沼气、风能、太阳能一体化生态循环系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及绿色清洁能源循环利用领域，具体涉及沼气、风能、太阳能一体化生态循环系统。
【背景技术】
[0002]在我国青藏高原等高寒草原牧区，由于海拔高，气候十分严寒。因此，牧民大多采用焚烧牦牛等牲畜粪便、木材和煤炭等三种可燃物煮饭、烧奶和取暖。
[0003]焚烧的牦牛等牲畜粪便，是牧区妇女用手捡拾，并抹敷在草地或墙壁上晒干，然后收集堆存，用时又用手捡拾干粪，放入炉子焚烧。不但妇女劳动强度大，而且由于牧区条件有限，牧区妇女经常是用刚捡了牛羊粪的手又去拿碗、切菜和煮饭，这样既不卫生，又极易因与牛羊粪接触多而感染寄生虫和孢子等微生物和寄生虫病。更为重要的是，牛粪的热效率和热利用率都较低，煮饭、烧奶、取暖需要大量的牦牛等牲畜粪便，因此，草原牧区牧民在草原上大量捡拾牦牛粪便，并随着牧区人口和家庭的增长，牦牛粪便消耗量越来越大，现已造成草原土壤肥力严重下降，牧草产量逐年降低，牲畜因缺草大量掉膘和死亡，给牧民带来了严重的经济损失。同时，草原退化、沙化形势十分严重，草原涵养水源、防风固沙的生态功能逐年降低。
[0004]焚烧木材又增加了森林的砍伐量，破坏了牧区森林生态环境。而焚烧煤炭等化石燃料，既增大了牧民购煤、运煤的经济支出，又增加了 co2、SO2等温室气体的排放，污染了空气环境。同时，焚烧牛粪、木材、煤炭还会产生大量的烟尘和有害气体，不利于牧民身心健康。
[0005]同时，长期以来，因高寒草原牧区冬季温度低，沼气池没有保温和增温措施，沼气产量少，所以牧区很少利用牛粪生产沼气这一清洁的生物质能源。而且草原牧区缺少厕所和沼气池，人的粪尿到处排放，未经处理，严重影响了周围环境卫生。
[0006]另外，牧区气候寒冷，牲畜长期放养在露天草地，冬季温度低，牲畜掉膘和死亡十分严重。同时，不能直接种植蔬菜，加之牧区交通不便，特别是冬季大雪后，牧民想吃蔬菜但根本无法买，影响了牧民维生素的摄入和身体健康，牧民生活水平难以提高。
[0007]特别是我国的青藏高原等高寒草原牧区，既是我国长江、黄河等江河的重要源头，又是重要的水源涵养地，因此，焚烧牛粪、木材、煤炭直接影响到了高寒牧区草原、森林生态环境，危及到了牧民身心健康、生产生活环境条件改善、经济收入和区域经济的发展。
[0008]目前，国内外已有大量研宄试图借助分布式能量系统所具有的高效、环保、经济、可靠性高等特点，解决可持续发展与能源紧缺以及环境污染之间的矛盾，并取得了卓有成效的进展。环保、经济、可靠性高是以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征的一种以资源的高效利用和循环利用为核心。但是，到目前为止，还没有一种针对青藏高原等高寒草原牧区的能源利用和资源保护难题，进行资源循环利用，并提高牧民生活水平、改善环境卫生和有效保护草原生态环境的专利和技术，极大地影响了高寒草原牧区的生态、经济和社会发展。
【发明内容】
[0009](一)解决的技术问题
[0010]本发明要解决的是低温高寒草原牧区缺少清洁能源循环系统、焚烧牛粪、木材、煤炭影响高寒牧区草原和森林生态环境、牧区环境卫生差的问题。
[0011](二)技术方案
[0012]为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:
[0013]一种沼气、风能、太阳能一体化生态循环系统，其特征在于:主要由风能和太阳光伏复合电力发生单元及蓄电单元、沼气发生单元、沼气和太阳光热复合利用单元、沼液加热装置、牲畜阳光暖棚、冷暖空气循环交换单元组成，所述沼气和太阳光热复合利用单元主要为应用能源的房间及各种耗能装置；所述风能和太阳能复合动力发生单元输出电能并输送至沼液加热装置和蓄电单元，沼液加热装置可以对沼气发生单元的沼液进行加热，提升沼液达到最佳的发酵温度，增加沼气产量。牲畜阳光暖棚中建有牲畜舍、厕所和蔬菜园。人畜粪便输入沼气发生单元中，提供沼气发生原料，沼气发生单元中的产生的沼气用于牧民煮饭、烧奶、取暖和照明，部分沼渣输送至蔬菜园中种植蔬菜，解决牧区道路边远，牧民想吃蔬菜但根本无法买，吃菜难、维生素缺乏、牧民生活水平难以提高等难题，其余沼渣和沼液返施草原，或将沼渣与牧草种子混合均匀搅拌到包裹状态，再撒播到草原，既提高草原肥力，又大幅度增加草原牧草产量，从而减少牧民捡拾草原牲畜粪便和减少木材砍伐，保护草原、森林生态环境。形成能源与资源一体化利用，热、电、肥料共生的循环系统。
[0014]根据本发明的生态循环系统的风能和太阳能复合动力发生单元为风能和太阳光伏复合电力装置，主要包括太阳能灶、风力发电装置和太阳光伏板。
[0015]根据本发明的生态循环系统，所述沼气发生单元为沼气池，在所述沼气池底部及侧壁设有保温隔热层，防止沼液热量散发，减少外界低温气候对沼气池的影响。
[0016]根据本发明的生态循环系统的沼液加热装置为设于沼液中，由风能和太阳能复合动力发生单元提供能源的加热器。
[0017]根据本发明的生态循环系统，所述沼液加热装置还可以为一闭合的热循环管，所述热循环管分别通过风能和太阳能复合动力发生单元中的太阳能灶、沼气发生单元的沼液以及房间的床/炕，所述太阳能灶在不煮饭、烧奶时就对传热介质进行加热，并将热量输送至沼气发生单元和房间内的的床/炕。
[0018]为保持沼液产生沼气所需的适当温度环境，以及保持房间内人体取暖所需合适温度，根据本发明的生态循环系统的加热装置中设置有温度控制器。
[0019]根据本发明的生态循环系统的冷暖空气循环交换单元，具体是在牧民居住房屋的向阳面，靠墙安装一个封闭的玻璃空间，并在墙壁的上方和下方各开数个换气孔，与房间相通。早上阳光照射到封闭玻璃空间时，玻璃空间内的空气被加热，到一定温度时，换气孔自动打开，利用空气动力学中热空气上升原理，让热空气从上换气孔进入室内，室内冷空气从下换气孔进入玻璃空间加热，如此循环，使牧民居住的房间内温度得到提升。当太阳降落，玻璃空间内温度降到比室内低时，换气孔自动关闭，从而达到保温效果。
[0020]根据本发明的生态循环系统的沼气发生单元产生的沼气输送至房间的沼气灶、沼气炉、沼气灯等沼气应用终端。
[0021]根据本发明的生态循环系统的蓄电单元储蓄风能和太阳能复合动力发生单元收集的能量，为房间内的电热毯、电灯等电器提供电能。
[0022](三)有益效果
[0023]本发明充分利用低温、高寒地区的风能和太阳能以及人畜粪便所产生的沼气清洁能源，大幅减少焚烧粪便、木材、煤炭的量，提高沼气生产能力，让更多的人畜粪便返施草地或者蔬菜园，增加草原土壤肥力，进而提高牧区牧民生活质量，减少木材砍伐，有效保护和改善牧区草原、森林生态环境，减少大气污染排放，实现绿色清洁能源的可持续利用。
[0024]具体而言，本发明的有益效果表现在如下几个方面:
[0025]1、沼气高效生产和利用:
[0026]将沼气池建在牲畜阳光暖棚内的牲畜圈舍地面下，地面上仍养殖牲畜，不另占土地。并在沼气池周边增加保温隔热层防止沼液热量散发，减少外界低温气候对沼气池的影响。以牦牛等牲畜粪便充足的优势和牧民的粪便、餐厨剩余物为原料，同时利用牲畜阳光暖棚的增温效果，以及以下所述的夜间风力发的富余电力和太阳光能传热介质，共同对沼气池沼液加热，提升沼液温度到的最佳发酵温度，增加沼气产量来供牧