本發(fā)明涉及一種發(fā)電設(shè)備，特別涉及到一種太陽能加熱風(fēng)力發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

目前可再生新能源發(fā)電發(fā)展迅速，在偏遠(yuǎn)地區(qū)開始逐漸采用可再生新能源發(fā)電尤其是太陽能發(fā)電作為主要發(fā)電手段，但是，目前包括太陽能發(fā)電在內(nèi)的可再生新能源發(fā)電目前最大的問題是發(fā)電不穩(wěn)定、可調(diào)度性低，使得可再生新能源發(fā)電接入電網(wǎng)后，會影響電網(wǎng)穩(wěn)定性，甚至?xí)岆娋W(wǎng)系統(tǒng)崩潰，這一問題影響了可再生新能源發(fā)電的可用性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種太陽能加熱風(fēng)力發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)及其控制方法，通過在太陽光照充足且發(fā)電量大的情況下，將部分電能轉(zhuǎn)化為機械能，在太陽光照不足的情況下，將轉(zhuǎn)化的能量用于發(fā)電，讓系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)電，不會讓電壓突然發(fā)生變化，避免電壓突然變化對電網(wǎng)造成傷害，保證了供電的穩(wěn)定性，確保了用電單位尤其是偏遠(yuǎn)地區(qū)的用電單位對電能的需求，提高了可再生新能源發(fā)電的可用性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明提出一種太陽能加熱風(fēng)力發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)及其控制方法，包括：太陽能聚能裝置、熱風(fēng)塔裝置、發(fā)電機組和蓄能裝置，所述熱風(fēng)塔裝置包括煙囪和通風(fēng)管道，所述煙囪外圍設(shè)置有所述太陽能聚能裝置，所述通風(fēng)管道設(shè)于所述煙囪的進氣口；所述發(fā)電機組包括設(shè)于通風(fēng)管道中的發(fā)電機組一和設(shè)于煙囪的出風(fēng)口的發(fā)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(fā)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(fēng)管道。

優(yōu)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于控制空氣壓縮裝置和壓縮空氣蓄能庫開關(guān)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(guān)以及壓縮空氣蓄能庫的排氣端、進氣口的開關(guān)，所述光照探測器設(shè)于外部空曠處，處理器依據(jù)光照探測器的探測值，判斷當(dāng)前的光照強度。

優(yōu)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(jīng)由太陽能聚光鏡片組聚集，這些光線給煙囪加熱，煙囪內(nèi)空氣在熱能作用下變成熱空氣；煙囪內(nèi)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(nèi)的熱空氣上升后，需要進行補充，通風(fēng)管道內(nèi)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(huán)；而被加熱的空氣在上升過程中產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，該效應(yīng)表現(xiàn)在氣流在通過呈喇叭形縮小的收縮段和喉道時出現(xiàn)流速增大的現(xiàn)象，即加熱空氣在煙囪的進氣口附近會產(chǎn)生低壓，從而產(chǎn)生吸附作用，把通風(fēng)管道內(nèi)的常溫空氣快速吸入煙囪，使得煙囪內(nèi)與通風(fēng)管道中的空氣運動加快，通風(fēng)管道中的發(fā)電機組更快旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)發(fā)電功能。

優(yōu)選地，所述煙囪外部設(shè)有吸熱保溫層，使太陽能聚能加熱效果保持更久。

優(yōu)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(fēng)力發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)可以在陰天使用。

優(yōu)選地，所述電機組一為一個或若干個風(fēng)力發(fā)電機，通過通風(fēng)管道中的空氣流動向外發(fā)電，其中，部分電能輸出至空氣壓縮裝置，將部分電能轉(zhuǎn)化為機械能。

優(yōu)選地，所述發(fā)電機組二為汽輪發(fā)電機，通過煙囪中逸出的加熱空氣進行發(fā)電。

優(yōu)選地，所述壓縮空氣蓄能庫的排氣端設(shè)于所述通風(fēng)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(xù)產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，以實現(xiàn)發(fā)電效率的最大化。

優(yōu)選地，所述壓縮空氣蓄能庫的排氣端設(shè)于所述發(fā)電機組一的下方。

上述太陽能加熱風(fēng)力發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)的控制方法，當(dāng)所述光照探測器探得外部光照強度由強轉(zhuǎn)弱且低于預(yù)設(shè)的臨界值時，所述處理器關(guān)閉所述空氣壓縮裝置，處理器關(guān)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(fēng)管道排氣，通過壓縮空氣蓄能庫的排氣，所述通風(fēng)管道內(nèi)空氣保持運動狀態(tài)，使所述發(fā)電機組繼續(xù)發(fā)電；當(dāng)所述光照探測器探得外部光照強度由弱轉(zhuǎn)強且高于預(yù)設(shè)的臨界值時，所述處理器關(guān)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(fēng)管道內(nèi)的空氣運動，使所述發(fā)電機組向外發(fā)電，部分電量電能輸出至空氣壓縮裝置，在向外發(fā)電的同時通過空氣壓縮裝置將部分電能轉(zhuǎn)化為機械能；其中，由于地理位置與光線條件不同，太陽落山時，太陽光的輻射強度范圍為320W/m²～380W/m²，故所述預(yù)設(shè)的臨界值可設(shè)為320W/m²～380W/m²。

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明提出一種太陽能加熱風(fēng)力發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)及其控制方法，通過在太陽光照充足且發(fā)電量大的情況下，在向外發(fā)電的同時將部分電能轉(zhuǎn)化為機械能，在太陽光照不足的情況下，將轉(zhuǎn)化的能量用于發(fā)電，讓系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)電，不會讓電壓突然發(fā)生變化，避免電壓突然變化對電網(wǎng)造成傷害，保證了供電的穩(wěn)定性，確保了用電單位尤其是偏遠(yuǎn)地區(qū)的用電單位對電能的需求，提高了可再生新能源發(fā)電的可用性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)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發(fā)明的優(yōu)選實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例1的示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例2的示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例3的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例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(fēng)管道，4為風(fēng)力發(fā)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

為了更好理解本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容，下面提供一具體實施例，并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。

實施例1

參見圖1，本發(fā)明提出一種太陽能加熱風(fēng)力發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)，包括太陽能聚能裝置、熱風(fēng)塔裝置、發(fā)電機組和蓄能裝置，所述熱風(fēng)塔裝置包括煙囪2和通風(fēng)管道3，所述煙囪2外圍設(shè)置有所述太陽能聚能裝置，所述通風(fēng)管道3設(shè)于所述煙囪2的進氣口；所述發(fā)電機組包括設(shè)于通風(fēng)管道3中的發(fā)電機組一和設(shè)于煙囪2的出風(fēng)口的發(fā)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(fā)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(nèi)的空氣可以產(chǎn)生文丘里效應(yīng)。

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(fēng)力發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)可以在陰天使用。

發(fā)電機組一為三個風(fēng)力發(fā)電機4，通過通風(fēng)管道3中的空氣流動進行發(fā)電。

發(fā)電機組二為汽輪發(fā)電機9，通過煙囪2中的排出的熱空氣進行發(fā)電。

所述壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601設(shè)于所述通風(fēng)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(xù)產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，以實現(xiàn)發(fā)電效率的最大化。

工作原理為：

太陽光經(jīng)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(nèi)空氣在熱能作用下變成熱空氣；煙囪2內(nèi)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(nèi)的熱空氣上升后，需要進行補充，通風(fēng)管道3內(nèi)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(huán)；而被加熱的空氣在上升過程中產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，該效應(yīng)表現(xiàn)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(xiàn)流速增大的現(xiàn)象，即加熱空氣在煙囪2的進氣口附近會產(chǎn)生低壓，從而產(chǎn)生吸附作用，把通風(fēng)管道3內(nèi)的常溫空氣快速吸入煙囪2，使得煙囪2內(nèi)與通風(fēng)管道3中的空氣運動加快，通風(fēng)管道3中的風(fēng)力發(fā)電機4更快旋轉(zhuǎn)，煙囪2內(nèi)的熱空氣上升后，到達(dá)汽輪發(fā)電機9，汽輪發(fā)電機9開始發(fā)電，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的向外發(fā)電功能；

發(fā)電機組發(fā)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處于關(guān)閉狀態(tài)；

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

但是，當(dāng)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(nèi)空氣的溫度，但這些熱能不足以讓煙囪2內(nèi)的空氣維持光照條件下煙囪2的溫度，會導(dǎo)致煙囪2內(nèi)空氣上升速度放緩，通風(fēng)管道3中的空氣流動速度減慢，發(fā)電機組發(fā)電量降低。

此時，關(guān)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(fēng)管道3內(nèi)空氣保持運動狀態(tài)，煙囪2中繼續(xù)產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，使發(fā)電機組繼續(xù)發(fā)電，保持電壓穩(wěn)定，避免電壓突然變化對電網(wǎng)造成傷害。

實施例2

參見圖2，本實施例與實施例1不同在于，所述空氣壓縮裝置5、壓縮空氣蓄能庫6分別連接一用于控制空氣壓縮裝置5和壓縮空氣蓄能庫6開關(guān)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(guān)以及壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601、進氣口的開關(guān)，所述光照探測器8設(shè)于外部空曠處，處理器7依據(jù)光照探測器8的探測值或者依據(jù)處理器7內(nèi)部的定時器，控制空氣壓縮裝置5的開關(guān)以及壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601、進氣口的開關(guān)。

工作原理為：

在本實施例中，由于地理位置與光線條件不同，設(shè)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范圍為320W/m²～380W/m²，故所述預(yù)設(shè)的臨界值設(shè)為320W/m²～380W/m²。

當(dāng)所述光照探測器8探得外部光照強度由強轉(zhuǎn)弱，且光照強度低于320W/m²～380W/m²時，所述處理器7關(guān)閉所述空氣壓縮裝置5，處理器7關(guān)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(fēng)管道3排氣，通過壓縮空氣蓄能庫6的排氣，所述通風(fēng)管道3內(nèi)空氣保持運動狀態(tài)，使所述發(fā)電機組繼續(xù)發(fā)電；

在本實施例中，當(dāng)所述光照探測器8探得光照強度由弱轉(zhuǎn)強，且光照強度高于320W/m²～380W/m²時，所述處理器7關(guān)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(fēng)管道3內(nèi)的空氣運動，發(fā)電機組正常向外發(fā)電，同時，部分電能輸出至空氣壓縮裝置5，在向外發(fā)電的同時通過空氣壓縮裝置5將部分電能轉(zhuǎn)化為機械能。

或者，依據(jù)處理器7內(nèi)部的定時器定時，在6:00時，處理器7關(guān)閉所述空氣壓縮裝置5，處理器7關(guān)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(fēng)管道3內(nèi)空氣保持運動狀態(tài)，使所述發(fā)電機組繼續(xù)發(fā)電；

在18:00時，處理器7關(guān)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(fēng)管道3內(nèi)的空氣運動，發(fā)電機組正常發(fā)電。

實施例3

參見圖3，本實施例與實施例2的不同在于，所述煙囪2外部設(shè)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(fā)電效率。

工作原理為：太陽光經(jīng)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(shè)有吸熱保溫層204將部分熱量吸收保存；在夜間，煙囪2內(nèi)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(nèi)部的空氣被加熱。

實施例4

參見圖4，本實施例與實施例1不同在于，所述壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601設(shè)于所述通風(fēng)管道3的發(fā)電機組一的下方。

工作原理為：當(dāng)夜間沒有太陽光照射時，關(guān)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(fēng)管道3排氣，通過壓縮空氣蓄能庫6的排氣，所述通風(fēng)管道3內(nèi)空氣保持運動狀態(tài)，使發(fā)電機組繼續(xù)發(fā)電，保持電壓穩(wěn)定，避免電壓突然變化對電網(wǎng)造成傷害。

實施例5

一種太陽能加熱風(fēng)力發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)的控制方法，包括：太陽能聚能裝置、熱風(fēng)塔裝置、發(fā)電機組和蓄能裝置，所述熱風(fēng)塔裝置包括煙囪2和通風(fēng)管道3，所述煙囪2外圍設(shè)置有所述太陽能聚能裝置，所述通風(fēng)管道3設(shè)于所述煙囪2的進氣口；所述發(fā)電機組包括設(shè)于通風(fēng)管道3中的發(fā)電機組一和設(shè)于煙囪2的出風(fēng)口的發(fā)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(fā)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；空氣壓縮裝置5、壓縮空氣蓄能庫6分別連接一用于控制空氣壓縮裝置5和壓縮空氣蓄能庫6開關(guān)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(guān)以及壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601、進氣口的開關(guān)。

所述光照探測器8探得外部光照強度由強轉(zhuǎn)弱且低于預(yù)設(shè)的臨界值時，所述處理器7關(guān)閉所述空氣壓縮裝置5，處理器7關(guān)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；所述光照探測器8探得外部光照強度由弱轉(zhuǎn)強且高于預(yù)設(shè)的臨界值時，所述處理器7關(guān)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，以實現(xiàn)依據(jù)光照強度控制空氣壓縮裝置5的開關(guān)以及壓縮空氣蓄能庫6的排氣端601、進氣口的開關(guān)，實現(xiàn)自動控制。

工作原理為：

太陽光經(jīng)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(nèi)空氣在熱能作用下變成熱空氣；煙囪2內(nèi)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(nèi)的熱空氣上升后，需要進行補充，通風(fēng)管道3內(nèi)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(huán)；而被加熱的空氣在上升過程中產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，該效應(yīng)表現(xiàn)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(xiàn)流速增大的現(xiàn)象，即加熱空氣在煙囪2的進氣口附近會產(chǎn)生低壓，從而產(chǎn)生吸附作用，把通風(fēng)管道3內(nèi)的常溫空氣快速吸入煙囪2，使得煙囪2內(nèi)與通風(fēng)管道3中的空氣運動加快，通風(fēng)管道3中的風(fēng)力發(fā)電機4更快旋轉(zhuǎn)，煙囪2內(nèi)的熱空氣上升后，到達(dá)汽輪發(fā)電機9，汽輪發(fā)電機9開始發(fā)電，此時，發(fā)電機組正常向外發(fā)電，部分電能傳輸至空氣壓縮裝置5；

此時，所述光照探測器8探得光照強度由弱轉(zhuǎn)強，且光照強度高于320W/m²～380W/m²，所述處理器7關(guān)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，空氣壓縮裝置5將空氣壓縮存儲，在向外發(fā)電的同時通過空氣壓縮裝置5將部分電能轉(zhuǎn)化為機械能；

但是，當(dāng)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(nèi)空氣的溫度，但這些熱能不足以讓煙囪2內(nèi)的空氣維持一定的溫度，會導(dǎo)致煙囪2內(nèi)空氣上升速度放緩，通風(fēng)管道3中的空氣流動速度減慢，發(fā)電機組發(fā)電量降低。

此時，光照探測器8探得外部光照強度由強轉(zhuǎn)弱，且光照強度低于320W/m²～380W/m²，所述處理器7關(guān)閉所述空氣壓縮裝置5，處理器7關(guān)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(fēng)管道3內(nèi)空氣保持運動狀態(tài)，使所述發(fā)電機組繼續(xù)發(fā)電，保持電壓穩(wěn)定，避免電壓突然變化對電網(wǎng)造成傷害。

綜上所述，本發(fā)明的一種太陽能加熱風(fēng)力發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)及其控制方法，通過在太陽光照充足且發(fā)電量大的情況下，在向外發(fā)電的同時將部分電能轉(zhuǎn)化為機械能，在太陽光照不足的情況下，將轉(zhuǎn)化的能量用于發(fā)電，讓系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)電，不會讓電壓突然發(fā)生變化，避免電壓突然變化對電網(wǎng)造成傷害，保證了供電的穩(wěn)定性，確保了用電單位尤其是偏遠(yuǎn)地區(qū)的用電單位對電能的需求，提高了可再生新能源發(fā)電的可用性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。