一种太阳能发电与海水浓缩联合智能控制系统的制作方法

本发明涉及新能源发电领域，具体涉及一种太阳能发电与海水浓缩联合智能控制系统。

背景技术：

太阳能作为新能源的一种，发电主要分为广电转换以及光-热-机械能-电转换，前者广电转换需要使用高成本的光伏板，而且光伏板制造过程中本身就能耗巨大，而且会排放大量温室气体；后者光-热-机械能-电转换主要是定日镜与集热塔组合，需要占用大量土地，适宜在荒漠戈壁地区设置，但是定日镜控制系统耗资巨大。利用空气受热膨胀推动发电机叶轮转动发电的太阳能烟囱日益成熟，但是占用土地面积较大。

我国的沿海地区光热条件较好，但是沿海地区用地紧张，不适宜占用大量土地设置，而且传统的太阳能烟囱单独依靠空气受热膨胀推动发电轮机，发电效率较低。

在授权公告号为cn101671056b的专利中公开了一种太阳能烟囱蒸馏淡化系统，包括位于集热棚上方的太阳能烟囱，集热棚外围设置有源水池和淡水池，太阳能烟囱的正下方设置有浓盐水池；太阳能烟囱的顶部设有间接式冷凝器，其外壁包裹有绝热材料，源水池与间接式冷凝器的入口之间连接有源水上水管道，源水上水管道中设置有输水泵；太阳能烟囱内设置有对源水进行雾化的喷嘴，间接式冷凝器的出口与喷嘴之间连接有源水下水管道，该管道上有高压泵；间接式冷凝器的下方设有淡水收集槽，淡水收集槽和淡水池之间连接有管道。

上述方案中联合发电与蒸馏技术效果，到那时没有对太阳能烟囱的工作进风量和温度进行控制，导致整体集热效果低下，而且无法根据环境变化以及发电需求进行调节。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种太阳能发电与海水浓缩联合智能控制系统，不仅提高整体集热效果，同时还能根据环境变化以及发电需求进行调节。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种太阳能发电与海水浓缩联合智能控制系统，包括灌装有海水且顶部透明的集热棚，集热棚顶连通排气筒，排气筒内部设置有发电轮机；

所述集热棚侧面周向设置有通风阀，控制所述通风阀保持集热棚内进风量达到设定目标，满足发电的需求；

所述集热棚内部内设置有热循环管，热循环管与储热机构连通，保持集热棚内温度达到设定目标，满足发电的需求；

将蒸发浓缩后的海水引出制盐，并引流新的海水。

进一步地，所述控制所述通风阀保持集热棚内进风量达到设定目标，满足发电的需求，具体包括，

采集所述通风阀的开闭状态以及发电轮机的运转状态，

根据设定发电轮机运转状态的目标，推导出设定经由排气筒排出气体的体积速率，

当通风阀进气速度与升温幅度以及空气热膨胀系数的乘积，加上该温度下海水蒸发速率气体等效体积，小于设定经由排气筒排出气体的体积速率，则增加通风阀的进气量，

当通风阀进气速度与升温幅度以及空气热膨胀系数的乘积，加上该温度下海水蒸发速率气体等效体积，大于设定经由排气筒排出气体的体积速率，则减小通风阀的进气量，

所述热循环管与储热机构连通，保持集热棚内温度达到最优目标，满足发电的需求，具体包括，

当集热棚内部的温度超过设定温度，则储热机构将集热棚内的热量转移并存储在储热机构内，

当集热棚内部的温度低于设定温度，则储热机构释放并转移热量至集热棚；

采集通风阀入口处的气流方向；

根据通风阀处采集到的气流温度和气流方向，建立集热棚边缘气流方向-温度-时间的模型，对集热棚周边大气环境进行预测；

根据对集热棚周边大气环境的预测结果提前部署通风阀的开闭以及储热机构的储放热。

进一步地，采集通风阀入口处的气流方向；

在保持进气速率维持在设定速率情况下，改变通风阀的打开的位置，保持打开的通风阀正对气流方向。

进一步地，所述在保持进气速率维持在设定速率情况下，改变通风阀的打开的位置，保持打开的通风阀正对气流方向，具体包括，

将迎风面的通风阀处采集到的气流速度，包括速率和气流方向，建立集热棚边缘气流速度-时间模型；

收集集热棚边缘气流速度-时间模型的历史数据；

根据所述集热棚边缘气流速度-时间模型的历史数据对气流速度进行预测，得到集热棚周边大气环境的预测结果；

根据对集热棚周边大气环境的预测结果提前部署通风阀的开闭以及储热机构的储放热。

进一步地，所述集热棚侧壁的内部设置有导流板，所述导流板设置于通风阀的两侧，所述热循环管分别独立设置于相邻的两个导流板之间。

进一步地，所述热循环管与一级液体储热罐循环连通，所述一级液体储热罐内部通过耐压循环管与二级熔融储热罐热交换；

所述耐压循环管由一级液体储热罐流向二级熔融储热罐段设置有压缩机，所述耐压循环管由二级熔融储热罐流向一级液体储热罐段设置有可调流量阀；

当一级液体储热罐向二级熔融储热罐传送热量时，降低可调流量阀的通气量，增加压缩机的功率，使得压缩机的排气侧的温度大于二级熔融储热罐的温度，耐压循环管内的气体经过压缩机的压缩后释放热量进入二级熔融储热罐；

当二级液体储热罐向一级熔融储热罐传送热量时，增加可调流量阀的通气量，降低压缩机的功率，使得压缩机的排气侧的温度小于二级熔融储热罐的温度，耐压循环管内的气体经过二级熔融储热罐后携带热量与一级熔融储热罐进行热交换。

进一步地，收集进气速率(vin)、进气温度(tin)、集热棚内海水温度(tw)、集热棚内空气温度(ta)与发电轮机运转状态(w)的历史记录；

建立发电轮机运转状态(w)与进气速率(vin)、进气温度(tin)、集热棚内海水温度(tw)、集热棚内空气温度(ta)的拟合函数关系，

w＝f(vin,tin,tw,ta)

根据该拟合函数，根据发电的需求得到的发电轮机运转状态，即可在现有的进气温度(tin)、集热棚内海水温度(tw)、集热棚内空气温度(ta)条件下，通过改变进气速率(vin)达到发电需求。

进一步地，在能够通过调整通气阀增加发电轮机功率的情况下，储热机构不向集热棚内释放热量。

进一步地，记录集热棚阳光直射时间区间，并且观测天空云层分布；

根据云层的变化历史记录预测集热棚的未来被遮挡时间区间；

提前对通气阀和储热机构进行部署。

进一步地，所述排气筒顶部边缘设置有径向向下弧形倒角。

本发明的收益效果是：

1、提高整体集热效果联合浓缩卤水；空气在集热棚内部受热膨胀，海水中的水在气流和温度的作用下蒸发，相比较单独的空气，相同温度下膨胀系数更高，膨胀的气体沿着排气筒上涌；由于烟囱效应，排气管内气体流速增加，驱动发电轮机转动产生电力。

2、能够根据环境变化以及发电需求进行调节；通过控制集热棚的通风量和内部的温度，时刻调整发电功率，当集热棚内的温度高于发电需求的时候，将热量转移至储热机构，当集热棚内温度低于发电需求的时候，储热机构将热量转移至集热棚，不仅提高太阳能利用效率，而且避免环境因素导致的功率波动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述集热棚、排气筒、弧形倒角以及通风阀的结构示意图一；

图2为本发明所述集热棚、排气筒、弧形倒角、热循环管以及通风阀的结构示意图二；

图3为本发明所述集热棚、排气筒、弧形倒角、热循环管以及通风阀的结构示意图三；

图中序号分别为：

1-集热棚，2-排气筒，21-弧形倒角，3-通风阀，4-热循环管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1-3中为了便于展示各个结构之间的连接关系，夸大了集热棚、排气筒、弧形倒角、热循环管以及通风阀之间的比例关系，在实际应用中集热棚的体积远大于其它组件。

实施例的一：

如图1-3所示，

本发明为一种太阳能发电与海水浓缩联合智能控制系统，包括灌装有海水且顶部透明的集热棚，集热棚顶连通排气筒，排气筒内部设置有发电轮机，空气在集热棚内部受热膨胀，海水中的水在气流和温度的作用下蒸发，相比较单独的空气，相同温度下膨胀系数更高，膨胀的气体沿着排气筒上涌；由于烟囱效应，排气管内气体流速增加，驱动发电轮机转动产生电力。

集热棚侧面周向设置有通风阀，控制所述通风阀保持集热棚内进风量达到设定目标，满足发电的需求；

集热棚内部内设置有热循环管，热循环管与储热机构连通，保持集热棚内温度达到设定目标，满足发电的需求；

上述方案中通过控制集热棚的通风量和内部的温度，时刻调整发电功率，当集热棚内的温度高于发电需求的时候，将热量转移至储热机构，当集热棚内温度低于发电需求的时候，储热机构将热量转移至集热棚，不仅提高太阳能利用效率，而且避免环境因素导致的功率波动。

将蒸发浓缩后的海水引出制盐，并引流新的海水。

上述操作中，相比较传统方式，不仅提高整体集热效果联合浓缩卤水，同时还能根据环境变化以及发电需求进行调节。

实施例的二：

如图1-3所示，

一种太阳能发电与海水浓缩联合智能控制系统，包括灌装有海水且顶部透明的集热棚，集热棚顶连通排气筒，排气筒内部设置有发电轮机，

所述集热棚侧面周向设置有通风阀，采集所述通风阀的开闭状态以及发电轮机的运转状态，

采集通风阀入口处的气流方向，将迎风面的通风阀处采集到的气流速度，包括速率和气流方向，建立集热棚边缘气流速度-时间模型；

收集集热棚边缘气流速度-时间模型的历史数据；

根据所述集热棚边缘气流速度-时间模型的历史数据对气流速度进行预测，得到集热棚周边大气环境的预测结果；

根据对集热棚周边大气环境的预测结果提前部署通风阀的开闭以及储热机构的储放热。

根据设定发电轮机运转状态的目标，推导出设定经由排气筒排出气体的体积速率，

当通风阀进气速度与升温幅度以及空气热膨胀系数的乘积，加上该温度下海水蒸发速率气体等效体积，小于设定经由排气筒排出气体的体积速率，则增加通风阀的进气量，

当通风阀进气速度与升温幅度以及空气热膨胀系数的乘积，加上该温度下海水蒸发速率气体等效体积，大于设定经由排气筒排出气体的体积速率，则减小通风阀的进气量，

所述热循环管与储热机构连通，保持集热棚内温度达到最优目标，满足发电的需求，具体包括，

当集热棚内部的温度超过设定温度，则储热机构将集热棚内的热量转移并存储在储热机构内，

当集热棚内部的温度低于设定温度，则储热机构释放并转移热量至集热棚；

采集通风阀入口处的气流方向；

根据通风阀处采集到的气流温度和气流方向，建立集热棚边缘气流方向-温度-时间的模型，对集热棚周边大气环境进行预测；

根据对集热棚周边大气环境的预测结果提前部署通风阀的开闭以及储热机构的储放热。

所述集热棚内部内设置有热循环管，所述热循环管与一级液体储热罐循环连通，所述一级液体储热罐内部通过耐压循环管与二级熔融储热罐热交换；

所述耐压循环管由一级液体储热罐流向二级熔融储热罐段设置有压缩机，所述耐压循环管由二级熔融储热罐流向一级液体储热罐段设置有可调流量阀；

当一级液体储热罐向二级熔融储热罐传送热量时，降低可调流量阀的通气量，增加压缩机的功率，使得压缩机的排气侧的温度大于二级熔融储热罐的温度，耐压循环管内的气体经过压缩机的压缩后释放热量进入二级熔融储热罐；

当二级液体储热罐向一级熔融储热罐传送热量时，增加可调流量阀的通气量，降低压缩机的功率，使得压缩机的排气侧的温度小于二级熔融储热罐的温度，耐压循环管内的气体经过二级熔融储热罐后携带热量与一级熔融储热罐进行热交换。

在能够通过调整通气阀增加发电轮机功率的情况下，储热机构不向集热棚内释放热量。避免储热机构中的热量随意耗散。

所述排气筒顶部边缘设置有径向向下弧形倒角，弧形倒角能够增加排气筒顶部的气流速率，增加排气筒顶部气体溢出速率，不仅提高发电轮机的发电效率。

将蒸发浓缩后的海水引出制盐，并引流新的海水。

上述操作中，相比较传统方式，在环境因素，例如风速和风向产生变化的时候，通过控制进气阀的开闭位置和进气量，保持发电轮机的发电功率在预设目标。

当光照强度降低或者被云层遮挡时，一级液体储热罐与集热棚内实时循环连通保持温度稳定，当一级液体储热罐温度降低至设定温度时，二级熔融储热罐向一级液体储热罐释放热量，反向操作即可存储热量。上述方式能够提高整体集热效果联合浓缩卤水，同时还能根据环境变化以及发电需求进行调节。

实施例的三：

如图1-3所示，

一种太阳能发电与海水浓缩联合智能控制系统，包括灌装有海水且顶部透明的集热棚，集热棚顶连通排气筒，排气筒内部设置有发电轮机，

收集进气速率(vin)、进气温度(tin)、集热棚内海水温度(tw)、集热棚内空气温度(ta)与发电轮机运转状态(w)的历史记录；

建立发电轮机运转状态(w)与进气速率(vin)、进气温度(tin)、集热棚内海水温度(tw)、集热棚内空气温度(ta)的拟合函数关系，

w＝f(vin,tin,tw,ta)

根据该拟合函数，根据发电的需求得到的发电轮机运转状态，即可在现有的进气温度(tin)、集热棚内海水温度(tw)、集热棚内空气温度(ta)条件下，通过改变进气速率(vin)达到发电需求。

所述集热棚侧面周向设置有通风阀，控制所述通风阀保持集热棚内进风量达到设定目标，满足发电的需求；

所述集热棚内部内设置有热循环管，热循环管与储热机构连通，保持集热棚内温度达到设定目标，满足发电的需求；

将蒸发浓缩后的海水引出制盐，并引流新的海水。

上述操作中，相比较传统方式，联动进气速率、进气温度、集热棚内海水温度、集热棚内空气温度、发电轮机运转状态等因素，建立发电轮机运转状态w与进气速率vin、进气温度tin、集热棚内海水温度tw、集热棚内空气温度ta的拟合函数关系，提高对环境该变量的响应速度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。