生物质驱动的斯特林发电机热电联产系统及其控制方法,该系统包括燃料分配子系、热分配子系统和发电子系统,燃料分配子系统包括固体生物质颗粒进料口、气体预热器、液化石油气,第一鼓风机;热分配子系统包括第二鼓风机、第一燃烧室、第二燃烧室、第一余热回收器、第二余热回收器、热管、冷却水、住宅用热系统;发电子系统包括斯特林发电机、电力变换器、储能电池、住宅用电系统。该方法利用冷却水和热源控制发电机的输出功率,通过冷却水温度误差和冷却水温度误差变化率调整冷却水流量,通过多个阀门的配合配置流速调节,通过改变燃料的混合比和供应速度控制热源,使发电机输出功率得到控制,确保用户的供电、供热需求与系统输出相匹配。
背景技术
生物质(包括固体生物质、液体生物燃料和沼气)是所有可再生能源中最丰富的资源,可持续利用生物质被认为是解决环境问题的重要选择之一。小型和微型热电联产技术可将固体生物质燃料既用于加热又用于发电,在降低住宅和小型商业建筑的能源成本和二氧化碳排放方面具有巨大的潜力。
将生物质和自由活塞斯特林发电机耦合的热电联产系统受到了广泛关注,与内燃机不连续燃烧相比,可以实现连续燃烧,具有低排放、少维护、低噪音、低振动、燃料来源广泛等优点。传统的热电联产系统中,采用改变燃烧室的热源供应来调节自由活塞斯特林发电机的输出功率,但是由于空气/燃料混合不均、燃烧室热源输出不稳定、自由活塞斯特林发电机的热端热量传递滞后,导致自由活塞斯特林发电机输出功率控制十分困难,难以实现对热电联产系统的供电、供热动态有效控制,系统综合效率和经济性显著下降。
燃烧室内燃料与空气的混合不均会导致局部过热或过冷,影响整体热源供应的精确性;燃烧室的热量输出通常由燃料的燃烧速率以及燃烧室设计决定,在实际运行中,这些参数受外界环境(如温度、压力)和负载变化的影响,燃烧速率波动会导致热源输入不均,直接影响斯特林发动机的输出功率、效率和稳定性;自由活塞斯特林发动机依靠热源的热交换器将燃烧室的热量传递给工质,但热交换器的响应速度有限,热源传递滞后,无法快速适应燃烧室热量输出的变化。
实现思路