【摘 要】
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常规能源供电系统具有能耗大以及太阳能供电系统利用率低、供电可靠性差等问题,文章设计了光伏/光热与沼气联合发电系统。该系统将光伏、光热与沼气三者结合,所需能源为太阳能和沼气,皆为清洁能源,实现了排放零污染。对于供电可靠性问题,虽太阳能受天气影响较大,但该系统所提供了双重保障,足以解决供电可靠性问题。在太阳辐射强度不足时,可由系统中蓄电池和储热罐补充所需能量。在阴天或夜间时,启动沼气系统,从而使两者协
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常规能源供电系统具有能耗大以及太阳能供电系统利用率低、供电可靠性差等问题,文章设计了光伏/光热与沼气联合发电系统。该系统将光伏、光热与沼气三者结合,所需能源为太阳能和沼气,皆为清洁能源,实现了排放零污染。对于供电可靠性问题,虽太阳能受天气影响较大,但该系统所提供了双重保障,足以解决供电可靠性问题。在太阳辐射强度不足时,可由系统中蓄电池和储热罐补充所需能量。在阴天或夜间时,启动沼气系统,从而使两者协调工作以互补供电的形式对用户供电,实现光伏/光热与沼气供电系统不间断供电的目标。CPC-PV/T是集光伏与光热为一体的电热连用装置,该系统是在现有的CPC-PV/T系统基础上,将沼气锅炉、ORC与CPC-PV/T发电系统相结合形成一种新的发电系统,主要由3个子环节组成,包括CPC-PV/T系统聚光集热环节、ORC发电环节以及太阳能沼气环节。对于系统的设计,首先收集研究地区的原始资料及基本负荷情况,根据设计原则,考虑一定的发电裕度,本文将设计一个容量为15k W的发电系统。然后对系统CPC-PV/T、发酵罐、ORC热发电机,逆变部分、储能部分、控制部分进行选型设计,并对联合发电系统经济性的主要因素进行详细分析。最后设计出光伏/光热与沼气联合发电系统的设计图,详细叙述了3个子环节,并提出了系统的3种运行模式,为供电可靠性提供了保障。本文设计了光伏/光热与沼气联合发电的系统后,建立该发电系统的仿真模型,以此来研究太阳辐射强度、环境温度以及进水流量对该发电系统性能的影响。研究结果表明:当进水流量在一定范围内时,CPC-PV/T系统的热效率随着进水流量的增加呈先急剧升高而后又逐渐降低的变化趋势,并随着太阳辐射强度的降低而降低,当进水流量为0.012kg/s时,CPC-PV/T系统的热效率最高;当环境温度为0℃且进水流量较大时,热效率为0;光伏/光热与沼气联合发电系统综合发电效率的最大值为21.79%,约为单一CPC-PV/T发电系统的2倍。结果表明该系统不仅能实现持续供电,还能提高单一系统利用率低的问题。因此光伏/光热与沼气联合发电具有十分广阔的发展前景,在构建国家工业4.0绿色能源格局发挥重要作用。
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