现代化养猪场光伏沼气联合发电系统研究与设计

发布时间：2020-05-14 07:14

【摘要】：近年来,大中型现代化养殖场粪便随意露天堆放现象明显,严重污染了环境,同时养殖业用电量大,而传统一次能源自21世纪以来出现了前所未有的危机,除了其储存量逐渐减少以外,使用后产生二氧化碳等气体造成了温室效应。因此,新能源开发利用有可能成为现在乃至未来发展的重要引擎,利用沼气和光伏联合为养猪场发电具有非常重要的意义,具体研究内容如下:结合黑龙江地区某一传统养殖场,对其地理位置、光照条件、沼气工艺等进行了全面分析,证明应用新能源可行性,结合光伏设计软件PVsyst计算最佳角度、阴影面积等参数;通过养殖场规模选择出沼气发电系统主要设备并选择出沼气发酵最佳工艺条件。从选材、定尺寸再到安装连接设计一种太阳能-沼气联合发电系统,该系统应包含沼气发电子系统、光伏发电子系统、太阳能辅助沼气发电子系统以及其他辅助子系统等利用MATLAB/Simulink搭建了包含光伏和沼气模块控制系统,并对其进行仿真分析;针对辅助增温系统进行了系统设计并计算出单热源和双热源能量;针对于环境监测系统分别对温度、湿度、空气质量进行了模块电路设计,模块电路包含单片机、采集与处理、LED显示、传感器等。最终计算出发电量,得出仿真结果。根据模拟出的发电量对整个系统进行效益评估,提出年运行费用、年收入等指标,应用计算公式对设计系统仿真结果得出的数据进行验算,验证结果表明太阳能-沼气联合发电相对于传统的发电模式具有显著地节能减排优势。
【图文】：

光伏发电,光伏

究成果1970 年开始涉猎光伏领域，起步阶段由于缺乏技术和理论的支过程中遇到的很大的困难，好在受到了政府和国家的大力支速并取得了瞩目的成绩。总体来说刚刚起步比较缓慢，随后2007 年以前是光伏发电发展的初期，例如 2007 年国家实施决了 700 多个乡村通电问题。从 2007 年到 2010 年是产业化品化并迅速走向市场，其中“金太阳工程”和“光伏建筑一2011 年到 2014 年为规模化稳定发展的阶段，《关于光伏电站结束，并网阶段的来临，此时我国的光伏技术已经基本成熟。2迅速，到 2016 年底我国光伏市场规模占全球安装总量的比38GB，安装总量 7.2GB，位列全国第三。“十三五”规划纲要的风向标指向新能源，风能、光伏消费量要翻倍增长，新能也不断完善[5]。2030 年规模以上增加值同比增长 12.4%，西能源将占据半壁江山。总体情况如下图 1-1 所示。

发电装机,沼气

东北农业大学工程硕士学位论文及南方建立的“猪-沼气-农田-用户”节能环保模式，北方建立业模式。经过了几十年的发展，沼气的发电技术已经基本成熟沼气养殖户达 1300 万户，已在建的养殖沼气工程约 501 万多处，定比例，此比例还在逐年增加。截至 2009 年，，年均沼气产量约户增加到 1.43 万，容量达 304 万立方米，年均处置 7892 万吨废和尿液，通过沼气工程环境得到了很大的改善[49]。沼气的年发电到了很大的扩大，具体情况如下图 1-2 所示。研究表明，任何地水、粪便、垃圾等废弃物进行沼气发电，大部分农村地区都能做发电装置，每千瓦时只需要 400 元，建造时间短、设备运行费用境影响小，相比于核能和潮汐能更能贴近与人们的生产生活。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM61

【参考文献】