槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置及控制方法

本发明涉及一种光伏发电与高温管道热电转换的技术，具体涉及一种槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置及控制方法。

背景技术：

1、槽式光热电站是一种经济效益好、能源转换效率高、环境适应性强的先进光热发电设施。但槽式光热电站的导热油管道在内外温差大、工况交替变化和长时间运行的情况下，管道会发生形变甚至破裂，需要用监测系统对导热油管道的运行情况进行监测，包括管道位移量、管壁温度和环境温度等参数。其监测系统远离电网，通常使用太阳能供电。由于太阳能的可利用性受到天气和地理位置的影响，单一的光伏发电电源在供电时具有间歇性和不稳定性，这使得光伏发电难以作为唯一的稳定电能来源。同时，槽式光热电站导热油管道的外壁温度远高于环境温度，因此可以利用管道外壁与环境的温差进行热电转换，对监测系统电源进行补充供电。

2、目前，尚未有完善的利用光伏发电和高温管道热电转换同时为槽式光热电站导热油管道监测系统联合供电的技术，鉴于此，有必要对此技术进行改进。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提供了一种槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置，以对监测系统电源进行补充供电，达到降低能耗的目的。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

3、一种槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置，包括转动支撑架，安装在转动支撑架上的光伏发电机构，以及通过控制端与光伏发电机构连接的高温管道热电转换器，还包括设置在转动支撑架上的蓄电池，所述蓄电池用于收集所述光伏发电机构和所述高温管道热电转换器产生的电能，以对监测系统的电源进行补充供电。

4、上述技术方案中，所述控制端包括微控制器、数据采集端、显示模块、通信模块、pc机、水泵、dc-dc变换器、dc-dc稳压器、电源选择开关、各模块电源开关接口、逆变器、辅助稳压电源、监测系统；所述微控制器对应地与数据采集端、显示模块、水泵、dc-dc变换器、辅助稳压电源连接，且所述微控制器通过通信模块与pc机连接，微控制器通过电源选择开关与各模块电源开关接口连接；其中所述光伏发电机构的太阳能板和所述高温管道热电转换器的温差发电装置对应地通过dc-dc变换器和dc-dc稳压器与所述电源选择开关连接，所述蓄电池与所述电源选择开关连接，逆变器与辅助稳压电源的一侧对应地与蓄电池并联，逆变器与辅助稳压电源的另一侧对应地与监测系统并联。

5、上述技术方案中，所述数据采集端包括数据采集卡以及与所述数据采集卡连接的数据传感端，所述微控制器通过数据采集卡与数据传感端连接，所述数据传感端包括温度传感器、光照度传感器以及电压/电流采集模块，且温度传感器、光照度传感器以及电压/电流采集模块与数据采集卡并联。

6、上述技术方案中，所述光伏发电机构包括底座架、安装在底座架上的舵机以及与舵机配合的转动组件，还包括安装在所述转动组件上的固定架、以及安装在固定架上的太阳能板，所述底座架安装在转动支撑架上，所述底座架包括两条水平杆、对应地设置在每条水平杆上的垂直杆以及设置在两条垂直杆之间的连接杆；底座架的两条水平杆安装在转动支撑架的旋转底座上部，所述蓄电池设置在底座架的两条水平杆之间、且置于转动支撑架的旋转底座上部，所述舵机安装在底座架的上连接杆处、以供与所述转动组件配合安装，且舵机与所述控制端的所述微控制器电性连接。

7、上述技术方案中，所述高温管道热电转换器包括高温管道、安装在高温管道外周壁上的导热垫，以及安装在所述导热垫外周的若干组温差发电装置。

8、上述技术方案中，每一组所述温差发电装置包括若干温差发电单元，每两相邻的温差发电单元之间通过连接钉交错连接，且首尾两个所述温差发电单元通过垫片以及长孔片连接，使得所述温差发电装置形成环状结构，且所述温差发电装置紧贴在所述导热垫的外周壁上。

9、上述技术方案中，每一所述温差发电单元包括嵌入型连接板以及安装在嵌入型连接板内的温差发电片，所述嵌入型连接板的上端安装有水冷头，水冷头的上部设置有可拆装的散热片，所述水冷头的相对的两侧设有进水孔和出水孔，进水孔和出水孔处可安装橡胶塞，或打开橡胶塞可在进水孔和出水孔处安装连接水管，以实现所述高温管道热电转换器切换不同的散热方式。

10、上述技术方案中，所述转动组件包括两个u型转动件，每一u型转动件包括一条底壁以及形成在底壁两端的侧壁，且底壁与侧壁相互垂直，所述每一u型转动件通过两侧壁对应地连接在所述底座架的一条垂直杆的顶端部，且所述u型转动件可相对垂直杆的杆体方向转动。

11、上述技术方案中，其中的一个u型转动件的侧壁安装有转动齿轮，所述舵机的外侧设置有主动轮，且舵机的主动轮与转动组件的转动齿轮相互啮合，以通过所述舵机的主动轮带动所述转动齿轮转动，进而带动u型转动件相对底座架的垂直杆转动，使得所述太阳能板沿所述底座架的垂直方向翻转。

12、本发明还提供一种槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置的控制方法，包括以下步骤：

13、s1、微控制器上电后控制数据采集卡通过电压/电流采集模块、光照度传感器、温度传感器采集太阳能板的输出电压与电流、温差发电装置的输出电压与电流、蓄电池的电压、太阳能板上的光照度、温差发电装置的温差，显示模块显示采集的数据；

14、s2、当太阳方位发生变化时，微控制器输出控制信号驱动舵机与旋转底座进行旋转，调整转动支撑架的姿态来调整太阳能板的朝向，完成太阳能板的追日，然后微控制器调节dc-dc变换器的占空比完成太阳能板的最大功率点跟踪（mppt）；当温差发电装置的温差超过阈值温度时，微控制器输出控制信号驱动水泵工作，冷却水在水冷头中流动以冷却温差发电装置；

15、s3、当太阳能板和温差发电装置的输出电压超过阈值电压时，微控制器控制电源选择开关选择光热电联供模式；当太阳能板的输出电压超过阈值电压而温差发电装置的输出电压低于阈值电压时，微控制器控制电源选择开关选择光伏供电模式；当太阳能板的输出电压低于阈值电压而温差发电装置的输出电压超过阈值电压时，微控制器控制电源选择开关选择热电供电模式；当太阳能板和温差发电装置的输出电压低于阈值电压时，微控制器控制电源选择开关选择蓄电池供电模式；

16、s4、当太阳能板的输出电压低于按照当前光照度所能输出的电压超过阈值上限时，以及温差发电装置的输出电压低于按照当前温差所能输出的电压超过阈值上限时，微控制器通过通信模块向pc机发出故障提示信号。

17、本发明与现有技术相比较，具有以下有益效果：

18、本发明槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置结合了光伏发电与高温管道热电转换技术，对监测系统电源进行补充供电，对未处于工作状态的模块停止供电，并能够在管道温度变化时调整传感器的采样频率，以达到降低能耗的目的。

技术特征：

1.一种槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置，其特征在于，包括转动支撑架，安装在该转动支撑架上的光伏发电机构，以及通过控制端与所述光伏发电机构连接的高温管道热电转换器，还包括设置在所述转动支撑架上的蓄电池，所述蓄电池用于收集所述光伏发电机构和所述高温管道热电转换器产生的电能，以对监测系统的电源进行补充供电。

2.如权利要求1所述的槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置，其特征在于，所述控制端包括微控制器、数据采集端、显示模块、通信模块、pc机、水泵、dc-dc变换器、dc-dc稳压器、电源选择开关、各模块电源开关接口、逆变器、辅助稳压电源、监测系统；所述微控制器对应地与数据采集端、显示模块、水泵、dc-dc变换器、辅助稳压电源连接，且所述微控制器通过通信模块与pc机连接，微控制器通过电源选择开关与各模块电源开关接口连接；其中所述光伏发电机构的太阳能板和所述高温管道热电转换器的温差发电装置对应地通过dc-dc变换器和dc-dc稳压器与所述电源选择开关连接，所述蓄电池与所述电源选择开关连接，所述逆变器与所述辅助稳压电源的一侧对应地与所述蓄电池并联，逆变器与辅助稳压电源的另一侧对应地与监测系统并联。

3.如权利要求2所述的槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置，其特征在于，所述数据采集端包括数据采集卡以及与所述数据采集卡连接的数据传感端，所述微控制器通过数据采集卡与数据传感端连接，所述数据传感端包括温度传感器、光照度传感器以及电压/电流采集模块，且温度传感器、光照度传感器以及电压/电流采集模块与数据采集卡并联。

4.如权利要求1所述的槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置，其特征在于，所述光伏发电机构包括底座架、安装在底座架上的舵机以及与舵机配合的转动组件，还包括安装在所述转动组件上的固定架、以及安装在固定架上的太阳能板，所述底座架安装在转动支撑架上，所述底座架包括两条水平杆、对应地设置在每条水平杆上的垂直杆以及设置在两条垂直杆之间的连接杆；所述底座架的两条水平杆安装在转动支撑架的旋转底座上部，所述蓄电池设置在底座架的两条水平杆之间、且置于转动支撑架的旋转底座上部，所述舵机安装在底座架的上连接杆处、以供与所述转动组件配合安装，且舵机与所述控制端的所述微控制器电性连接。

5.如权利要求1所述的槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置，其特征在于，所述高温管道热电转换器包括高温管道、安装在高温管道外周壁上的导热垫，以及安装在所述导热垫外周的若干组温差发电装置。

6.如权利要求5所述的槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置，其特征在于，每一组所述温差发电装置包括若干温差发电单元，每两相邻的温差发电单元之间通过连接钉交错连接，且首尾两个所述温差发电单元通过垫片以及长孔片连接，使得所述温差发电装置形成环状结构，且所述温差发电装置紧贴在所述导热垫的外周壁上。

7.如权利要求6所述的槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置，其特征在于，每一所述温差发电单元包括嵌入型连接板以及安装在嵌入型连接板内的温差发电片，所述嵌入型连接板的上端安装有水冷头，水冷头的上部设置有可拆装的散热片，所述水冷头的相对的两侧设有进水孔和出水孔，进水孔和出水孔处可安装橡胶塞或打开橡胶塞在进水孔和出水孔处安装连接水管，以实现所述高温管道热电转换器切换不同的散热方式。

8.如权利要求4所述的槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置，其特征在于，所述转动组件包括两个u型转动件，每一u型转动件包括一条底壁以及形成在底壁两端的侧壁，且底壁与侧壁相互垂直，所述每一u型转动件通过两侧壁对应地连接在所述底座架的一条垂直杆的顶端部，且所述u型转动件可相对垂直杆的杆体方向转动。

9.如权利要求8所述的槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置，其特征在于，其中的一个u型转动件的侧壁安装有转动齿轮，所述舵机的外侧设置有主动轮，且舵机的主动轮与转动组件的转动齿轮相互啮合，以通过所述舵机的主动轮带动所述转动齿轮转动，进而带动u型转动件相对底座架的垂直杆转动，使得所述太阳能板沿所述底座架的垂直方向翻转。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置，包括转动支撑架，安装在转动支撑架上的光伏发电机构，以及通过控制端与光伏发电机构连接的高温管道热电转换器，还包括设置在转动支撑架上的蓄电池，蓄电池用于收集光伏发电机构和高温管道热电转换器产生的电能，以对监测系统的电源进行补充供电。本发明还公开了一种槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置的控制方法，本发明槽式光热电站管道监测系统的联合供电装置及控制方法结合了光伏发电与高温管道热电转换技术，进而对监测系统电源进行补充供电，并达到降低能耗的目的。技术研发人员：李孝禄,陈德奔,程丽敏,赵博,王勇金,王鹏峰,李运堂,陈源,李娟,高原受保护的技术使用者：中国计量大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18