CN102287345A

CN102287345A - 一种贮能式发电装置

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Publication number: CN102287345A
Application number: CN2011101210200A
Authority: CN
Inventors: 邓洪盛
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2011-12-21

Abstract

本发明公开了一种贮能式发电装置，由发电模块、与发电模块连接的电热贮存器、与电热贮存器连接的高压水贮存器和水蒸气贮存器、与高压水贮存器连接的发电机组组成，电热贮存器内设置有至少一种熔点大于100℃的固体物质或液体物质；发电模块产生的直流电能直接供给电热贮存器内的发热管使固体物质或液体物质发热，固体物质或液体物质发热产生的热量温度在100℃以上、自身熔点温度以下，固体物质或液体物质产生的热量不断被水箱的水吸收，令水箱的水温度不断升高至沸腾，水沸腾产生的水蒸气进入到水蒸气贮存器内，再由水蒸气贮存器提供水蒸气对发电机组发电，产生电压稳定的电能。

Description

一种贮能式发电装置

技术领域

本发明涉及一种贮能式发电装置，尤其涉及一种利用自然资源发电、可输出稳定电压的贮能式发电装置。

背景技术

太阳能是一种干净的可再生的新能源，越来越受到人们的亲睐，在人们生活、工作中有广泛的作用，其中之一就是将太阳能转换为电能，太阳能电池就是利用太阳能工作的。太阳能，一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。

太阳能能源是来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。

随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有电力能源的来源主要有3种，即火电、水电和核电。

火电的缺点：火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出二氧化碳和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。

水电的缺点：水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。

核电的缺点：核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使900万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。另外，2011年日本发生的大地震造成的海啸对福岛核电站造成冲击，导致福岛核电站的核泄漏事故，造成全球恐防，至今日本还没有公布对福岛核电站核泄漏事故的解决方法，令全球对核电站的安全性能需要重新审视的必要。

这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能，二是燃料电池。另外，风力发电也可算是辅助性的新能源。其中，最理想的新能源是太阳能。

照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。

太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散地进行，所以它适于各家各户分别进行发电，而且要联接到供电网络上，使得各个家庭在电力富裕时可将其卖给电力公司，不足时又可从电力公司买入。实现这一点的技术不难解决，关键在于要有相应的法律保障。现在美国、日本等发达国家都已制定了相应法律，保证进行太阳能发电的家庭利益，鼓励家庭进行太阳能发电。日本已于1992年4月实现了太阳能发电系统同电力公司电网的联网，已有一些家庭开始安装太阳能发电设备。日本通产省从1994年开始以个人住宅为对象，实行对购买太阳能发电设备的费用补助三分之二的制度。要求第一年有1000户家庭、2000年时有7万户家庭装上太阳能发电设备。

据日本有关部门估计日本2100万户个人住宅中如果有80％装上太阳能发电设备，便可满足全国总电力需要的14％，如果工厂及办公楼等单位用房也进行太阳能发电，则太阳能发电将占全国电力的30％－40％。当前阻碍太阳能发电普及的最主要因素是费用昂贵。为了满足一般家庭电力需要的3千瓦发电系统，需600万至700万日元，还未包括安装的工钱。有关专家认为，至少要降到100万到200万日元时，太阳能发电才能够真正普及。降低费用的关键在于太阳电池提高变换效率和降低成本。

太阳能发电有更加激动人心的计划。一是日本提出的创世纪计划。准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电，并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。据测算，到2050年、2100年，即使全用太阳能发电供给全球能源，占地也不过为 65.11万平方公里、 186.79万平方公里、829.19万平方公里。829.19万平方公里才占全部海洋面积 2.3％或全部沙漠的 51.4％，甚至才是撒哈拉沙漠的 91.5％。因此这一方案是有可能实现的。

随着我国技术的发展，在2006年，中国有三家企业进入了全球前十名，标志着中国将成为全球新能源科技的中心之一，世界上太阳能光伏的广泛应用，导致了目前缺乏的是原材料的供应和价格的上涨，我们需要将技术推广的同时，必须采用新的技术，以便大幅度降低成本，为这一新能源的长远发展提供原动力。

　　太阳能的使用主要分为几个方面：家庭用小型太阳能电站、大型并网电站、建筑一体化光伏玻璃幕墙、太阳能路灯、风光互补路灯、风光互补供电系统等，现在主要的应用方式为建筑一体化和风光互补系统。

发展低碳经济，开发新能源，充分利用取之不尽的太阳能，为低碳经济的发展是当今各国政府所之关心的大事。由于我国是一个能源匮乏的国家，太阳能是一个行之有效的取之不尽的清洁能源，是发展低碳经济不可缺少的重要手段。所以，我国政府在对太阳能利用方面下了非凡的决心，颁布了利用太阳能发展低碳经济的“太阳能金屋顶计划”，计划中明文规定：太阳能发电系统建造成本每瓦国家补助20元，同时发电入网每度电补助5元左右。这本身就满足投资者所有费用的支出并且有盈余，而且国家连续补助25年。除了维护费用之外，其余都为盈利。这是我国政府下决心保护环境的重要举措。显然该计划是充分调动一切民间力量，利用新能源加速我国经济的发展。这是对保护日益恶化的自然环境作出的有益贡献。

但是，在各国太阳能利用的现有技术中，若从太阳能获得电力，一般都离不开通过太阳能电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。不足之处是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关；③发电量不稳定，发电产生的电压不稳定。所以，现在的太阳能发电在发电技术上还没完全成熟，其太阳能发电还没得到广泛应用的效果，可再生资源的利用率还处于较低水平。而且，现有的太阳能发电装置需要使用复杂和昂贵的交、直流转换器，把太阳能电池板产生的直流电转变为交流电，成本高，未能真正普及化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、无需用交、直流转换器发电，能减少成本费用和维修保养费用、更节能环保的贮能式发电装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种贮能式发电装置，由发电模块、与发电模块连接的电热贮存器、与电热贮存器连接的高压水贮存器和水蒸气贮存器、与水蒸气贮存器连接的发电机组组成，高压水贮存器和水蒸气贮存器分别连接有位于电热贮存器内的水箱；所述的发电模块为太阳能或风能或水能中的至少一种能源发电装置组成，电热贮存器内设置有至少一种熔点大于100℃的固体物质或液体物质；发电模块产生的电能直接供给电热贮存器内的发热管使固体物质或液体物质发热，固体物质或液体物质发热产生的热量温度在100℃以上、自身熔点温度以下，固体物质或液体物质产生的热量不断被水箱的水吸收，令水箱的水温度不断升高至沸腾，水沸腾产生的水蒸气进入到水蒸气贮存器内，再由水蒸气贮存器提供水蒸气对发电机组发电，产生电压稳定的电能。本发明的原理就是把发电模块直接产生的电能转为热能贮存，然后由热能对水加热而产生的水蒸气对发电机组发电，而产生稳压的电源；而固体物质或液体物质加热到一定温度时，其温度的下降过程较为缓慢，而发电模块无时无刻都在发电，只是发电模块的发电量大小因时间段不同而有改变而尔，因此固体物质或液体物质能长期把较高温度保持在一段较长时间。如发电模块采用太阳能发电，在没有光照的夜晚或阴暗天气时，不能产生或产生较少电能的情况下，也同样能够利用固体物质或液体物质对水加热产生水蒸气推动发电机组产生稳压电能，保持贮能式发电装置长期输出稳定的电源，由热能转为电能的有效率达95%以上。

作为对前述技术方案的进一步设计：前述的电热贮存器采用全密封保温，电热贮存器由保温层、与发电模块直接连接的发热管、与发热管直接连接的固体物质或液体物质、位于固体物质或液体物质上方的水箱组成；保温层设置有两层，内层由保温砖组成，外层由石棉及混凝土组成。发电模块所产生的直流电直接供给发热管发热，发热管发热产生的热量传递给固体物质或液体物质，水箱的水吸收固体物质或液体物质的热量而令水沸腾产生水蒸气，从而达到水蒸气对发电机组发电的效果。而本发明的电热贮存器的保温层采用保温砖和石棉作为保温，保温砖和石棉都具有高度耐火性、电绝缘性和绝热性等优点，是重要的防火、绝缘和保温材料，而且此两种物质的价格较低，适合于大众化使用；当然，本发明电热贮存器的保温层也可以采用其他保温材料制成，并不限于保温砖和石棉等材料。

作为对前述技术方案的再进一步设计：前述的固体物质可为纯铁、铸铁、合金、铜、铝或钨中的一种以上。采用上述的金属材料作为固体物质，其熔点较高，比水的沸点要高至少6倍以上，而且上述金属材料具有良好的导热性能，价格也便宜，比较常用性。当然，固体物质也可以采用其他金属或非金属材料，并不限于上述固体物质提及的金属材料。

前述的发电模块采用太阳能发电装置发电供给电热贮存器，太阳能发电装置为太阳能电池板，太阳能电池板把太阳辐射能直接转为直流电源的电能，然后把直流电源传递给发热管发热；所述的发电模块采用风能或水能发电装置供给电热贮存器，风能或水能发电装置为风能发电机组或水能发电机组，把风能或水能转为机械能，然后直接转为电源的电能，电能传递给发热管发热。

作为对前述技术方案的更进一步设计：前述的水蒸气贮存器与发电机组之间设有可调节水蒸气输出量的调节阀，调节阀可调节水蒸气的输出量，令水蒸气的输出量恒定，从而达到发电机组产生恒定的电压。

前述的高压水贮存器与水箱之间设置有可控制高压水贮存器供水给水箱水量的供水开关阀，供水开关阀设于电热贮存器外。当水箱缺水时，开启供水开关阀，高压水贮存器提供高压水给水箱；当水箱水源充足时，关闭供水开关阀，高压水贮存器停止进水入水箱。

综上所述，本发明的贮能式发电装置把由发电模块产生的不稳定直流电直接转变为热能，把热能贮存保温下来，然后由热能长期连续产生水蒸气，再由水蒸气对发电机组不断发电而长期输出恒定电压的电能，省去了复杂而昂贵的交、直流转换器，减少了发电装置的成本费用和维修保养费用，而且更加节能环保。该贮能式发电装置太阳能发电史上的一次重大变革，将为人类提高稳定、源源不绝的电能。

附图说明

图1是本发明实施例1的贮能式发电装置的结构示意图；

图2是本发明实施例1的贮能式发电装置的流程图。

具体实施方式

实施例1

本发明实施例1所描述的一种贮能式发电装置，如图1、图2所示，由发电模块1、与发电模块连接的电热贮存器2、与电热贮存器连接的高压水贮存器3和水蒸气贮存器4、与水蒸气贮存器连接的发电机组5组成，高压水贮存器和水蒸气贮存器分别连接有位于电热贮存器内的水箱6；电热贮存器内设置有一种熔点大于100℃的固体物质7。发电模块采用太阳能发电装置发电供给电热贮存器，太阳能发电装置为太阳能电池板，太阳能电池板把太阳辐射能直接转为直流电源的电能，然后把直流电源传递给发热管发热。太阳能电池板产生的直流电源直接供给电热贮存器内的固体物质发热，固体物质为纯铁，纯铁发热产生的最高温度在100℃以上、熔点1535℃以下，纯铁产生的热量不断被水箱的水吸收，令水箱的水温度不断升高至沸腾，水沸腾产生的水蒸气进入到水蒸气贮存器内，再由水蒸气贮存器提供水蒸气对发电机组发电，产生电压稳定的电能。本发明的原理就是把太阳能电池板直接产生的电能转为热能贮存，然后由热能对水加热而产生的水蒸气对发电机组发电，而产生稳压的电源；而纯铁加热到一定温度时，其温度的下降过程较为缓慢，而太阳能电池板无时无刻都在发电，只是太阳能电池板的发电量大小因光照时间段不同而有改变而尔，因此纯铁能长期把较高温度保持在一段较长时间。采用太阳能电池板发电，在没有光照的夜晚或阴暗天气时，不能产生或产生较少电能的情况下，也同样能够利用纯铁对水加热产生水蒸气推动发电机组产生稳压电能，保持贮能式发电装置长期输出稳定的电源，由热能转为电能的有效率达95%以上。

前述的电热贮存器采用全密封保温，电热贮存器由保温层8、与发电模块直接连接的发热管9、与发热管直接连接的纯铁、位于纯铁上方的水箱组成；保温层设置有两层，内层由保温砖组成，外层由石棉及混凝土组成。太阳能电池板所产生的直流电源直接供给发热管发热，发热管发热产生的热量传递给纯铁发热，水箱的水吸收纯铁的热量而令水沸腾产生水蒸气，从而达到水蒸气对发电机组发电的效果。而本发明的电热贮存器的保温层采用保温砖和石棉作为保温，保温砖和石棉都具有高度耐火性、电绝缘性和绝热性等优点，是重要的防火、绝缘和保温材料，而且此两种物质的价格较低，适合于大众化使用。

前述的水蒸气贮存器与发电机组之间设有可调节水蒸气输出量的调节阀10，调节阀可调节水蒸气的输出量，令水蒸气的输出量恒定，从而达到发电机组产生恒定的电压。

前述的高压水贮存器与水箱之间设置有可控制高压水贮存器供水给水箱水量的供水开关阀11，供水开关阀设于电热贮存器外。当水箱缺水时，开启供水开关阀，高压水贮存器提供高压水给水箱；当水箱水源充足时，关闭供水开关阀，高压水贮存器停止进水入水箱。

当然，本实施例的发电模块也可以采用风能或水能发电装置供给电热贮存器，风能或水能发电装置为风能发电机组或水能发电机组，把风能或水能转为机械能，然后直接转为电源的电能，电源电流传递给发热管发热。另外，固体物质也可以采用铸铁、合金、铜、铝或钨中的一种或一种以上代替纯铁。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术内容作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims

1.一种贮能式发电装置，其特征在于：由发电模块（1）、与发电模块连接的电热贮存器（2）、与电热贮存器连接的高压水贮存器（3）和水蒸气贮存器（4）、与水蒸气贮存器连接的发电机组（5）组成，高压水贮存器和水蒸气贮存器分别连接有位于电热贮存器内的水箱（6）；所述的发电模块为太阳能或风能或水能中的至少一种能源发电装置组成，电热贮存器内设置有至少一种熔点大于100℃的固体物质（7）或液体物质；发电模块产生的电能直接供给电热贮存器内的发热管使固体物质或液体物质发热，固体物质或液体物质发热产生的热量温度在100℃以上、自身熔点温度以下，固体物质或液体物质产生的热量不断被水箱的水吸收，令水箱的水温度不断升高至沸腾，水沸腾产生的水蒸气进入到水蒸气贮存器内，再由水蒸气贮存器提供水蒸气对发电机组发电，产生电压稳定的电能。

2.根据权利要求1所述的贮能式发电装置，其特征在于：所述电热贮存器采用全密封保温，电热贮存器由保温层（8）、与发电模块直接连接的发热管（9）、与发热管直接连接的固体物质或液体物质、位于固体物质或液体物质上方的水箱组成；保温层设置有两层，内层由保温砖组成，外层由石棉及混凝土外壳组成。

3.根据权利要求2所述的贮能式发电装置，其特征在于：所述的固体物质可为纯铁、铸铁、合金、铜、铝或钨中的一种以上。

4.根据权利要求3所述的贮能式发电装置，其特征在于：所述的发电模块采用太阳能发电装置发电供给电热贮存器，太阳能发电装置为太阳能电池板，太阳能电池板把太阳辐射能直接转为直流电流的电能，然后把直流电流传递给发热管发热；所述的发电模块采用风能或水能发电装置供给电热贮存器，风能或水能发电装置为风能发电机组或水能发电机组，把风能或水能转为机械能，然后直接转为电源的电能，电源传递给发热管发热。

5.根据权利要求4所述的贮能式发电装置，其特征在于:所述的水蒸气贮存器与发电机组之间设有可调节水蒸气输出量的调节阀（10），调节阀可调节水蒸气的输出量，令水蒸气的输出量恒定，从而达到发电机组产生恒定的电压。

6.根据权利要求5所述的贮能式发电装置，其特征在于：所述的高压水贮存器与水箱之间设置有可控制高压水贮存器供水给水箱水量的供水开关阀（11），供水开关阀设于电热贮存器外。