CN101917090A

CN101917090A - 太阳能动力发电设备

Info

Publication number: CN101917090A
Application number: CN2010102079645A
Authority: CN
Inventors: 杨宝才
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2010-12-15

Abstract

本发明涉及一种太阳能动力发电设备，它由驱动装置、动力装置、发电机和蓄电池组成。其中驱动装置包括换热器、蓄能器和驱动缸，它们通过液压管和换向阀连接成闭路驱动系统，在该系统中充有工作液体；所述动力装置包括动力缸和液压马达，它们通过循环管连接成闭路动力系统，在该系统中充有液体介质；驱动缸内的活塞和动力缸内的活塞由活塞杆连为一体。白天，驱动系统中的工作液体吸收太阳热量持续膨胀产生压力，通过驱动缸、动力缸、液压马达和传动装置带动发电机运转发电；夜间，驱动系统中的工作液体因温度降低持续收缩产生负压，通过驱动缸、动力缸、液压马达和传动装置带动发电机反转发电。本发明利用昼夜温度变化和液体热胀冷缩的自然特性，使用常规的机械装置就能把太阳能转换成电能，它既能单机使用，又能构成大规模发电系统，使用中只需定期简单维护，不用投入任何费用。它为太阳能的有效利用开辟了一条新路，在倡导低碳生活及能源日益紧张的当今社会，它的应用将会产生巨大的经济效益和社会效益。

Description

太阳能动力发电设备

一、技术领域

本发明涉及发电设备，特别涉及一种太阳能动力发电设备。

二、背景技术

能源是人类生存的物质基础，随着经济的发展和社会的进步，人类对能源的需求量越来越大。长期以来，人们无节制地开采和使用矿物能源，不仅造成其储量的急剧减少，还带来了全球性的环境污染和生态破坏，对人类的生存和发展构成威胁，这就迫使人们必须尽快开发和利用新的替代能源。

太阳每时每刻都在向地球发射能量，只要能接收利用，不愁它的来源；使用太阳能既不需要运输，又不付出费用，还不危害环境，因此世界各国都很重视太阳能的开发和利用。可是，太阳的能量虽大却很分散，太阳光分布广泛却密度很小，利用太阳能还受到昼夜及天气条件的限制，这为大规模开发利用带来很多技术上的难题，所以人们至今仍在寻找利用太阳能的最佳方式。

人类开发利用各种能源，还有一个目的就是用来发电。电能是一种高品位能量，利用、传输、分配都很方便，所以一经发现便迅速应用到人们的生产和生活中；现代人每天都要消耗大量电能，进而对电力的需求量与日俱增。而现有的发电方式都存在一些缺陷：火力发电会污染环境，水力发电对自然生态有危害，核能发电存在泄露的风险，风力发电因机组分散联网成本高。在此情形下，太阳能发电就成了世人最关注的热点。

目前，将太阳能转换成电能主要有两种途径：一种是热-电转换，它是用抛物面聚光镜把太阳光聚集到一个焦点上，使其集中加热并转换成高温水蒸气，通过蒸汽涡轮机旋转发电；这种发电方式须有很大的聚光面积，其跟踪太阳的装置也很复杂，使得它的设备投资十分巨大，故至今仍在试验阶段，未能大范围推广。另一种是化-电转换，它是利用光子照射半导体材料，使电子移动产生电压，再将许多块光伏电池串、并联，方能得到可利用的电能；由于现有的单晶硅光伏电池价格昂贵，使其在市场上的发展受到阻碍，目前应用较广的主要是多晶硅和非晶硅光伏电池。但是，这两种光伏电池受材料物理性能的制约，光电转换效率较低，更为严重的是，多晶硅本身对环境的污染和破坏难以抵消其发电带来的益处，这将成为制约太阳能发电的最关键因素。

综上所述，现有的太阳能发电方式由于其技术还不成熟，致使投资过高，在经济性方面无法与常规的发电方式相竞争，普及应用难度很大。如果能用常规的机械技术把太阳能转换成电能，就会使太阳能的发电成本大大降低，甚至低于煤炭的发电成本。这样，太阳能的利用就会产生飞跃式发展，人类的生活质量也会得到进一步提高。

三、发明内容

为了解决现有太阳能发电技术存在的问题，本发明提供一种太阳能动力发电设备，它是利用自然界的昼夜温度变化和液体的热胀冷缩特性，通过机械装置产生动力，驱动发电机运转发电。

本发明的技术方案如下：

一种太阳能动力发电设备，它由驱动装置、动力装置、发电机和蓄电池组成；所述驱动装置包括换热器、蓄能器和驱动缸，这些液压部件通过液压管和换向阀连接成闭路驱动系统，在该系统中充有工作液体；所述动力装置包括动力缸和执行元件，它们通过循环管连接成闭路动力系统，在该系统中充有液体介质；所述驱动缸内的活塞和动力缸内的活塞由活塞杆连为一体，动力装置中执行元件的输出轴通过传动部件与发电机轴转动连接，发电机的输出端通过整流电路与蓄电池电联接。

本发明利用昼夜温度变化和液体热胀冷缩的自然特性，通过驱动装置和动力装置生成机械能，再通过发电机转换成电能。白天，驱动装置中的工作液体吸收太阳热量持续膨胀产生压力，通过动力装置的执行元件驱动发电机运转发电；夜间，驱动装置中的工作液体因温度降低持续收缩产生负压，通过动力装置的执行元件驱动发电机反转发电；如此周而复始不停地工作。

本发明所述的太阳能动力发电设备与现有的太阳能发电方式相比，具有以下优点：①整套设备结构简单，采用的液压部件都是常规成品件，材料易购，产品成本低。②用普通的加工设备和加工工艺就能制造，技术成熟，使用寿命长。③设备靠自然温度产生动力，工作液体自动压缩循环，没有额外动力消耗，发电效率高。④本设备可装在建筑物上，也可放在野外，可单机使用，也可组成大规模发电系统，应用范围广。

四、附图说明

图1是太阳能动力发电设备的结构示意图。

五、具体实施方式

参看图1，一种太阳能动力发电设备，它由驱动装置、动力装置、发电机和蓄电池组成。

驱动装置包括换热器1、正压蓄能器9、负压蓄能器11和驱动缸19，这些液压部件通过液压管7和换向阀8、换向阀10连接成闭路驱动系统，在该系统中充有工作液体18。

动力装置包括动力缸15和执行元件26，它们通过循环管14和循环管27连接成闭路动力系统，在该系统中充有液体介质29。

驱动缸内的活塞20和动力缸内的活塞28由活塞杆16连为一体，动力装置中执行元件26的输出轴通过传动部件25与发电机轴转动连接，发电机24的输出端通过整流电路13与蓄电池12电联接。

本设备的换热器1是由换热板23和壳体组成，换热板23安装在壳体内。换热板23是一种空心的密封容器，它的上端装有排气阀22，用于排净驱动系统中的空气；它的下端设有管接头6，用于连接液压管7；换热板23可采用圆管、管板、盘管、扁盒、翼管等结构，在其外表面涂覆吸热涂层。换热器壳体的朝阳面固定装有透明盖板3；壳体的上端设有通风口21，该通风口上装有活动挡板2；壳体的下端设有通风口4，该通风口上装有活动挡板5；活动挡板2和活动挡板5用微型电机控制其同时开启与关闭。

本设备动力装置中的执行元件26采用的是液压马达(以下称液压马达26)，也可采用其它执行元件；本设备驱动系统内的工作液体18采用的是酒精，也可采用其它膨胀系数大的液体；本设备动力系统内的液体介质29采用的是液压油，也可采用其它压缩系数小的液体。本设备的工作原理如下：

白天，换热器通风口上的活动挡板2和活动挡板5同时关闭。在太阳照射下，换热器壳体内的热量不断增强，换热板23腔体内的工作液体吸热持续膨胀产生压强，此时换向阀8和换向阀10均开到B档位置，使液压管7与驱动缸19和正压蓄能器9同时连通，，工作液体向驱动缸19内流动，驱动活塞20向上移动并推动活塞28同步上移，此时动力缸15上腔里的液体压强增大，通过循环管27驱动液压马达26正向旋转，液压马达26的输出轴通过传动部件25带动发电机24运转发电，液压马达26排出的液体经循环管14流入动力缸15的下腔，该过程在白天持续进行。当驱动系统内的工作压力过大时，多余的压力被正压蓄能器9吸收储存。

傍晚，太阳西下，换热板23腔体内的工作液体停止膨胀，驱动系统压力开始减弱，此时换向阀8换至C档位置，正压蓄能器9与驱动缸19相连通，蓄能器9储存的工作压力开始释放，活塞20和活塞28继续上移，液压马达26继续正向旋转并带动发电机24发电。此时，换热器通风口上的活动挡板2和活动挡板5同时开启，换热器壳体内的空气循环流动，换热板23散热降温使腔体内的工作液体开始收缩。

夜间，随着环境温度的不断降低，换热板23腔体内的工作液体继续收缩，此时换向阀8和换向阀10均换到A档位置，使液压管7与驱动缸19和负压蓄能器11同时连通，驱动缸19内的工作液体向换热板23的腔体内流动，驱动活塞20向下移动并拉动活塞28同步下移，此时动力缸15下腔里的液体压强增大，通过循环管14驱动液压马达26反向旋转，液压马达26通过传动部件25带动发电机24反转发电，液压马达26排出的液体经循环管27流入动力缸15的上腔，该过程在夜间持续进行。当驱动系统内的负压过大时，多余的压力被负压蓄能器11吸收储存。

清晨，换向阀10换到C档位置，驱动缸19和负压蓄能器11相连通，蓄能器11储存的工作压力开始释放，活塞20和活塞28继续向下移动，液压马达26继续反向旋转并带动发电机24发电。当太阳初升时，换向阀8和换向阀10又回到B档位置，换热器通风口上的活动挡板2和活动挡板5又同时关闭，整套装置进入新的工作循环，如此日复一日，连续发电。

本设备中的传动部件25是一种机械增速装置，它把液压马达26输出的较慢转速提高到发电机24适用的工作转速，以保证发电机24正常发电。由于本设备的发电机24采用的是交流电机，它输出的交流电经整流电路13整流后变成直流电，再向蓄电池12充电。本设备中驱动缸19的上部设有换气孔17，它的作用是将驱动缸19的上腔与大气连通，以保证活塞20移动时上腔室空气通畅，为了防止灰尘进入，在该换气孔处装有空气过滤器。本设备中换向阀8和换向阀10的电磁换向，以及换热器通风口上活动挡板2和活动挡板5的开启与关闭都是由PLC控制，电磁阀、挡板电机、PLC的电源均由蓄电池12提供。

在日照时间长、昼夜温差大的地区，本设备的换热器可以不用外壳，这样可以降低成本。在有地热、工业余热或其他热源的地方，还可将本设备的换热器安装在热源装置内，利用冷、热水间断换热的方式发电。

在加工制造本设备时，可将驱动装置、动力装置、发电机和蓄电池组合在一个箱体内，它通过金属管或软管与换热器连接，以便于运输、安装和使用。

本设备单机使用时，可装在墙体上、可支在地面上，也可野外移动使用，因此能省去大量的供电线路，给偏远地区用电带来极大地便利。若将许多个换热器组成布列，便能构成大规模发电系统，供厂矿用电或并入电网供电。本设备还可直接输出动力或高压气体，供机械设备使用。

本发明结构简单，应用范围广；使用中只需定期简单维护，不用投入任何费用。它为太阳能的有效利用开辟了一条新路，在倡导低碳生活及能源日益紧张的当今社会，它的应用将会产生巨大的经济效益和社会效益。

Claims

1.一种太阳能动力发电设备，它由驱动装置、动力装置、发电机和蓄电池组成；其特征在于，所述驱动装置包括换热器、蓄能器和驱动缸，这些液压部件通过液压管和换向阀连接成闭路驱动系统，在该系统中充有工作液体；所述动力装置包括动力缸和执行元件，它们通过循环管连接成闭路动力系统，在该系统中充有液体介质；驱动缸内的活塞和动力缸内的活塞由活塞杆连为一体，动力装置中执行元件的输出轴通过传动部件与发电机轴转动连接，发电机的输出端通过整流电路与蓄电池电联接。

2.根据权利要求1所述的太阳能动力发电设备，其特征在于，所述换热器是由换热板和壳体组成，换热板安装在壳体内，壳体的朝阳面装有透明盖板，壳体的上、下两端设有通风口，各通风口上装有活动挡板；所述换热板是一种空心的密封容器，它的上端装有排气阀，下端设有管接头。

3.根据权利要求1所述的太阳能动力发电设备，其特征在于，所述换热器中的换热板可采用圆管、管板、盘管、翼管、扁盒等结构，外表面涂覆吸热涂层；该换热板可不带壳体，单独使用。

4.根据权利要求1所述的太阳能动力发电设备，其特征在于，所述换热器可单只使用，也可将若干只组合使用。

5.根据权利要求1所述的太阳能动力发电设备，其特征在于，所述换热器可安装在热源装置内，成为热能发电设备。

6.根据权利要求1所述的太阳能动力发电设备，其特征在于，所述传动部件是一种机械增速装置。

7.根据权利要求1所述的太阳能动力发电设备，其特征在于，所述执行元件是液压马达或液压缸。

8.根据权利要求1所述的太阳能动力发电设备，其特征在于，所述驱动缸和动力缸是一体的。

9.根据权利要求1所述的太阳能动力发电设备，其特征在于，所述驱动系统内的工作液体是酒精，所述动力系统内的液体介质是液压油。

10.根据权利要求1所述的太阳能动力发电设备，其特征在于，除换热器外，所述的驱动装置、动力装置、发电机和蓄电池等都组合成一体；它们通过金属管或软管与换热器相连接。