探測值，判斷當前的光照強度。

優選地，所述煙囪由呈喇叭形縮小的收縮段、喉道段和一呈喇叭形擴大的擴散段組成。白天，太陽光經由太陽能聚光鏡片組聚集，這些光線給煙囪加熱，煙囪內空氣在熱能作用下變成熱空氣；煙囪內的熱空氣與外部常溫空氣之間形成溫差，熱空氣進行上升運動，煙囪內的熱空氣上升後，需要進行補充，通風管道內的常溫空氣被吸入煙囪中，常溫空氣被煙囪加熱、上升，形成循環；而被加熱的空氣在上升過程中產生文丘裡效應，該效應表現在氣流在通過呈喇叭形縮小的收縮段和喉道時出現流速增大的現象，即加熱空氣在煙囪的進氣口附近會產生低壓，從而產生吸附作用，把通風管道內的常溫空氣快速吸入煙囪，使得煙囪內與通風管道中的空氣運動加快，通風管道中的發電機組更快旋轉，從而實現發電功能。

優選地，所述煙囪外部設有吸熱保溫層，使太陽能聚能加熱效果保持更久。

優選地，所述太陽能聚能裝置為太陽能聚光鏡片組，太陽能聚光鏡片組即可以吸收太陽能的直射光也可以吸收散射光線，因此，本太陽能加熱風力發電循環系統可以在陰天使用。

優選地，所述電機組一為一個或若干個風力發電機，通過通風管道中的空氣流動向外發電，其中，部分電能輸出至空氣壓縮裝置，將部分電能轉化為機械能。

優選地，所述發電機組二為汽輪發電機，通過煙囪中逸出的加熱空氣進行發電。

優選地，所述壓縮空氣蓄能庫的排氣端設於所述通風管道中靠近煙囪的進氣口附近的位置，保證煙囪中的空氣繼續產生文丘裡效應，以實現發電效率的最大化。

優選地，所述壓縮空氣蓄能庫的排氣端設於所述發電機組一的下方。

上述太陽能加熱風力發電循環系統的控制方法，當所述光照探測器探得外部光照強度由強轉弱且低於預設的臨界值時，所述處理器關閉所述空氣壓縮裝置，處理器關閉所述壓縮空氣蓄能庫的進氣口，處理器打開壓縮空氣蓄能庫的排氣端，所述壓縮空氣蓄能庫往通風管道排氣，通過壓縮空氣蓄能庫的排氣，所述通風管道內空氣保持運動狀態，使所述發電機組繼續發電；當所述光照探測器探得外部光照強度由弱轉強且高於預設的臨界值時，所述處理器關閉所述壓縮空氣蓄能庫的排氣端，處理器開啟所述空氣壓縮裝置，處理器開啟所述壓縮空氣蓄能庫的進氣口，通過聚集的太陽能熱量帶動所述通風管道內的空氣運動，使所述發電機組向外發電，部分電量電能輸出至空氣壓縮裝置，在向外發電的同時通過空氣壓縮裝置將部分電能轉化為機械能；其中，由於地理位置與光線條件不同，太陽落山時，太陽光的輻射強度範圍為320W/m2～380W/m2，故所述預設的臨界值可設為320W/m2～380W/m2。

本實用具有如下有益效果：

本實用提出一種太陽能加熱風力發電循環系統，通過在太陽光照充足且發電量大的情況下，在向外發電的同時將部分電能轉化為機械能，在太陽光照不足的情況下，將轉化的能量用於發電，讓系統繼續發電，不會讓電壓突然發生變化，避免電壓突然變化對電網造成傷害，保證了供電的穩定性，確保了用電單位尤其是偏遠地區的用電單位對電能的需求，提高了可再生新能源發電的可用性。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用的優選實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用實施例1的示意圖；

圖2為本實用實施例2的示意圖；

圖3為本實用實施例3的示意圖；

圖4為本實用實施例4的示意圖；

圖中，1為太陽能聚光鏡片組，2為煙囪，201為收縮段，202為喉道段，203為擴散段，204為吸熱保溫層，3為通風管道，4為風力發電機，5為空氣壓縮裝置，6為壓縮空氣蓄能庫，601為壓縮空氣蓄能庫的排氣端，7為處理器，8為光照探測器。

具體實施方式

為了更好理解本實用技術內容，下面提供一具體實施例，並結合附圖對本實用做進一步的說明。

實施例1

參見圖1，本實用提出一種太陽能加熱風力發電循環系統，包括太陽能聚能裝置、熱風塔裝置、發電機組和蓄能裝置，所述熱風塔裝置包括煙囪2和通風管道3，所述煙囪2外圍設置有所述太陽能聚能裝置，所述通風管道3設於所述煙囪2的進氣口；所述發電機組包括設於通風管道3中的發電機組一和設於煙囪2的出風口的發電機組二；所述蓄能裝置包括空氣壓縮裝置5和連接所述空氣壓縮裝置的壓縮空氣蓄能庫6，所述空氣壓縮裝置5與所述發電機組電連接，所述壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601連接所述煙囪2的進氣口；

煙囪2由呈喇叭形縮小的收縮段201、喉道段202和一呈喇叭形擴大的擴散段203組成，以保證煙囪2內的空氣可以產生文丘裡效應。

太陽能聚能裝置為太陽能聚光鏡片組1，太陽能聚光鏡片組1既可以吸收太陽能的直射光也可以吸收散射光線，因此，本太陽能加熱風力發電循環系統可以在陰天使用。

發電機組一為三個風力發電機4，通過通風管道3中的空氣流動進行發電。

發電機組二為汽輪發電機9，通過煙囪2中的排出的熱空氣進行發電。

所述壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601設於所述通風管道3中靠近煙囪2的進氣口附近的位置，保證煙囪2中繼續產生文丘裡效應，以實現發電效率的最大化。

工作原理為：

太陽光經由太陽能聚光鏡片組1聚集，這些光線給煙囪2加熱，煙囪2內空氣在熱能作用下變成熱空氣；煙囪2內的熱空氣與外部常溫空氣之間形成溫差，熱空氣進行上升運動，煙囪2內的熱空氣上升後，需要進行補充，通風管道3內的常溫空氣被吸入煙囪2中，常溫空氣被煙囪2加熱、上升，形成循環；而被加熱的空氣在上升過程中產生文丘裡效應，該效應表現在氣流在通過呈喇叭形縮小的收縮段201和喉口段202時出現流速增大的現象，即加熱空氣在煙囪2的進氣口附近會產生低壓，從而產生吸附作用，把通風管道3內的常溫空氣快速吸入煙囪2，使得煙囪2內與通風管道3中的空氣運動加快，通風管道3中的風力發電機4更快旋轉，煙囪2內的熱空氣上升後，到達汽輪發電機9，汽輪發電機9開始發電，從而實現系統的向外發電功能；

發電機組發電時，部分電力傳輸至空氣壓縮裝置5；

壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601處於關閉狀態；

空氣壓縮裝置5將空氣壓縮至壓縮空氣蓄能庫6，將發電機組部分的電能轉化為機械能，實現在向外發電的同時進行電能的儲存。

但是，當夜間沒有太陽光照射時，雖然煙囪2存儲了一部分熱能，在晚上煙囪2將這些熱能釋放，也可以加熱煙囪2內空氣的溫度，但這些熱能不足以讓煙囪2內的空氣維持光照條件下煙囪2的溫度，會導致煙囪2內空氣上升速度放緩，通風管道3中的空氣流動速度減慢，發電機組發電量降低。

此時，關閉壓縮空氣蓄能庫6的進氣口，打開壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601，所述壓縮空氣蓄能庫6往煙囪2的進氣口排氣，通過壓縮空氣蓄能庫6的排氣，所述煙囪2和通風管道3內空氣保持運動狀態，煙囪2中繼續產生文丘裡效應，使發電機組繼續發電，保持電壓穩定，避免電壓突然變化對電網造成傷害。

實施例2

參見圖2，本實施例與實施例1不同在於，所述空氣壓縮裝置5、壓縮空氣蓄能庫6分別連接一用於控制空氣壓縮裝置5和壓縮空氣蓄能庫6開關的處理器7，處理器7電連接有光照探測器8，處理器8控制空氣壓縮裝置5的開關以及壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601、進氣口的開關，所述光照探測器8設於外部空曠處，處理器7依據光照探測器8的探測值或者依據處理器7內部的定時器，控制空氣壓縮裝置5的開關以及壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601、進氣口的開關。

工作原理為：

在本實施例中，由於地理位置與光線條件不同，設太陽升起時間為6:00，太陽落山時間為18:00；太陽落山時，太陽光的輻射強度值的範圍為320W/m2～380W/m2，故所述預設的臨界值設為320W/m2～380W/m2。

當所述光照探測器8探得外部光照強度由強轉弱，且光照強度低於320W/m2～380W/m2時，所述處理器7關閉所述空氣壓縮裝置5，處理器7關閉所述壓縮空氣蓄能庫6的進氣口，處理器7打開壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601，所述壓縮空氣蓄能庫6往通風管道3排氣，通過壓縮空氣蓄能庫6的排氣，所述通風管道3內空氣保持運動狀態，使所述發電機組繼續發電；

在本實施例中，當所述光照探測器8探得光照強度由弱轉強，且光照強度高於320W/m2～380W/m2時，所述處理器7關閉所述壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601，處理器7開啟所述空氣壓縮裝置5，處理器7開啟所述壓縮空氣蓄能庫6的進氣口，通過聚集的太陽能熱量帶動所述通風管道3內的空氣運動，發電機組正常向外發電，同時，部分電能輸出至空氣壓縮裝置5，在向外發電的同時通過空氣壓縮裝置5將部分電能轉化為機械能。

或者，依據處理器7內部的定時器定時，在6:00時，處理器7關閉所述空氣壓縮裝置5，處理器7關閉所述壓縮空氣蓄能庫6的進氣口，處理器7打開壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601，所述壓縮空氣蓄能庫6往煙囪2的進氣口排氣，通過壓縮空氣蓄能庫6的排氣，所述煙囪2和通風管道3內空氣保持運動狀態，使所述發電機組繼續發電；

在18:00時，處理器7關閉所述壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601，處理器7開啟所述空氣壓縮裝置5，處理器7開啟所述壓縮空氣蓄能庫6的進氣口，通過聚集的太陽能熱量帶動所述煙囪2和通風管道3內的空氣運動，發電機組正常發電。

實施例3

參見圖3，本實施例與實施例2的不同在於，所述煙囪2外部設有吸熱保溫層204，使太陽能聚能加熱效果保持更久，在無太陽光照射的情況下，保持較高的發電效率。

工作原理為：太陽光經由太陽能聚光鏡片組1聚集，這些光線給煙囪2加熱，煙囪2外部設有吸熱保溫層204將部分熱量吸收保存；在夜間，煙囪2內部溫度下降，吸熱保溫層204將保存的熱量放出，加熱煙囪2，煙囪2內部的空氣被加熱。

實施例4

參見圖4，本實施例與實施例1不同在於，所述壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601設於所述通風管道3的發電機組一的下方。

工作原理為：當夜間沒有太陽光照射時，關閉壓縮空氣蓄能庫6的進氣口，打開壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601，所述壓縮空氣蓄能庫6往通風管道3排氣，通過壓縮空氣蓄能庫6的排氣，所述通風管道3內空氣保持運動狀態，使發電機組繼續發電，保持電壓穩定，避免電壓突然變化對電網造成傷害。

綜上所述，本實用的一種太陽能加熱風力發電循環系統及其控制方法，通過在太陽光照充足且發電量大的情況下，在向外發電的同時將部分電能轉化為機械能，在太陽光照不足的情況下，將轉化的能量用於發電，讓系統繼續發電，不會讓電壓突然發生變化，避免電壓突然變化對電網造成傷害，保證了供電的穩定性，確保了用電單位尤其是偏遠地區的用電單位對電能的需求，提高了可再生新能源發電的可用性。

以上所述僅為本實用的較佳實施例而已，並不用以限制本實用，凡在本實用的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用的保護範圍之內。