CN101968031A - 高空太阳能、风能发电系统 - Google Patents

高空太阳能、风能发电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101968031A
CN101968031A CN2009101573391A CN200910157339A CN101968031A CN 101968031 A CN101968031 A CN 101968031A CN 2009101573391 A CN2009101573391 A CN 2009101573391A CN 200910157339 A CN200910157339 A CN 200910157339A CN 101968031 A CN101968031 A CN 101968031A
Authority
CN
China
Prior art keywords
generating
solar energy
airship
wind
generating system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009101573391A
Other languages
English (en)
Inventor
刘新广
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN2009101573391A priority Critical patent/CN101968031A/zh
Publication of CN101968031A publication Critical patent/CN101968031A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines

Abstract

高空太阳能、风能发电系统，主要由流线型发电气艇、抗拉电缆、系留塔、卷扬机、控制器、蓄电池构成。在发电气艇内沿轴线方向设置涡轮式风力发电机，而在发电气艇外表蒙接太阳能光伏发电膜板发电；发电气艇内充有比空气轻的气体，可浮升到预定的高空，能捕获比低空能量大许多的高空太阳能和风能发电；抗拉电缆牵拉住发电气艇到设置在系留塔的卷扬机，并把发电气艇发出的电用抗拉电缆传输到控制器，控制器向外供电或给蓄电池充电。本发明利用高空高密度太阳能和风能联并或互补发电，设备利用率高、发电效率很高，建造成本比单独太阳能光伏发电系统的建造成本、单独太阳能热发电系统的建造成本、单独风能发电系统的建造成本之和低许多，推广意义大。

Description

高空太阳能、风能发电系统
技术领域
本发明涉及太阳能、风能发电技术，特别是一种高空太阳能、风能发电系统。
背景技术
由于地表对风的阻滞和空气的粘滞性，离地表越近，风力越小；由于空气中悬浮微粒对阳光的阻碍和散射，离地表越近，阳光越弱。现有的太阳能和风能发电装置，离地表高度不超过180多米，捕获的太阳能和风能不多，所以发电效率不高。现有的太阳能和风能发电装置还占据宝贵的陆地或海域。
研究人员经27年研究地球大气层中风能的能量分布发现，位于9700米高空的风的能量密度最高。美国斯坦福大学的气候专家克里斯蒂娜.阿彻和肯.卡尔代拉研究认为，在全天任何时候，高空风所具有的能量都高达全球消耗电能的100倍以上。他表示：“即便仅利用高空风能的1％，也可能足以持续提供全人类所需的能源”。研究人员还发现，在全球范围内，风的能量密度最高的区域为日本、中国东部、美国东海岸、澳大利亚南部和非洲东部。可是要建造180多米以上塔杆并安装风力发电机，都难以施工，甚至不可能实现，更不要说建高空风力发电系统了。要实现高空风力发电，需要创新的技术。
发明内容
本发明为了弥补现有太阳能和风能发电装置的缺陷，利用高空的高密度风能、高空强烈的太阳光，公开一种高空太阳能、风能发电系统。
本发明按下述技术方案实现。
如图1示，为所述高空太阳能、风能发电系统的结构示意图。切头切尾的流线型发电气艇I这样构成：涡轮或风轮8、涡轮或风轮16分别安装在发电机10转轴的左端右端，发电机10用支架9、支架15同轴地固定在圆管12内圆；在圆管12外圆垂直于圆管12轴线间隔固定若干圆形支架11，所有圆形支架11沿轴向形成的轮廓为流线型，蒙皮13蒙接在所有圆形支架11的外圆和圆管12两端的外圆形成切头切尾的流线型体，太阳能光伏发电膜板14蒙接在蒙皮13表面；现在可弯曲的太阳能光伏发电膜板(例如非晶硅太阳能光伏发电膜)已较低成本大量生产出来，并在太阳能光伏发电工程得到应用。在圆管12、圆形支架11、蒙皮13围成的空间内充比空气轻的气体(比如氦气)。
发电机10输出端子、太阳能光伏发电膜板14输出端子均用电缆(图中未画)连接到可转动万向连接球7，万向连接球7与发电气艇I联接；抗拉电缆6有多芯导线，抗拉电缆6具有导电和牵拉功能，抗拉电缆6上端通过万向连接球7分别与太阳能光伏发电膜板14、发电机10连通，抗拉电缆6依次通过接可转动万向连接球5、固定于基础的卷扬机3连接到控制器2，控制器2与蓄电池1连接并另有外接供电接口；可转动万向连接球5的外壳固定在系留塔4的顶端，系留塔4固定于基础。
只要发电气艇I的大小设计得当，当其内充比空气轻的气体(比如氦气)后，会上浮到预定的高空，而且由于抗拉电缆6和系留塔4的牵拉不会任意漂离，只能绕系留塔4迎风漂动。
遵循阻力最小原理，发电气艇I总是迎风漂浮，风驱动涡轮或风轮8、涡轮或风轮16，从而带转发电机10发电；受阳光辐射发电气艇I外表的太阳能光伏发电膜板14发电，同时，携带热能的大量的红外光能穿过太阳能光伏发电膜板14的非晶硅发电薄膜或其它发电薄膜加热蒙皮13，蒙皮13相当于集热器，它收集太阳的热量并通过圆形支架11传导给圆管12，被加热的圆管12加热管内的风使其增压，加强驱转涡轮或风轮8、涡轮或风轮16的风力，增加了发电机10的发电功率，就是说发电气艇I也利用太阳热能发电。太阳热能驱转涡轮或风轮8、涡轮或风轮16，这象燃油驱动航空涡轮喷气发动机。发电气艇I发出的电均通过电缆输给控制器2，控制器2将输入的电进行整流滤波、电流变换后直接外供或存入蓄电池1。
卷扬机3的作用是：当发电气艇I需要维护时，当龙卷风(台风)、飓风、特大雷雨、冰雹、雪来临时，当有其它特情时，卷拉抗拉电缆6，将发电气艇I拉近地面采取措施保护或维修。
本发明有益的效果：
1、现有的太阳能光伏发电装置，由于大量的红外光穿过其太阳能光伏发电板，因而太阳能光伏发电板几乎无法利用约占阳光辐射到太阳能光伏发电板总能的43％的红外光；而现有的太阳能集热器无法有效的利用太阳光的部分辐射能。本发明同时利用比近地面太阳光热强的高空太阳光热发电，充分有效地利用太阳能，提高了利用太阳能的效率，降低了太阳能发电成本。
2、现有的硅晶和砷化镓材料制作的太阳能光伏发电板，其光电转换率比光热转换率低，所以太阳能光伏发电板发电时会产生大量的热，不但降低了发电效率(硅晶和砷化镓材料随着温度升高，光电转换率较明显的降低)，而且会减少太阳能光伏发电板的使用寿命。本发明不但能利用红外光的热能，还大量吸收太阳能光伏发电膜板14发电时产生的大量的热而使其降温，所以能提高太阳能光伏发电膜板14的发电效率并延长其寿命。
3、所述高空太阳能、风能发电系统，能捕获比低空能量大许多的高空(高于200米)太阳能和风能，所以设备利用率高、发电效率很高。
4、因为太阳能光伏发电膜板14的发电薄膜很薄(约为几微米)，非晶硅材料的用量比同面积现有的晶硅发电板和砷化镓发电板的用量少得多，所以成本较低。
5、所述高空太阳能、风能发电系统能同时利用高空高密度太阳能、高密度风能发电，所以建造成本比单独太阳能光伏发电系统的建造成本、单独太阳能热发电系统的建造成本、单独风能发电系统的建造成本之和低许多。
6、所述高空太阳能、风能发电系统能同时利用太阳能、风能发电，实际上将同一空间中太阳能密度和风能密度叠加了。所以此系统占空间比单独太阳能光伏发电系统占空间与单独风能发电系统占空间之和小许多。
7、由于以上优点，所述高空太阳能、风能发电系统推广前景看好。
附图说明
图1为所述高空太阳能、风能发电系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例：如图1示，为所述高空太阳能、风能发电系统的结构示意图。切头切尾的流线型发电气艇I这样构成：涡轮或风轮8、涡轮或风轮16分别安装在发电机10转轴的左端右端，发电机10用支架9、支架15同轴地固定在圆管12内圆；在圆管12外圆垂直于圆管12轴线间隔固定若干圆形支架11，所有圆形支架11沿轴向形成的轮廓为流线型，蒙皮13蒙接在所有圆形支架11的外圆和圆管12两端的外圆形成切头切尾的流线型体，太阳能光伏发电膜板14蒙接在蒙皮13表面；现在可弯曲的太阳能光伏发电膜板(例如非晶硅太阳能光伏发电膜)已较低成本大量生产出来，并在太阳能光伏发电工程得到应用。在圆管12、圆形支架11、蒙皮13围成的空间内充比空气轻的气体(比如氦气)。
发电机10输出端子、太阳能光伏发电膜板14输出端子均用电缆(图中未画)连接到可转动万向连接球7，万向连接球7与发电气艇I联接；抗拉电缆6有多芯导线，抗拉电缆6具有导电和牵拉功能，抗拉电缆6上端通过万向连接球7分别与太阳能光伏发电膜板14、发电机10连通，抗拉电缆6依次通过接可转动万向连接球5、固定于基础的卷扬机3连接到控制器2，控制器2与蓄电池1连接并另有外接供电接口；可转动万向连接球5的外壳固定在系留塔4的顶端，系留塔4固定于基础。

Claims (1)

1.高空太阳能、风能发电系统，其特征是：切头切尾的流线型发电气艇(I)这样构成：涡轮或风轮(8)、涡轮或风轮(16)分别安装在发电机(10)转轴的左端右端，发电机(10)用支架(9)、支架(15)同轴地固定在圆管(12)内圆；在圆管(12)外圆垂直于圆管(12)轴线间隔固定若干圆形支架(11)，所有圆形支架(11)沿轴向形成的轮廓为流线型，蒙皮(13)蒙接在所有圆形支架(11)的外圆和圆管(12)两端的外圆形成切头切尾的流线型体，太阳能光伏发电膜板(14)蒙接在蒙皮(13)表面；在圆管(12)、圆形支架(11)、蒙皮(13)围成的空间内充比空气轻的气体；
发电机(10)输出端子、太阳能光伏发电膜板(14)输出端子均用电缆连接到可转动万向连接球(7)，万向连接球(7)与发电气艇(I)联接；抗拉电缆(6)有多芯导线，抗拉电缆(6)具有导电和牵拉功能，抗拉电缆(6)上端通过万向连接球(7)分别与太阳能光伏发电膜板(14)、发电机(10)连通，抗拉电缆(6)依次通过接可转动万向连接球(5)、固定于基础的卷扬机(3)连接到控制器(2)，控制器(2)与蓄电池(1)连接并另有外接供电接口；可转动万向连接球(5)的外壳固定在系留塔(4)的顶端，系留塔(4)固定于基础。
CN2009101573391A 2009-07-27 2009-07-27 高空太阳能、风能发电系统 Pending CN101968031A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009101573391A CN101968031A (zh) 2009-07-27 2009-07-27 高空太阳能、风能发电系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009101573391A CN101968031A (zh) 2009-07-27 2009-07-27 高空太阳能、风能发电系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101968031A true CN101968031A (zh) 2011-02-09

Family

ID=43547238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009101573391A Pending CN101968031A (zh) 2009-07-27 2009-07-27 高空太阳能、风能发电系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101968031A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104806451A (zh) * 2014-01-23 2015-07-29 陈家成 飘浮于高空的发电设备
CN105577074A (zh) * 2015-08-27 2016-05-11 吕怀民 空中风光联合发电装置
CN105697227A (zh) * 2016-05-11 2016-06-22 兰州理工大学 一种风光互补一体化结构
CN106218849A (zh) * 2016-04-02 2016-12-14 吕怀民 空中风能电站式飞行器与空中固定飞行器装置
CN108599675A (zh) * 2018-07-03 2018-09-28 河北工业大学 高空风光互补发电装置
CN110573727A (zh) * 2017-04-13 2019-12-13 圣弗里奇有限公司 拴在地面上的高空风力发电站
CN112117954A (zh) * 2020-07-31 2020-12-22 曾庆福 一种风光双能系水电联供系统

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104806451A (zh) * 2014-01-23 2015-07-29 陈家成 飘浮于高空的发电设备
CN105577074A (zh) * 2015-08-27 2016-05-11 吕怀民 空中风光联合发电装置
CN106218849A (zh) * 2016-04-02 2016-12-14 吕怀民 空中风能电站式飞行器与空中固定飞行器装置
CN105697227A (zh) * 2016-05-11 2016-06-22 兰州理工大学 一种风光互补一体化结构
CN110573727A (zh) * 2017-04-13 2019-12-13 圣弗里奇有限公司 拴在地面上的高空风力发电站
CN110573727B (zh) * 2017-04-13 2022-07-15 圣弗里奇有限公司 拴在地面上的高空风力发电站
CN108599675A (zh) * 2018-07-03 2018-09-28 河北工业大学 高空风光互补发电装置
CN112117954A (zh) * 2020-07-31 2020-12-22 曾庆福 一种风光双能系水电联供系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8330296B2 (en) Hybrid renewable energy turbine using wind and solar power
CN101968031A (zh) 高空太阳能、风能发电系统
WO2010136256A3 (en) Concentrating solar energy system
WO2018006578A1 (zh) 全天候风光能与空气动力能多元一体化风洞发电系统
CN1657771A (zh) 高度自适应再生能源发电方法及其发电系统
Aja et al. Experimental investigation of the effect of wind speed and wind direction on a solar chimney power plant
Iqbal et al. Design of self-powered surveillance RC aircraft
US20080223982A1 (en) Method and device for wind generated electricity
CN102518565B (zh) 一种可以光伏发电的兆瓦级风力发电机组叶片及制法
CN112483322A (zh) 一种重力风发电装置
CN104052383B (zh) 锂离子电池船拖拉的微晶硅薄膜太阳能电池水面漂浮电站
CN102852744A (zh) 一种农业生产与太阳能热风发电系统结合的方法
WO2013155873A1 (zh) 一种风力发电和太阳能发电一体化复合发电系统
CN201174676Y (zh) 具有向日跟踪的太阳能发电装置
CN203014709U (zh) 全密封中空微倾角水面光伏发电装置
Baranov An anthology of the distinguished achievements in science and technique. Part 32: Alternative energy: state and prospects of development
CN103051245B (zh) 利用平流层物理条件进行太阳能发电的装置
CA2703468C (en) Hybrid renewable energy turbine using wind and solar power
CN201178385Y (zh) 高空太阳能发电装置
CN103573556A (zh) 一种双能源发电设备
CN206329440U (zh) 浮力发电机的太阳能装置和系统
CN102141227A (zh) 自调式太阳能和风能照明道路的方法及装置
CN201621011U (zh) 悬浮于空气中的风力发电机
CN105370501B (zh) 利用山体密封增压的太阳能热气流发电聚风排气塔
KR101757275B1 (ko) 비행선을 이용한 고고도 발전설비

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110209