CN101255852B - 太阳能热风风力发电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能热风风力发电方法，包括如下步骤：1)利用太阳光照射，加热太阳能集热装置的空气，热空气上升流动形成风；2)将上述热空气形成的风汇集在纵向设置的导风筒内，利用烟囱效应提高风速；3)利用上述风推动设置于导风筒上方的风力发电装置发电。本发明利用太阳能产生稳定的人工风，并用于风力发电，安全环保，发电效率高，可应用在任何有太阳光的地方，具有良好的经济效益。

Description

太阳能热风风力发电方法

技术领域

本发明涉及一种风力发电方法，具体涉及一种太阳能热风风力发电方法。

背景技术

随着工业的发展各国对能源的需求日益增大，一次性能源的消耗也越来越大，而且对全球的环境影响也越来越大，温室效应，地球变暖，为此，人们正在大力发展可再生的清洁能源，如风能。现有的风力发电技术已经比较成熟，即利用风力推动风叶转动，产生的机械能带动连接的发电装置动作而产生可供利用的电能；这种风车式的风力发电装置已经得到了广泛应用。

然而，传统的风力发电装置都是依靠自然风运作的，因此，这种风力发电装置必须建设在风力资源丰富的地方，对风场选址要求较高；此外，自然风的风力时强时弱，有时甚至会停止，这种风力的间歇性使得发电机的输出波动很大，严重影响了发电机的暂态稳定、系统频率控制和负荷潮流，同时，其发电效率及设备的利用率也不高，造成了资源浪费。

发明内容

本发明目的是提供一种风力稳定的太阳能风力发电方法，利用太阳能产生稳定持续的人工风，发电效率高，可应用在任何有太阳光的地方。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种太阳能热风风力发电方法，包括如下步骤：

1)利用太阳光照射，加热太阳能集热装置的空气，热空气上升流动形成风；

2)将上述热空气形成的风汇集在纵向设置的导风筒内，利用烟囱效应提高风速；

3)利用上述风推动设置于导风筒上方的风力发电装置发电。

上述技术方案中，在夜间无太阳光时，调节风力发电装置的风叶方向利用自然风力发电。可以在所述风叶上设置旋转机构，使风叶可竖直方向旋转，从而在晚上无法利用太阳能时，只要将风叶旋转90°，即可变成正常的“风车”风力发电装置，利用自然风力发电；不仅进一步充分利用自然资源，还提高了本装置的利用率。

上述技术方案中，所述步骤1中的太阳能集热装置由两部分组成：其一为由太阳能集热板组成的上下开口呈锥体结构；其顶部开口与高塔下端开口相匹配，集热板经太阳光照射，将太阳能转化为热能，加热集热板下面周围的空气；其二，在由太阳能集热板组成的上下开口呈锥体结构内部，根据空间大小安装足够的散热器，散热器中流动高温的气体或高温液体，进一步加热由太阳能集热板组成的上下开口呈锥体结构内部的空气。散热器中流动高温的气体或高温液体由外部的太阳能聚光设备塔式太阳能锅炉、平板形太阳能集热器或真空管太阳能集热器加热驱动。

在使用上述上下开口呈锥体结构的太阳能集热板时，在具体建设过程中，可将集热板与水平面的夹角调整在40°～60°之间，这是为了尽可能使一年内正午太阳光线和集热板保持垂直，从而充分吸收太阳光能。

上文中，所述导风筒可以是直筒、锥形筒、双曲面筒或及其组合筒状，其作用是汇集底部的上升气流，利用“烟囱效应”提高风速，从而进一步提高风力发电装置的发电装机容量及发电效率；导风筒内还可设置风门，以调节控制其中的风力；所述太阳能集热装置可以设置在导风筒的底部并与其固定连接，构成一个塔形装置，这种构建方式中，所述太阳能集热装置可以固定在导风筒底部侧面的窗口内，也可以单独建成一个圆台形并设于导风筒底部，该圆台形的太阳能集热板可以是一块完整的集热板，也可以是复数块集热板围接而成；当然，也可以在太阳能集热装置上安装热空气收集管，将其产生的热空气传输到导风筒底部，这种方式中，太阳能集热装置可以采用化整为零的方式分散建造，充分利用太阳能。

本发明的技术构思是：白天时，太阳光照射到全玻璃真空太阳能集热板上，光穿过外层玻璃后被内层玻璃上的光谱选择性吸收涂层吸收，光子撞击涂层，太阳能转化成热能，内层玻璃附近的空气被加热，空气密度减小，热空气上升，产生上升气流；再利用导风筒汇集所述上升气流，在筒内集中并形成一股向上流动的强大空气流，风速增加，推动风叶产生机械能，再带动连接的发电装置动作而产生电能；由于太阳光能比较稳定，能产生稳定持续的风力，有利于风力发电装置的运作；夜晚，将风叶纵向旋转90°，即成为普通的风力发电装置，利用自然风发电。

由于上述技术方案的使用，本发明与现有技术相比，具有下列优点：

1.由于本发明利用太阳能集热装置收集吸收太阳能并转化为热能，以此产生上升气流并形成风，由于太阳光稳定持续，其产生的人工风也较为稳定，可保证发电装置稳定运行，提高发电效率。

2.本发明主要以太阳能发电为主，因此其装置的建设选址不受地域的限制，有利于推广应用。

3.本发明白天可利用太阳能发电，晚上可利用自然风能发电，不仅充分利用了清洁的自然资源，还大大提高了设备的利用率，具有良好的经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例一的剖视图；

图3是图2中的A部放大图；

图4是本发明实施例二的结构示意图。

其中：1、导风筒；2、支持装置；3、风叶；4、发电装置；5、全玻璃真空太阳能集热板；6、光谱选择性吸收涂层；7、散热器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

一种太阳能热风风力发电方法，包括如下步骤：

1)利用太阳光照射，加热太阳能集热装置的空气，热空气上升流动形成风；

2)将上述热空气形成的风汇集在导风筒内，利用“烟囱效应”提高风速；

3)利用上述风推动风力发电装置发电。

上述方法使用的装置如下：参见图1至图3所示，一种太阳能热风风力发电装置，包括竖直设置的中空导风筒1、支持装置2、风叶3和与风叶连接的发电装置4，所述支持装置2固定设于导风筒1的底部，所述风叶3设于所述导风筒1的上方；所述导风筒1和支持装置2之间密封固定连接有圆台形的太阳能集热装置5。

上述技术方案中，所述太阳能集热装置5由两部分组成：其一为由太阳能集热板组成的上下开口呈锥体结构；其顶部开口与高塔下端开口相匹配，集热板经太阳光照射，将太阳能转化为热能，加热集热板下面周围的空气；其二，在由太阳能集热板组成的上下开口呈锥体结构内部，根据空间大小安装足够的散热器7，散热器中流动高温的气体或高温液体，进一步加热由太阳能集热板组成的上下开口呈锥体结构内部的空气，散热器7的结构可以采用现有技术中的翅片式散热器或者管道式散热器，附图中仅对其安装位置作了示意，并未画出散热器的具体结构形态。散热器中流动高温的气体或高温液体由外部的太阳能聚光设备塔式太阳能锅炉、平板形太阳能集热器或真空管太阳能集热器加热驱动。在使用上述上下开口呈锥体结构的太阳能集热板时，在具体建设过程中，可将集热板与水平面的夹角调整在40°～60°之间，这是为了尽可能使一年内正午太阳光线和集热板保持垂直，从而充分吸收太阳光能。

上文中，所述导风筒呈锥形，该形状有利于汇集底部的上升气流，使其风速增加，从而进一步提高风力发电装置的发电装机容量及发电效率；所述支持装置上设有通孔作为入气口，使导风筒底部与外界相通；所述风叶设于导风筒的正上方，用于接收风力并产生转动，进一步带动发电装置发电；所述圆台形的太阳能集热板是由复数块集热板围接而成，并用金属支架固定支撑各块集热板。

上述技术方案中，所述风叶与发电装置之间设有旋转机构。可使风叶可竖直方向旋转90°，因此，本装置在晚上无法利用太阳能时，可通过旋转风叶变成正常的“风车”风力发电装置，利用自然风力发电；不仅进一步充分利用自然资源，还提高了本装置的利用率。

本发明的技术构思是：白天时，太阳光照射到全玻璃真空太阳能集热板上，光穿过外层玻璃后被内层玻璃上的光谱选择性吸收涂层吸收，光子撞击涂层，太阳能转化成热能，内层玻璃附近的空气被加热，空气密度减小，热空气上升，产生上升气流；再利用导风筒汇集所述上升气流，在筒内集中并形成一股向上流动的强大空气流，风速增加，推动风叶产生机械能，再带动连接的发电装置动作而产生电能；由于太阳光能比较稳定，能产生稳定持续的风力，有利于风力发电装置的运作；夜晚，将风叶纵向旋转90°，即成为普通的风力发电装置，利用自然风发电。

实施例二：

一种太阳能热风风力发电方法，包括如下步骤：

1)利用太阳光照射，加热太阳能集热装置的空气，热空气上升流动形成风；

2)将上述热空气形成的风汇集在导风筒内，利用“烟囱效应”提高风速；

3)利用上述风推动风力发电装置发电。

上述方法使用的装置如下：参见图4所示，一种太阳能热风风力发电装置，包括竖直设置的中空导风筒1、支持装置2、风叶3和与风叶连接的发电装置4，所述支持装置2固定设于导风筒1的底部，所述风叶3设于所述导风筒1的上方；所述导风筒1的底部侧壁设有窗口，窗口内固定设有太阳能集热装置5。

上述技术方案中，所述太阳能集热装置为由太阳能集热板组成的上下开口呈锥体结构；其顶部开口与高塔下端开口相匹配，集热板经太阳光照射，将太阳能转化为热能，加热集热板下面周围的空气。在使用上述上下开口呈锥体结构的太阳能集热板时，在具体建设过程中，可将集热板与水平面的夹角调整在40°～60°之间，这是为了尽可能使一年内正午太阳光线和集热板保持垂直，从而充分吸收太阳光能。

上文中，锥形导风筒有利于汇集底部的上升气流，使其风速增加；所述支持装置上设有通孔作为入气口，使导风筒底部与外界相通；所述风叶设于导风筒的正上方，用于接收风力并产生转动，进一步带动发电装置发电；所述全玻璃真空太阳能集热板安装在导风筒的底部侧壁设有窗口内，即将集热板覆盖在窗口上，类似与一般建筑物的玻璃窗口结构，这种窗口结构是为了利用集热板吸收太阳能加热导风筒底部的空气。

上述技术方案中，所述风叶与发电装置之间设有旋转机构。可使风叶可竖直方向旋转90°，因此，本装置在晚上无法利用太阳能时，可通过旋转风叶变成正常的风力发电装置，利用自然风力发电；不仅进一步充分利用自然资源，还提高了本装置的利用率。

本发明的技术构思是：白天时，太阳光照射到全玻璃真空太阳能集热板上，光穿过外层玻璃后被内层玻璃上的光谱选择性吸收涂层吸收，光子撞击涂层，太阳能转化成热能，内层玻璃附近的空气被加热，空气密度减小，热空气上升，产生上升气流；再利用导风筒汇集所述上升气流，在筒内集中并形成一股向上流动的强大空气流，风速增加，推动风叶产生机械能，再带动连接的发电装置动作而产生电能；由于太阳光能比较稳定，能产生稳定持续的风力，有利于风力发电装置的运作；夜晚，将风叶纵向旋转90°，即成为普通的风力发电装置，利用自然风发电。

Claims (1)

1.一种太阳能热风力发电方法，包括如下步骤：

1)利用太阳光照射，加热太阳能集热装置内的空气，热空气上升流动形成风；

2)将上述热空气形成的风汇集在纵向设置的导风筒内，利用烟囱效应提高风速；

3)利用上述风推动设置于导风筒上方的风力发电装置发电；

其特征在于：所述步骤1中的太阳能集热装置由两部分组成：其一为由太阳能集热板组成的上下开口呈锥体结构；其顶部开口与高塔下端开口相匹配，集热板经太阳光照射，将太阳能转化为热能，加热集热板下面周围的空气；其二，在由太阳能集热板组成的上下开口呈锥体结构内部，安装有散热器，散热器中流动高温的气体或高温液体，进一步加热由太阳能集热板组成的上下开口呈锥体结构内部的空气，所述散热器中流动的高温气体或高温液体由外部的太阳能聚光设备塔式太阳能锅炉、平板形太阳能集热器或真空管太阳能集热器加热驱动。

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