基本信息
- 项目名称：
- 风力发电机组——恒温恒压沼气罐联合工作系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 设计一套“风力发电机组——恒温恒压沼气罐联合工作系统”， 既可为用户提供所需电能，又可通过风力发电机组提供的电能给沼气罐保温，同时控制其恒压环境，使其在最佳产气温度附近工作，解决了沼气罐由于冬季气温低，产气效率太低的问题，在为用户提供所需电能的同时还可为用户提供更多沼气。
- 详细介绍：
- 随着我国经济的快速发展 ，对能源的需求日益扩大 ，能源短缺问题已成为影响中国经济快速发展的一个重要问题。在诸多新能源中 ，沼气是一种清洁、绿色能源 ，而利用风能技术对沼气进行开发，解决冬季沼气产气效率低的问题，将具有广阔的市场和发展空间。设计一套“风力发电机组——恒温恒压沼气罐联合工作系统”， 既可为用户提供所需电能，又可通过风力发电机组提供的电能给沼气罐保温，同时控制其恒压环境，使其在最佳产气温度附近工作，解决了沼气罐由于冬季气温低，产气效率太低的问题，在为用户提供所需电能的同时还可为用户提供更多沼气。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：设计一套“风力发电机组——恒温恒压沼气罐联合工作系统”， 既可为用户提供所需电能，又可通过风力发电机组提供的电能给沼气罐保温，同时控制其恒压环境，使其在最佳产气温度附近工作，解决了沼气罐由于冬季气温低，产气效率太低的问题，在为用户提供所需电能的同时还可为用户提供更多沼气。 基本思路：1、根据用户每日沼气需求量，计算一年当中不同时期恒温恒压沼气罐保持最优产气温度及恒压时每日所需要的热量。2、针对用户电能需求E1选择风力机基本容量，根据用户日沼气需求量，并将其折算为沼气罐保持最优产气温度及恒压时每日所消耗的电能E2，计算所需风力机的容量P，根据计算所得容量P及当地风资源气象数据进行风力发电机组子系统设计。3、根据系统容量开发恒温恒压控制系统。 创新点：风能和生物质能均属于清洁可再生能源，“风力发电机组——恒温恒压沼气罐联合工作系统”既可为用户提供所需电能，又可为沼气罐提供能量，使其内部温度保持在最佳产气温度附近（解决了沼气罐气温低时产气效率低的问题），并保持恒压状态，为用户提供更多沼气。未检索到风力发电机组——恒温恒压沼气罐联合工作系统的相关国内外文献。 技术关键及主要技术指标：1、联合工作系统的工作机理研究。2、联合工作系统的总体优化设计方法研究。3、针对风资源的随机性和不稳定性，如何科学、合理地将风力发电机组系统和恒温恒压沼气罐系统匹配好，是完成本项目的一个关键点。4、沼气罐保持恒温的加热方式设计和保温措施的选择以及保持罐内的压力恒定也是本次设计的要点。
科学性、先进性
- 作品的科学性：该风力发电机组——恒温恒压沼气罐联合工作系统充分合理的利用清洁能源风能及沼气能，通过采集沼气反应罐内的温度和压力数据，经电机控制电加热器装置以及压力控制阀的通断，从而保证反应罐内的温度和压力保持在最佳值附近，使沼气发酵能总体维持在一个较高的水平，提高产气速度，保证料液基本不结壳以提高整个系统的工作效率，此系统可保证常年稳定运行。 作品的先进性：目前的沼气反应系统与太阳能结合使用的比较多，与太阳能相比，风能资源也是非常重要的清洁能源，亟待发展，有更广阔的发展空间，发展前景良好。通过该联合工作系统，不但能解决相关问题，而且也填补了国内此方面研究的空白。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 设计阶段
技术转让方式
- 校企合作
作品可展示的形式
- 图纸
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明及该作品的技术特点和优势：风能和生物质能均属于清洁可再生能源，“风力发电机组——恒温恒压沼气罐联合工作系统”既可为用户提供所需电能，又可为沼气罐提供能量，使其内部温度保持在最佳产气温度附近（解决了沼气罐气温低时产气效率低的问题），同时保证其内部恒压，为用户提供更多沼气。一套系统基本可以解决用户的用电、沼气使用的日常生活必需的能源需求。 适应范围及推广前景：该系统将主要用于我国西、北部地区风能资源比较丰富的农村、牧区、养殖场、边防哨卡等场所，涉及用户数量较大，同时，这些地区风力资源比较丰富，产生沼气的原料也比较充足，人口密度小，且人口分布比较分散，这些特点完全符合本项目所研究的风力发电机组——恒温恒压沼气罐联合工作系统的离网型特点。近些年，随着国家对“三农”的关注和扶持力度进一步加大，该系统的应用前景非常广阔。通过本项目，不但能解决相关问题，而且也填补了国内此方面研究的空白。
同类课题研究水平概述
- 目前，风力发电系统和沼气生产技术都有了长足的发展，为了解决昼夜温差大、冬天气温低等因素对沼气产气率的影响，当前，主要采用太阳能恒温沼气系统来解决这一问题，即通过太阳能热水装置得到热水，通过热水循环加热沼气罐，并通过控制装置保持罐内恒温的原理,对太阳能沼气系统已经申请了多项专利，并做了许多的基础和应用研究。这些关于沼气罐的设计、产气机理、实验方法和系统控制方面的研究成果对本项目的实施和完成有很大借鉴作用。 但是，由于太阳能属于一种低品位的能源，有较大的局限性,受到夜晚、连续阴雨天气、冬季光照强度小的影响，沼气罐温度的稳定性不能得到很好的保障。而风力发电机组——恒温恒压沼气罐联合工作系统则有其独特的优势，不受夜晚白昼、阴雨天气的影响，最重要的一点，在我国西北地区，在沼气罐最面临考验的冬春季节，反而是这些地区一年当中的风资源最为丰富的阶段，因此，更容易实现沼气罐的恒温恒压条件。 该风力发电机组——恒温恒压沼气罐联合工作系统打破传统，充分合理地利用风能资源，在保证沼气罐恒温环境的同时，兼而将恒压系统也考虑了进去，将其产生的电能一部分直接供给用户，另一部分则用于保证沼气罐的恒温恒压环境，大大提高了沼气罐的产气效率。
