風能-太陽能-沼氣集成系統(tǒng)的性能研究.pdf

1、太陽能、生物質(zhì)能、風能等是農(nóng)村可廣泛獲取的可再生能源，它們的高效低成本開發(fā)利用對改善農(nóng)村人居環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和實現(xiàn)農(nóng)村經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展有重要價值和意義。
　　 太陽能低溫集熱技術、生物質(zhì)厭氧發(fā)酵技術、戶用風力發(fā)電技術是三項成熟的可再生能源技術，可分別滿足人們對生活熱水、生活燃氣和電能的需求。然而，由于受到晝夜、季節(jié)、氣候等不利因素的束縛，它們通常無法獨立實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定供能。
　　 基于這三種能源在時間、空間和品位方面的互補性

2、，本課題首先構建了風能-太陽能-沼氣集成系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由太陽能集熱器、恒溫沼氣池和戶用風力發(fā)電機組成：太陽能集熱器除了將收集的太陽能通過熱水實現(xiàn)沼氣池恒溫厭氧發(fā)酵外，還為用戶提供生活熱水；恒溫沼氣池為用戶提供生活燃氣；戶用風力發(fā)電機除了滿足集成系統(tǒng)自身用電外，還為用戶提供生活用電。繼而，本課題研究了系統(tǒng)的各項性能，具體研究內(nèi)容和結果如下：
　　 (1)在景泰縣民安新村搭建了集成系統(tǒng)試驗臺，研究了冬季工況和春季工況下系統(tǒng)的總體性能

3、，基于熱力學第一定律和第二定律分析了集成系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換過程、能量輸出量和能量轉(zhuǎn)換效率。在冬季工況下，集成系統(tǒng)運行穩(wěn)定。在料液TS為10.46％，發(fā)酵溫度控制為26±2℃時，恒溫沼氣池日產(chǎn)氣量平均為1.422m3，池容產(chǎn)氣率為0.647m3/(m3·d)，甲烷平均含量達到51.45％：266L太陽能儲熱水箱中的熱水溫度均保持在25℃以上；風力機對外日平均輸出2.5kWh電，集成系統(tǒng)熱效率為38.84％，火用效率達到了56.68％。在春季工況

4、下，在料液TS為13.03％，發(fā)酵溫度控制為28±2℃時，恒溫沼氣池日產(chǎn)氣量平均為1.28m3，池容產(chǎn)氣率為0.582m3/(m3·d)，甲烷平均含量達到51.4％；266L太陽能儲熱水箱中的熱水溫度均保持在36℃以上；風力機對外日平均輸出3.5kWh電，集成系統(tǒng)熱效率為42.99％，火用效率達到了60.05％。新型集成系統(tǒng)滿足了用戶對生活熱水、生活燃氣和電能的需求。
　　 (2)選用動態(tài)投資回收期方法評價了風能-太陽能-沼氣集

5、成系統(tǒng)的經(jīng)濟效益，并選用凈現(xiàn)值、投資回收期、益本比及內(nèi)部收益率來評價該系統(tǒng)直接經(jīng)濟效益。結果表明：系統(tǒng)的財務凈現(xiàn)值NPV(i=10％)為8958.72元，益本比為1.94，動態(tài)投資回收期為5.4年，內(nèi)部收益率為24.29％。
　　 (3)裝置每年可以節(jié)煤1351.63kg，減排CO22930kg，SO211.49kg。
　　 本課題的創(chuàng)新點在于：構建了風能-太陽能-沼氣集成系統(tǒng)并揭示了系統(tǒng)熱力性能、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。<