CN101349245A - 人造气流、水流双流发电装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种可再生能源发电装置及其方法，特别是一种人造气流、水流双流发电装置及其方法。系由一个太阳能温室(大棚温室塔)，一条依高原山体地势而建造的大型特高的排风管，多台装于高大排风管底部的风轮发电机组等三大部件组成的气流发电装置和由以高大的排风管为基础，在管内安装另一条耐压，耐用的导水管，在导水管之中下部分段分级安装多台水轮发电机子组成的水流发电装置相结合并网发电供电的大型人造双流发电站，其特征是：利用太阳能、(工厂余热)大气能和水力组合发电方式，是一种投资少(以发电量平均负担计算)建站快，规模大，发电多，是一种“绿色”环保能源。非常适合国家、团体及有开发能力的老板开发使用。

Description

人造气流、水流双流发电装置及其方法

技术领域

本发明涉及人造风、水可再生能源发电装置及其方法，尤其是涉及一种人造气流、水流发电装置及其方法。

技术背景

随着现代科学生产技术发展和人类生活水平的提高，各业耗能和家电耗能急剧增加，世界能源面临紧张状态。现阶段人类所使用的能源主要来自于煤、石油、天然气、核电站和水力发电，由于煤、石油、天然气、核能等主要能源都共同存在着会耗尽的缺点和污染环境及引起全球变暖的危险，且远远不能满足人类对能源的需求。为了解决能源日渐短缺和环境问题，世界各国的科学家都在寻找和开发“绿色”可再生能源如风能、水能、太阳能、海洋能、地热能、生物质能等。但是，对于如何开发利用大气能却很少有人研究，本发明的目的便是针对大气层对流规律，利用一种装置和特别的改造控制方法，产生强大的人造气流、水流，并利用来发电，助力运输，登山等为人类生产、生活、旅游服务，为解决能源问题，环境问题，为节能减排，保护环境服务。自然界中的台风、飓风、龙卷风和日常见到的大风、小风、微风，都是大气横流对流运动的表现，简称为气流运动。除了龙卷风是上升气流外，其他风都属横流运动。所有气流运动，归根结底都是太阳能造成的，太阳光照到地面混合气体时，气体受热、吸热后，体积变大、质量(重量)变轻，或者说密度变小，体积增大重量变轻而受大气浮力的作用而上升，待升到一定的高度之后(由于地球空间存在着上冷下热的大气温差。)遇到冷空气，或者说随升随冷却，直到冷却到其体积缩小到原来蒸发前的水分子的样子，大气浮力变为零时，上升的混合气体停止上升、其中水蒸气变为水分子与空气分离，自行沾到气体中的凝水核凝结为水滴，受地球引力的作用下，克服了大气浮力，重新落到地球表面上。由于水蒸气和空气的上升，从而引起地面、水面、空间产生负压，旁边、周边及远处的空气便流过来填补已上升的气体原占有的空间位置，因此便形成了气流运动，我们的人类习惯称气流为风，上升的叫龙卷风，横流的叫台风、飓风、大风、小风和微风。所谓六种风名，是根据其运动形式和速度快慢来分级分类命名的。往上升的气流，其风速达到100米/秒至200米/秒之间的称龙卷风；从横向流过的气流，其风速从一级至七级的称微风、小风、大风。从八级到十二级的称台风，超过十二级以上的称飓风。现阶段人类通常所利用来发电的是七级以下的风，台风、飓风和龙卷风根本无法利用。然而从能量含量来说，又是此三种无法利用的风力量最大，含能量最高。如何利用太阳能和大气能源相结合，人为制造类似和超过前述“三风”高能气流并利用来发电，助力登山，运输和制水，又利用水来发电及作为他用，这便是本发明的最终目的。

纵观世界历史，从1978年起，前联邦德国的史兰赫博士首次提出并设计建成功第一个人造太阳能气流发电站，此后，又有西班牙国家在马德里建有一座能带动100千瓦发电机发电的“人造风发电站”，接着澳大利亚、美国、瑞典、丹麦等国也在研制类似巨型风力发电站，在国内，以太阳能旋风风轮发电机为名申请并已公开的专利申请号为200710035067.9的技术方案，还有四川省简阳市安象街225号的梁和平先生发明并已在中国知识产权网展示的，编号200606139320的一种人造龙卷风发电装置及其方法的技术方案都是人造气流发电的技术发明。他们等的技术方案中的主要部件排气管的设计高度都在千米上下，最高的记录都不起过二千米。最大的发电能力是100万千瓦左右，不超过200万千瓦。而本发明的目标要实现两超世界记录，气流发电站排气管海拔高度要超过世界最高峰珠穆朗玛峰，达到九千米以上。二、发电能力要超过全世界最大的水力发电站中国三峡水电站的发电量达到兆瓦以上，为了实现上述目标，本发明采用的技术方案是这样的。

技术方案：

一、利用高原高山的山体为依托和最低的盆地、平原、沙漠为起点建造世界最高的排风管，第一选址最高点是：西藏高原的珠穆朗玛峰。最低点是新疆自治区的，低于海平面155米的吐鲁番盆地。此地是世界最低点也是中国最热的地方，从吐鲁番盆地到珠穆朗玛峰，途经青藏高原的阿尔金山脉、昆仑山脉、冈底斯山脉，喜马拉雅山山脉，海拔高度9003米，全程约1820公里。第二地点是从四川省四川盆地为起点，途经横断山脉、大雪山、喜马拉雅山，总高度8500米，全程1950公里。第三地点是：塔里木盆地旁的塔克拉玛干沙漠为起点，途经昆仑山脉，冈底斯山脉，喜马拉雅山，总高度约6500米，全程1200公里，第四地点是：西藏拉萨洋八井为起点至珠穆朗玛峰，利用地热、太阳能相结合。第地点是：柴达木盆地至珠穆朗玛峰。第六地点是：北部湾至西藏的喜马拉雅山。

二、采用地面就地势挖槽埋管，斜面建造选择地势比较斜顺的线路，逢山过山，只求管道大体平衡，任就地势埋造的方案，此方案的优点是：可采用全程混凝土造管，内套不锈钢薄板管或聚四乙希塑料王薄管，不用钢板卷制，只用少量线材，可节约大量钢材，容易建造，造价低，坚固耐用，不占用地面土地面积，不怕风吹雨打，不怕雷电，地势有多高，管道还可建超高。但是管道长度按地势斜面建造要比垂直安装长约三分之一，斜管排风力度比直管有所减小，预计约在10％以下，当然，也可以选择逢山开洞，遇水搭桥的方法，直线斜面平行安装预制管的建造方法，这样便可缩短管道长度，提高排风能力，但造价要相对提高，回收成本年限也相应延长。但不管采用那种方案建造排风管都比无法安装成功的超高直立管安装方案好得多。(注：据专家推测，超过二千米以上的直立管便难于安装和正常使用了。)

三、利用超高排风管，与地面超大型太阳能或废热加工厂余热对空气加热塔(大棚温室)结合，可实现大规模发电目标，早已被实践证实的人造气流发电经验证明，排风管的垂直高度越高，排风速度和力量便越快越大。太阳能空气加热塔(大温室)的面积越大可供排风管发电的热空气便越多。管塔两者结合起来发电其能力就更大了，可以说简直大到无法估算。采用多级安装多台风轮发电机联网发电，可实现单机无法达到的发电目的，这也是被实践已充分证明了的事实。具体要装多少台合适，要根据具体测试而定，一般规则是装七至十台机较合适。

四、利用斜管为基础，在排风管内底面安装一条耐压耐用的金属或塑料管作为水流发电导水管，把排风管顶部产生的冷折水或高原高山引入的天然冰雪水作补充，或者把珠峰山下雅鲁藏布江的清凉水引流到低处分段分级发电后，又再供作其他用水。风力和水力的发电量加起来就更大更多了。综合前述三点为：依靠高原高山之地势为依托、斜行建安气流电站排风管，利用盆地平原沙漠建造太阳能(大棚温室)空气加热塔，采用多级安装多台风轮发电机联合发电，利用超高排风管为基础内装引水管，利用排风管顶部产生的冷折水和从高原高山引入现成的天然冰雪水，然后分级分段安装水轮发电机发电，风电、水电并网供电，大规模发电目标实现。最终解决了能源短缺，水源不足和环境污染等三大难题。下面结合附图作进一步说明。

图1是人造汽流、水流双流发电装置的实施方案示意图由高原高山(1)、依山而建的排气管(2)、装于排气管内的高压导水管(3)、装于排风管底部的多级风轮发电机(4)、装于导水管底部的水轮发电机(5)与排气管相连通的、建于高原高山底下平地的太阳能空气加热大棚(6)、涂铺于大棚内地平面上的黑色吸热板膜(7)及排列于大棚地上的吸热储热的储热袋(8)、排气管上部的集水口(9)和高原拦江水坝(10)、引水管(11)、进排气口(12)、并网供电箱(13)、进水阀门(14)等组合构成人造气流、水流双流发电装置。具体的连接建造方法如下：排气管(2)建造安装于高原高山(1)的斜面上或埋于斜面内，排气管(2)的底部空气入口(12)与太阳能空气加热大棚(6)相连接通，排气管(2)的底部安装多级风轮发电机(4)并与并网供电箱(13)电连接，太阳能空气加热大棚(6)内的地面上铺设黑色吸热板膜(7)和排放吸热储热袋(8)用于储热，供晚上阴天连续加热空气，为正常发电使用。另外，排气管(2)的内侧底面安装导水管(3)并与排气管(2)上部的集水口(9)和引水管(11)连接通，导水管(3)的底部中部分段分级安装若干台水轮发电机(5)并与并网供电箱(13)电连接，引水管(11)上部与拦江水坝(10)的进水口阀门(14)相连通。

人造气流、水流的形成及其发电的工作原理

据现有人造风力、水力发电原理说明和本人的经验总结，人造气流和水流的形成及其发电原理是这样的，首先是太阳能空气加热塔里面的空气，包括地面含水。白天受太阳光的照射下，阳光穿过透光的塔面材料进入塔内，当光能穿过塔内空气时被吸收一部分后，到达地面时，地面预设吸热水或储热材料，吸收一部分及反射一部分，反射部分再一次加热塔内空气，经多次加热后的空气及地面蒸发上来的水气结合为混合气体的密度已减小，体积增大，质量(重量)变轻，受大气压力(浮力)的作用下而往上升。由于受到塔盖的阻止，气体只能沿中心的排风管口运动，从管口往上沿管道排向天空；由于排风管的顶部处于万米高空的寒冷低气压平流层之中，本来顶部的原有空气就稀少，在低气压、低气温的作用下，管内的上部空间就形成了负压区，即比管底部的气压低一半多，这样更有利于底部受热后体积已变大，质量已变轻的混合气体向上运动，另外，排气管的顶部出口处于大气平流层中，大气平流层存在经常流动的横向汽流，其时速几乎与地面的七八级台风差不多，当气流从排气管口流过时，在管口处会形成一个负压区，能把管上部的空气抽出带走，这样更加速排气的速度，致使管底的热空气形成一股强大的上升气流。此外，超高排风管的上部始终处于低温之中，5千米以上高空气温便处于零度以下，管底部的混合热空气往上运动的过程中，实际是受管道逐渐冷却的过程，其体积也是随着其自体温度的逐步降低而逐渐缩小，含水份的混合气体最终在达到折水温度时(约2-14度左右)，所含水份便会变为水分子折出成冷水滴而落于管下，剩下的无水空气被抽出管口随平流层的横向气流漂走了。此时的排气管上部就形成了负压区，这样，无形中又能加快了底部热空气往上排的速度，最终形成了强大有力的人造气流，为发电提供了强大的推动力，推动装于管底部的多台风轮发电机，实现了规模发电的最终目的，然而还有另一冷折水流，由于强大的气流，夹带着大量的水份在排气管内上升排向天空时，被上部管道冷却折出。所得之水处于5千多米的高处，其具有很大的能量(即是水的高差势能)利用内管道引入输送到地面的途中分段分级安装多台水轮发电机组联合发电并与气流发电并网供电，这便是双流发电的基本原理。

人造汽流、水流双流发电的积极效果。

前面技术背景，技术方案讲到，本发明可超越世界两个记录，即双流发电主要部件排气管的海拔高度和发电能力分别可超世界最高峰珠穆朗玛峰与世界发电最多的中国三峡电站，然而除此之外还有几个世界之最，即人造汽流、水流双流发电装置及其方法具有：1、世界上最易建，初投资比任一种方式的同等类型发电站都最少，而建站时间又最快。2、发电规模可建成世界最大，而占地面积又是世界同类电站最少。(埋管于地下，地面太阳能空气加热大棚(塔)可结合种植作物一起并用)。3、发电、用水、改造沙漠、改良种植条件(大棚种植)，助力运输，助人登山旅游观光等是综合利用太阳能效率最高的一种方式。4、节能(减少化石能源的使用)减排(减少有害气体的排放)是世界上最环保的新型电站。(具体数字请参兑详细的分析报告)。5、最适合中国和具备有高原高山的所有国家推广使用。

Claims (2)

1、人造气流、水流双流发电装置及其方法，包括利用高原高山的山体为依托，采用就山势斜面安装预制，现浇混凝土排气管或者挖槽打遂洞埋装预制，现制金属、塑料排气管的方法及利用高原高山脚下的海拔高度最低的和比较低的低地平原、盆地、荒地、戈壁、沙漠等地方建造太阳能空气加热大棚的方法建造，主要部件包括：高原高山(1)、依山而建的排气管(2)、装于排气管内的高压导水管(3)、装于排风管底部的多级风轮发电机(4)、装于导水管底部的水轮发电机(5)与排气管相连通的、建于高原高山底下平地的太阳能空气加热大棚(6)、涂铺于大棚内地平面上的黑色吸热板膜(7)及排列于大棚地上的吸热储热的储热袋(8)、排气管上部的集水口(9)和高原拦江水坝(10)、引水管(11)、进排气口(12)、并网供电箱(13)、进水阀门(14)等组合构成人造气流、水流双流发电装置，具体的连接建造方法如下：排气管(2)建造安装于高原高山(1)的斜面上或埋于斜面内，排气管(2)的底部空气入口(12)与太阳能空气加热大棚(6)相连接通，排气管(2)的底部安装多级风轮发电机(4)并与并网供电箱(13)电连接，太阳能空气加热大棚(6)内的地面上铺设黑色吸热板膜(7)和排放吸热储热袋(8)用于储热，供晚上阴天连续加热空气，为正常发电使用。

2、根据权利要求1所述装置其特征是：还包括排气管(2)的内侧底面安装导水管(3)并与排气管(2)上部的集水口(9)和引水管(11)连接通，导水管(3)的底部中部分段分级安装若干台水轮发电机(5)并与并网供电箱(13)电连接，引水管(11)上部与拦江水坝(10)的进水口阀门(14)相连通，用于引水发电。

Images