CN108480044B - 一种光伏发电、静电除霾两用系统 - Google Patents

一种光伏发电、静电除霾两用系统 Download PDF

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Abstract

一种光伏发电、静电除霾两用系统,涉及光伏及除霾领域;本发明包括监测控制系统、双向能量变换器和发电除霾两用板,监测控制系统的控制信号输出端与双向能量变换器建立连接,双向能量变换器分别连接电网和发电除霾两用板;本发明的两用既能实现清洁能源发电同时具有雾霾治理的效果。

Description

一种光伏发电、静电除霾两用系统
技术领域
本发明涉及光伏及除霾领域,尤其涉及一种雾霾防治系统。
背景技术
近些年,雾霾天气的加重越来越引起人们的重视,尤其是入冬时节,由于供暖而产生的雾霾更是严重。雾主要是指空气中的小液滴对人类的危害甚小,而霾主要成分是在空气中悬浮的固体小颗粒,对人身健康产生严重的损害。当人们吸入这些小颗粒后会使得它们在人体内堆集,最终造成呼吸系统疾病、心脑血管疾病等一系列病症。人们对于治理雾霾的呼声也越来越高,政府也投入大量的精力来控制雾霾天。对于雾霾我们要既防又治,大力发展清洁能源,替代传统的火力发电,同时采取一定的措施来进行治理。
发明内容
本发明提供了一种雾霾防治系统,兼顾清洁能源发电和空气雾霾治理。
一种光伏发电、静电除霾两用系统,包括监测控制系统、双向能量变换器和发电除霾两用板,发电除霾两用板包括至少一块光伏发电板和除霾板,监测控制系统的控制信号输出端与双向能量变换器建立连接,双向能量变换器分别连接电网和发电除霾两用板。
进一步的,除霾板包括板面平行的发电板与集尘板,双向能量变换器的电能输出端分别连接放电板和集尘板,光伏发电板接入双向能量变换器的电能输入端。
进一步的,所述放电板和集尘板之间的距离为200-600mm。
进一步的,所述放电板和集尘板分别通过连接柱与光伏发电板建立连接。
进一步的,所述监测控制系统包括空气质量传感器、光照度传感器和控制芯片。
进一步的,所述放电板接电流负极,集尘板接电流正极,放电板和集尘板间的电压值与雾霾指数呈正相关关系。
进一步的,所述光伏发电、静电除霾两用系统包括架体和安装在架体下端的支撑杆,监测控制系统、双向能量变换器和发电除霾两用板均安装在架体上,所述发电除霾两用板的下端安装有集灰斗。
进一步的,所述双向能量变换器包括脱网开关部分、供电整流部分和并网逆变部分。
上述技术方案中,光伏发电—静电除霾两用系统可实现对于雾霾的防范和治理,既能利用太阳能发电减少污染物的排放,达到防霾的效果,又能通过除尘板清除空气中的固体颗粒,达到治霾的作用;在气象条件良好时,光照充足,通过监测控制系统发出信号控制双向能量变换器,利用光伏发电板发电供给电网;在雾霾天时,空气透光性差,光伏发电板无法工作,则通过监测控制系统发出控制信号控制双向能量变换器通过电网向静电除霾板供电,去除空气中的固体小颗粒,达到治理雾霾的效果。
附图说明
图1是本发明实施例一的整体结构示意图;
图2是实施例一中光伏除霾两用板的结构示意图;
图3是本发明实施例双向能量变换器的结构示意图;
图中,1、监测控制系统2、双向能量变换器,3、发电——除霾两用板,4、集灰斗,5、支撑杆,6、连接柱,7、放电板,8、集尘板,9、发电板。
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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,为本发明的整体结构示意图,本实施例的一种光伏发电、静电除霾两用系统,包括监测控制系统1、双向能量变换器2、发电除霾两用板3、架体和安装在架体下端的支撑杆5,监测控制系统1的控制信号输出端与双向能量变换器2建立连接,双向能量变换器2分别连接电网和发电除霾两用板3,监测控制系统1、双向能量变换器2和发电除霾两用板3均安装在架体上,所述发电除霾两用板3的下端安装有集灰斗4。
为了方便安装,本实施例的发电除霾两用板3包括两块光伏发电板9和板面平行且竖直布置的放电板7与集尘板8,双向能量变换器2的电能输出端分别连接放电板7和集尘板8,光伏发电板接入双向能量变换器2的电能输入端,本实施例所述放电板7和集尘板8之间的距离为200-600mm,如图2所示,光伏除霾两用板3包括四面板材,其中最外层为光伏发电板9,中间两层分别为放电板7和集尘板8,所述放电板7和集尘板8分别通过绝缘连接柱6与光伏发电板9建立连接,其通过双向能量变换器2与电网相连,既能实现光伏发电,又能实现静电除霾。
所述监测控制系统1包括空气质量传感器、光照度传感器和控制芯片,所述控制芯片包括信号处理单元和逻辑判断单元,信号处理单元用于对空气质量传感器和光照度传感器送入的传感信号进行除燥、变换处理后通过逻辑判断单元进行判断,影响雾霾指数的因子很多,包括温度和风力等等,因此雾霾指数是一个时刻变化的过程,本申请中利用静电除尘原理吸收空气中的悬浮颗粒治理雾霾,持续的单一放电虽然可以实现雾霾治理但也会不同程度的产生能源的浪费,因此,本申请中的逻辑判断单元中对于雾霾浓度指数采用分阶段判断处理,具体如表1所示;
表1:逻辑判断表
表中光照强度指数中的数字“1”表示光照强度指数高,数字“0”表示光照强度指数低,表中雾霾浓度指数中的A、B、C和D分别代表不同阶段的雾霾浓度指数,根据实际情况分析只会出现三种情况,分别阐述如下:
控制信号1:控制光伏发电——静电除霾两用系统通过光伏板发出电能供给电网;控制信号2-4:控制光伏发电——静电除霾两用系统利用静电除霾板消耗电能治理雾霾,控制信号2、控制信号3和控制信号4分别代表在不同雾霾指数下控制放电板7与集尘板8之间场强相应的控制信号,其中,控制信号2代表在雾霾浓度指数大于等于200μg/m3时,控制放电板7和集尘板8之间的场强范围为2.0-3.5kV/cm;控制信号3代表在在雾霾浓度指数范围在85-200μg/m3时,控制放电板7和集尘板8之间的场强范围为1.0-2.0kV/cm;控制信号4代表在在雾霾浓度指数范围在15-85μg/m3时,控制放电板7和集尘板8之间的场强范围为0.3-1.0kV/cm;
本实施例中电场强度的确定与雾霾浓度指数之间的关系满足:
其中,E场强,T为温度,a为电晕区半径(cm),σ为空气的相对密度(相对干空气),本实施例计算中取0.93,x为雾霾浓度指数;
控制信号5:控制光伏发电——静电除霾两用系统与电网脱离既不发电也不用电。
逻辑判断单元根据不同的空气质量指数、光照强度指数进行逻辑判断,给与双向能量变换器2控制信号,进而实现发电或放电操作。
所述放电板7接电流负极,集尘板8接电流正极,放电板7和集尘板8间的电压值与雾霾指数呈正相关关系。
所述双向能量变换器包括脱网开关部分、供电整流部分和并网逆变部分,使双向能量变换器在供电整流状态、并网逆变状态和脱网状态之间转换,供电整流状态、并网逆变状态和脱网状态分别对应治理雾霾、光伏发电和脱网分离。本发明考虑到雾霾情况的不同,根据实测雾霾指数分段调节控制除霾板之间的场强电压,用合理的电压来治理雾霾可以达到节能的效果,本实施例实现分段调节除霾板之间电压可通过控制供电整流电路前端的变压器的分接头来实现,并网逆变状态时采用带有升压回路的三相逆变器可将发出电能实现并网,实现上述两种状态的回路采用并联结构,在干路上加脱网开关以实现脱网状态,所述脱网开关部分、供电整流部分和并网逆变部分可以利用已有电路实现。
本实施例在雾霾天时,空气透光性差,光伏发电板无法工作,通过监测控制系统1发出控制信号控制双向能量变换器2通过电网向放电板7和集尘板8供电,其中放电板7接供电直流电的负极,集尘板8接正极,接通电源后,在电场作用下,空气中的自由离子要向两极移动,电压愈高、电场强度愈高,离子的运动速度愈快,由于离子的运动,极间形成了电流,开始时,空气中的自由离子少,电流较小,当放电极附近的离子获得了能量和速度后,撞击空气中的中性原子,中性原子会分解成正、负离子,产生空气电离现象,空气电离后,由于联锁反应,在极间运动的离子数大大增加,极间的电流急剧增加,空气成为导体,放电极周围的空气全部电离后,在放电极周围形成电晕,空气在电晕范围电离后,正离子很快向负极移动,只有负离子进入电晕外区,向阳极移动,含尘空气通过除霾板时,大多数尘粒在电晕外区通过,获得负电荷,沉积在集尘板8上,由于重力作用掉下聚集到集灰斗4内。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (3)

1.一种光伏发电、静电除霾两用系统,其特征在于,包括监测控制系统、双向能量变换器和发电除霾两用板,发电除霾两用板包括至少一块光伏发电板和除霾板,监测控制系统的控制信号输出端与双向能量变换器建立连接,双向能量变换器分别连接电网和发电除霾两用板;
除霾板包括板面平行的放电板与集尘板,双向能量变换器的电能输出端分别连接放电板和集尘板,光伏发电板接入双向能量变换器的电能输入端;所述放电板和集尘板之间的距离为200-600mm;所述放电板和集尘板分别通过连接柱与光伏发电板建立连接;
电场强度与雾霾浓度指数之间的关系满足:
所述监测控制系统包括空气质量传感器、光照度传感器和控制芯片;
所述放电板接电流负极,集尘板接电流正极,放电板和集尘板间的电压值与雾霾指数呈正相关关系,为:
其中,E场强,T为温度,α为电晕区半径,单位为cm,σ为空气相对干空气的相对密度,x为雾霾浓度指数。
2.根据权利要求1所述一种光伏发电、静电除霾两用系统,其特征在于:所述光伏发电、静电除霾两用系统包括架体和安装在架体下端的支撑杆,检测控制系统、双向能量变换器和发电除霾两用板均安装在架体上,所述发电除霾两用板的下端安装有集灰斗。
3.根据权利要求1所述一种光伏发电、静电除霾两用系统,其特征在于:所述双向能量变换器包括脱网开关部分、供电整流部分和并网逆变部分。
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