[发明专利]太阳能热风风力发电结合光伏发电结构及降温控制方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能发电技术领域，具体涉及一种太阳能热风风力发电结合光伏发电结构及降温控制方法。

背景技术

目前，国内外采用的太阳能热风风力发电的结构为烟囱式，它包括有安装发电机组合件的支架、安装在底座上包括有数据采集和控制模块、耗能电阻、制动装置的底部组合件、烟囱筒体、集热棚、蓄热层、顶端导流罩及铺在地基上的吸热膜，发电机组合件包括有底座、发电机、固定桨距角的风机叶片及轴承。主要运行原理是利用温室内的受热空气在重力作用下由于密度差而产生浮升力，烟囱的作用加大了系统内外的压差，从而形成强烈的上升气流，该上升气流所受到的上升力由太阳辐射、空气和重力共同作用引起，称之为烟囱效应。当烟囱高度达到 300米时，太阳能热风风力发电系统的最大能量转换效率达到 1%；当烟囱高度达到 1000米时，太阳能热风风力发电系统的最大能量转换效率可超过3%；同时太阳能热风风力发电系统的抽力、烟囱主流速度和温升温度升高随着集热棚半径的增大而显著增大。因此， 太阳能热风风力发电系统有投资巨大、占地大、效率低等缺点。光伏发电系统的输出效率受环境影响大，特别是随着光伏组件温度的升高，电能输出效率下降非常快，例如在50摄氏度时的光伏组件的输出效率与25摄氏度时相比下降20%~30%。因此降低光伏组件的温度可以提高光伏发电系统输出效率。

发明内容

本发明目的是在原有太阳能热风风力发电结构基础上，通过与光伏发电相结合，并通过控制冷却水的流量，提高光伏发电系统输出效率，可有效地克服现有太阳热风发电技术存在的输出效率低的缺点。

本发明是这样实现的，如图1所示，在太阳能热风风力发电结构基础上，包括有烟囱筒体1、烟囱顶端导流罩2、支架3构成的烟囱组合件、由风机叶片4、轴承5、发电机6构成的发电机组合件、由底座7、数据采集和控制模块8、耗能电阻9、制动装置10构成的底部组合件、由吸热模13、蓄热层14、集热棚19构成的集热棚组合件，其特征是在底部组合件中安装有光伏控制逆变器11，在集热棚19上面安装有装有温度传感器22的光伏组件21，在集热棚19下面安装有流水通道20，流水通道20的两端分别与装有温度传感器23、23'的左右提水通道17、17'和装有温度传感器24、24'的左右放水通道16、16'连接，左右提水通道17、17'和左右放水通道16、16'的下端分别与水箱组合件18连通，在左右提水通道17、17'的下端水箱内分别安装有左右水泵15、15'。

水箱组合件18的结构如图3所示，其特征是由隔热材料27分割成n个小水箱26、26'、26''、26'''、26''''、26'''''构成，水箱组合件18的上面通过n个上层可控流量的水龙头29、29'、29''、29'''、29''''、29'''''与上层流水通道25连通，下面通过n个下层可控流量的水龙头28、28'、28''、28'''、28''''、28'''''与下层流水通道30相连通。n为正整数。

本发明的降温控制方法如图4所示，特征是操作步骤如下： 

步骤一、根据太阳热风发电系统采用的风力发电机的输出电压、电流及额定功率值，设定信号预设值表、切入风速、切出风速Vo和额定风速Ve，设定初始水箱水温Ts为25~30摄氏度，温度信号差                                                为0.2~2摄氏度，初始定时时间T为5~30分钟；关闭制动装置10；

步骤二、通过数据采集和控制模块8定时采样发电机6输出电压、电流、功率信号以下将此电压、电流、功率信号简称为“信号”，将采样值与设定值进行比较，确定太阳热风发电系统达到的实际风速Vw；

步骤三、判断是否超过了太阳热风发电系统设定的额定风速Ve，是，执行步骤四；否，调用扰动观察或模糊逻辑最大功率跟踪MPPT控制策略，执行步骤六； 

步骤四、判断系统输出功率P是否大于额定功率Pe，是，接入耗能电阻9，执行步骤五；否，断开耗能电阻9，调用扰动观察或模糊逻辑最大功率跟踪控制策略，执行步骤六； 

步骤五、判断实际风速Vw是否超过了系统设定的切出风速Vo，是，启动制动装置10，执行步骤六；否，调用扰动观察或模糊逻辑最大功率跟踪控制策略，执行步骤六；

步骤六、采样光伏组件温度Tp；

步骤七、判断光伏组件温度是否小于小水箱水温Tx，是，打开所有上层和下层可控流量水龙头，水泵15、15'停止工作，程序停止；否，执行步骤八；