一种生物能风能发电增效大棚系统的制作方法

本发明涉及新能源应用
技术领域：
，具体地，涉及一种生物能风能发电增效大棚系统。
背景技术：
：随着我国设施农业的普及，温室大棚在农业生产中越来越遍。常规的温室大棚主要是发挥遮阳挡风保温等基本功能，我们知道大棚的建造成本也是较高的，如果只是使用大棚的常规功能，显然不能降低农业生产的成本，也不符合绿色农业的发展理念。目前我国已成为世界上太阳能光伏电池的最大生产国和使用国，发电量占全球太阳能的发电量60％左右，我国的风能发电发展也较迅速，特别是西部地区，风力发电风车随处可见。由此可见，我国的清洁能源已经得到了较好的发展与应用，生物质能也是一种可持续的再生能源，但是由于应用不普及，其研究与开发进展也较慢，如果我们把生物质能和风能发电结合起来，这也将是一种新的清洁能源，这也是我国节能减排的本意。技术实现要素：针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种生物能风能发电增效大棚系统，以解决上述技术问题。本发明通过以下技术方案实现：一种生物能风能发电增效大棚系统，包括大棚本体、供电系统、气体补给系统及控制系统，大棚本体包括钢框架结构、可调节墙体及顶棚，所述供电系统用于大棚内设备供电，所述供电系统包括生物质能发电装置、风力发电装置及市电组成，所述生物质能发电装置与蓄电池连接，所述风力发电装置与蓄电池连接，所述蓄电池与逆变器连接，逆变器通过连接电路经整流充电器与市电转换器连接，所述控制系统通过控制电路与逆变器连接，所述控制系统由操作显示器及程序控制器组成；所述供电系统和气体补给系统均与控制系统连接。优选地，所述大棚本体的顶棚包括采光层和遮光层，所述采光层包括透光顶棚和生物质能发电装置的采光玻璃，所述透光顶棚采用透光塑料布、透光塑料板或者钢化玻璃。优选地，所述采光层与水平面平行，所述采光层与墙体采用可分离式连接，所述墙体设置有固定的支撑结构，所述支撑结构的高度可以调节，可以根据阳光的强度及方向调节采光层的角度，所述采光层的可调节角度为0-30℃，所述支撑结构包括支撑架、支撑器、三通架、联合三通架、直角三通。优选地，所述气体补给系统包括气体收集装置、气体除杂装置、温湿度调节装置、空气泵、流量计和电磁阀开关；所述气体补给系统中气体的流向依次为气体收集装置、空气泵、气体除杂装置、温湿度调节装置、流量计及电磁阀开关，所述收集装置的进气口与生物质能的排气口相连，所述进气口设置有流量计和电池阀开关。相对于现有技术，本发明的有益效果：本发明结合生物质能发电、风能发电和市电对大棚进行供给，当大棚不使用电的时候，生物质能发电、风能发电可以并入市电电网或者使用电池进行储能，能够节约能源，并且绿色环保。本发明中巧妙的利用生物质能发电过程微生物产生的二氧化碳，通过收集大量的二氧化碳，进行除杂和温湿度调节，将二氧化碳供给大棚中植物生长，省却人工生产二氧化碳的成本，同时提供绿色植物的光合作用，提高温室大棚的农作物产量，有利于设施农业的健康发展。附图说明图1是本发明大棚本体的结构示意图。其中：5-大棚本体，51-可调节墙体，52-支撑结构，53-遮光层，54-透光顶棚，55-生物质能发电装置的采光玻璃。图2是本发明生物质能发电装置结构示意图。其中：31-阳极室，32-阴极室，33-藻类产气室，34-气体收集装置，35-采光窗口，37-进水口，38-排水口，39-排气口，40-排水收集管，41-光催化阳极，42-微生物阴极，43-离子交换模块，44-外电阻，45-时间控制开关，46-空气泵，47-过滤装置，48-水泵，49-流量计及电池阀开关，不同部分中相同的部件不做标注。具体实施方式结合以下实施例对本发明作进一步描述。一种生物能风能发电增效大棚系统，包括大棚本体、供电系统、气体补给系统及控制系统，大棚本体包括钢框架结构、可调节墙体及顶棚，所述供电系统用于大棚内设备供电，所述供电系统包括生物质能发电装置、风力发电装置及市电组成，所述生物质能发电装置与蓄电池连接，所述风力发电装置与蓄电池连接，所述蓄电池与逆变器连接，逆变器通过连接电路经整流充电器与市电转换器连接，所述控制系统通过控制电路与逆变器连接，所述控制系统由操作显示器及程序控制器组成；所述供电系统和气体补给系统均与控制系统连接。优选地，所述大棚如图1所示，包括5-大棚本体，51-可调节墙体，52-支撑结构，53-遮光层，54-透光顶棚，55-生物质能发电装置的采光玻璃；所述大棚本体的顶棚包括采光层和遮光层，所述采光层包括透光顶棚和生物质能发电装置的采光玻璃，所述透光顶棚采用透光塑料布、透光塑料板或者钢化玻璃。优选地，所述采光层与水平面平行，所述采光层与墙体采用可分离式连接，所述墙体设置有固定的支撑结构，所述支撑结构的高度可以调节，可以根据阳光的强度及方向调节采光层的角度，所述采光层的可调节角度为0-30℃，所述支撑结构包括支撑架、支撑器、三通架、联合三通架、直角三通。优选地，所述气体补给系统包括气体收集装置、气体除杂装置、温湿度调节装置、空气泵、流量计和电磁阀开关；所述气体补给系统中气体的流向依次为气体收集装置、空气泵、气体除杂装置、温湿度调节装置、流量计及电磁阀开关，所述收集装置的进气口与生物质能的排气口相连，所述进气口设置有流量计和电池阀开关。本发明的大棚本体的采光层与墙体采用可分离式连接，这样的结构可以根据需要调节采光层的倾斜角度，提高采光层的采光效率，让温室中的绿色植物可以接触到更多的太阳光，提高其光合作用；生物质能发电装置的采光玻璃也位于采光层，该设置方式可以明显提高生物质能发电装置的发电效率。作为优选的实施例，以下将详细介绍本发明使用的生物质能发电装置的组成及工作过程。一种生物质能发电装置，包括阳极室、阴极室、藻类产氧气室、离子交换膜模块、光催化阳极、微生物阴极、外电阻、光源、藻类产氧气室进水口、藻类产氧气室出水口、阳极室进水口、阳极室出水口、阴极室进水口、阴极室出水口、导气管、排水收集管、阴极室气孔；所述离子交换模块设置在阳极室和阴极室之间，所述光催化阳极和微生物阴极之间串联有外电阻，所述藻类产氧气室出水口、阳极室出水口和阴极室出水口均与排水收集管连通。优选地，所述藻类产氧气室的外侧壁上设有采光窗口，所述阳极室的外侧壁上设有采光窗口，所述采光窗口采用石英玻璃。所述离子交换膜模块为分体设计，包括阳性离子交换膜模块和阴性离子交换膜模块。优选地，所述藻类产氧气室还包括气体收集装置，气体收集装置通过导气管与阳极室连通，导气管上还设置有空气泵、流量计和电磁阀开关，空气泵、流量计和电磁阀开关均与控制器电联接，位于阳极室的导气管一端还设置有曝气头。所述阳极为光催化阳极，所述光催化阳极为光敏性的半导体材料附着在导电基质上，所述光敏性半导体材料包括二氧化钛、ZnO、WO3或者MOS2，或者钛碳合金，或者钛镍合金。优选地，所述藻类产气室注入的污水包括重金属含量较高的污水、富营养化的污水或者氮磷钾含量较高的污水。更优选的，所述污水包括皮革厂的工业废水，印染企业的工业废水，造纸厂的工业废水，或者一般的生活污水。优选的，所述藻类产气室接种的藻类包括小球藻、马尾藻、无隔藻、墨角藻、泡叶藻、石莼，海百合、厚膜藻、死马尾藻中的一种或几种。所述藻类的种子液接种浓度为103-104cfu/ul。优选地，所述阳极室接种有产电微生物，接种浓度为105-107cfu/ul。优选地，所述阳极室注入的污水包括皮革厂的工业废水，印染企业的工业废水，造纸厂的工业废水，或者一般的城市生活污水。所述阴极为微生物阴极，所述微生物阴极使用铜基制备的CuO或者Cr。作为另一个优选的实施例，如图2所示，所述生物质能发电装置包括31-阳极室，32-阴极室，33-藻类产气室，34-气体收集装置，35-采光窗口，37-进水口，38-排水口，39-排气口，40-排水收集管，41-光催化阳极，42-微生物阴极，43-离子交换模块，44-外电阻，45-时间控制开关，46-空气泵，47-过滤装置，48-水泵，49-流量计及电池阀开关，不同部分中相同的部件不做标注；在藻类产氧气室出水口处设置过滤装置，藻类产气室中的水经过藻类降解重金属后，通过过滤装置，经水中的藻类植物过滤清除，清除后的水继续注入阳极室，进行微生物二次降解其中的碳氮有机物，实现污水的彻底处理。本实施例中的阳极与阴极之间还设置有时间控制开关，时间控制开关与控制器电联接，控制面板可以预设时间控制开关的开关时间段，根据藻类产气室的产氧气情况及阳极室中的微生物生长情况控制燃料电池的工作时段。优选地，所述过滤装置还与相应的流量计和电磁阀开关连接，所述排水口，排水口，排气口均设置有开关。本发明的生物质能发电装置巧妙的将藻类产气室的氧气收集，供给阳极室的光催化微生物的生长，有利于光催化微生物提高其氧化还原反应，进一步提高微生物燃料电池的发电效率，节约发电成本，更加绿色环保。生物质能发电装置产电性能测试首先将污水注入藻类产期室，培养48h收集适量的氧气，取相同的污水分别注入阳极室、阴极室，培养3h以后，接上外电阻，外电阻的值分别取1、100、500和1000Ω。测定该燃料电池的功率密度和电流密度，结果如表1所示。表1不同外电阻值下的功率密度和电流密度生物质能发电装置污水处理性能测试测定产电性能后，分别取藻类产气室、阳极室、阴极室出水口的水样，分别测定各个出水口中水样的COD值，本测试是基于实施例的装置结构，测试结果如表2所示。表2各反应时段的COD含量值出水口0h(mg/L)8h(mg/L)24h(mg/L)藻类产气室30012171阳极室30011554阴极室300240214综合表1和表2数据显示，本申请的生物质能发电装置的产电性能较好，其污水处理能力也较好，且本申请的各部件综合程度较高，各部件的控制都集中到控制器中，控制器还包括设置面板，实现电池的发电和污水处理的协同进行，其自动化程度也较高。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。当前第1页1 2 3