[发明专利]基于布雷顿循环的碟式太阳能与沼气互补发电系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源应用领域，涉及一种光气互补发电系统及其控制方法，具体是基于布雷顿循环的碟式太阳能与沼气互补发电系统及其控制方法。

背景技术

针对不断消耗的化石能源和日益严重的环境污染，可再生清洁能源的应用得到了广泛的关注和蓬勃的发展。中国属于太阳能资源大国，太阳能热发电技术目前已经成为科学研究以及产业化的前沿工作。

由于太阳能资源的分散性、随机性和间歇性，单独利用太阳能的发电系统存在连续稳定供电问题。

碟式太阳能热发电系统的结构简单，运行可靠，光电转化效率高，但是较高的系统成本和不成熟的热储蓄/混合动力技术制约了碟式斯特林太阳能热发电系统的广泛应用。

布雷顿热机具有较低的系统成本、较低的运行与维护费用和成熟的混合动力技术。

沼气发电不会破坏生态环境，沼气又能在自然界不断生成，属于可再生清洁能源。

现有的太阳能-沼气发电系统，由于昼夜更替，以及阴天等天气原因，太阳能加热系统受天气的影响，发电工作过程容易出现波动，并且沼气产生系统也会受环境温度的影响，影响沼气的产量。

因此，开发基于布雷顿循环的碟式太阳能与沼气互补发电系统稀奇控制方法能够解决上述问题。

发明内容

针对现有的碟式斯特林太阳能热发电系统成本过高，且无法在太阳能强弱变化时输出稳定连续电力的问题，本发明提供一种基于布雷顿循环的碟式太阳能与沼气互补发电系统及其控制方法；

本发明解决上述技术问题通过下述技术方案予以实现：该基于布雷顿循环的碟式太阳能与沼气互补发电系统包括碟式太阳能吸收系统、布雷顿循环发电系统、沼气生产系统和监控系统，其中：

碟式太阳能吸收系统包括机座支柱、跟踪转动装置、抛物面聚光镜、镜面框架、接收器支架、太阳能接收器，其中：

机座支柱,用于固定支撑碟式太阳能吸收系统；

跟踪转动装置，用于调整抛物面聚光镜对准太阳；

抛物面聚光镜，用于聚焦太阳光；

镜面框架，用于固定支撑抛物面聚光镜；

接收器支架，用于固定支撑太阳能接收器；

太阳能接收器，用于吸收聚焦后的太阳热量，并将热量传递给气态工质。

布雷顿循环发电系统包括燃烧室，回热器，燃气透平，压气机，发电机，进气管和排气管，其中：

燃烧室，用于燃烧沼气并加热气态工质；

回热器，用于对新鲜气态工质进行预热；

燃气透平，用于将气态工质的热能转换为机械能；

压气机，用于提高气态工质压力；

发电机，用于将机械能转换为电能；

进气管，用于引入气态工质，进气管与压气机相连；

排气管，用于排出气态工质，排气管与回热器相连；

沼气生产系统包括进料管、余热回收器、热管、沼气发酵池、气液分离器、沼气储存罐，其中：

进料管，用于引入沼气发酵所需的有机物质；

余热回收器，用于回收回热器排放的高温废气热量；

热管，用于将余热回收器中的热量传递给沼气发酵池；

沼气发酵池，用于制备沼气；

气液分离器，用于分离沼气和水分；

沼气储存罐，用于储存沼气；

所述监控系统包括电磁三通阀，电磁控制阀，电磁调节阀，光敏传感器，温度传感器、压力传感器和控制器，其中：

电磁三通阀，系统中有两个电磁三通阀，第一电磁三通阀用于控制在太阳能接收器中加热的工质进入燃烧室或燃气透平，第二电磁三通阀用于控制从回热器排除的高温废气进入排气管或余热回收器；

电磁控制阀，用于控制进料管给沼气发酵池提供有机物质；

电磁调节阀，用于调节沼气储存罐中沼气进入燃烧室的流量；

温度传感器，用于检测沼气发酵池温度；

压力传感器，用于检测沼气储存罐压力；

光敏传感器，用于检测太阳高度角、太阳方位角和太阳能辐射强度；

控制器，用于输入温度传感器、压力传感器、光明传感器检测信号，并控制跟踪转动装置、电磁三通阀、电磁控制阀和电磁调节阀；

控制器，用于输入温度传感器、压力传感器、光明传感器检测信号，并控制跟踪转动装置、电磁三通阀、电磁控制阀和电磁调节阀；

控制器27为SIMATIC S7-1500 PLC控制器，通过PC机编程可实现整个系统的自动化控制。