CN103219920A - 空中太阳能发电站 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空中太阳能发电站，包括设置在空中的大型支架、若干个气球、太阳能电池板、太阳追踪装置、蓄电池、充电控制器、逆变器、变压器和地面控制装置；充电控制器将部分太阳能电池板产生的电能储存到蓄电池中；太阳能电池板产生的电能经过逆变器和变压器后与地面电网相连；大型支架用若干根绳索和地面绞架相连，气球用绳索固定在支架上方，气球之间用弹簧连接，大型支架悬浮在空中；太阳能电池板安装在气球的顶部。本发明通过将太阳能电池板安装在高空中的气球上，不占用地面面积，由于高空中的阳光更加充足，使得发电效率更高，估计可以为地面太阳能发电站效率的三倍左右。

Description

空中太阳能发电站

技术领域

本发明属于太阳能发电领域，具体涉及一种空中太阳能电站。 

背景技术

太阳能电站是利用太阳能电池组件将光能转化为电能的装置。其中的太阳能电池板是太阳能电站中的核心部分，其作用是将太阳的光能转换为电能。太阳能电池板的成本和转换效率将直接决定整个电站的质量和成本。目前的太阳能电站一般都设置在地面或者屋顶上，不仅占用大量的地面面积，而且发电效率不够高，导致相对建设成本比较昂贵。 

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种不占地面、发电效率高的空中太阳能电站。 

本发明是通过如下技术方案实现的： 

一种空中太阳能电站，包括设置在空中的大型支架、若干个气球、太阳能电池板、太阳追踪装置、蓄电池、充电控制器、逆变器、变压器、地面绞架和地面控制装置； 

太阳能电池板产生的电能经过逆变器和变压器升压后通过电缆与地面电网相连，并经充电控制器与蓄电池相连；蓄电池与太阳追踪装置相连，用于为太阳追踪装置供电； 

所述大型支架通过若干根绳索与地面绞架相连，所述气球通过连接绳索固定在大型支架的上方，气球相互之间用弹簧连接，大型支架悬浮在空中；蓄电池、充电控制器、逆变器和变压器均安装在大型支架上； 

太阳能电池板安装在所述气球的顶部，气球顶部内侧设置有一用于使气球顶部保持近似平面的内支架，以及一用于容纳太阳追踪装置的容纳结构，所述太阳追踪装置由内支架固定。 

本发明的进一步设置在于，所述气球为一双层气球，内层气球内充有氢气或者氮气和氢气的混合气体，外侧气球内充有氮气。 

本发明的进一步设置在于，所述气球与大型支架之有间隔距离。 

本发明的进一步设置在于，太阳能电池板通过一可伸缩的支撑柱安装在气球顶部。 

本发明的进一步设置在于，所述太阳追踪装置包括三根太阳追踪调节杆、三个电动机、三个光电感应器和控制器，所述控制器与地面控制装置无线连接，用于接收地面控制装置的指令；电动机和光电感应器均与控制器相连； 

太阳追踪调节杆的一端固定在内支架上，另一端固定在太阳能电池板上，三根太阳追踪调节杆以支撑柱为圆心彼此间隔120度角排列，长度可调节；每根太阳追踪调节杆均与一电动机相连； 

三个光电感应器均设置在太阳能电池板的边缘处，三个光电感应器以支撑柱为圆心彼此间隔120度角排列，并与三根太阳追踪调节杆位置对应；光电感应器的感光面向外，并与太阳能电池板所在的平面有一夹角。 

本发明的进一步设置在于，所述若干个气球的外侧面还安装有薄膜太阳能电池板。 

本发明所述的空中太阳能电站通过将太阳能电池板安装在高空中的气球上，使得电站不占用地面面积，由于高空中的阳光更加充足，使得发电效率更高，估计可以为地面太阳能发电站效率的三倍左右。 

附图说明

图1为本发明所述空中太阳能电站的结构示意图； 

图2为太阳能电池板与气球连接部分的结构方法图； 

图3为光电感应器与太阳追踪调节杆的布局图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。 

如图1所示，本发明提供了一种空中太阳能电站，包括一设置在高空中的大型支架2，若干个气球3、太阳能电池板4、太阳追踪装置、蓄电池、 充电控制器、逆变器、变压器、地面绞架和地面控制装置； 

充电控制器将部分太阳能电池板4产生的电能储存到蓄电池中，供太阳追踪装置使用；太阳能电池板4产生的电能经过逆变器以及变压器升压后通过电缆与地面电网相连； 

所述的大型支架2用若干根绳索1和地面绞架相连，所述气球3用绳索固定在大型支架2的上方，气球3相互之间用弹簧连接，气球3的浮力和连接地面绞架的绳索1使得大型支架2悬浮在空中。 

太阳能电池板4安装在所述气球3的顶部，气球3顶部内侧设置有一内支架8，它使得气球3的顶部可以保持近似的平面。 

气球3顶部还设置有向内的管状结构和凹陷结构，用于容纳太阳追踪装置以及太阳能电池板4的支撑柱6，这些装置都由气球3内侧的内支架8固定。蓄电池、充电控制器、逆变器和变压器均安装在大型支架2上。 

所述气球3优选为一双层气球，内层气球内充有氢气，外侧气球内充有氮气。内层气球也可以是充氮气和氢气的混合气体，依据需要的气球浮力而定。气球和大型支架之间间隔一定距离，因为气球中的氢气可能会泄露出来，被大型支架上的变压器等高压设备的火花点燃，发生爆炸，间隔一定距离可以降低这种爆炸的可能性；如此可提高电站的安全性，更好的保证电站的运行。 

所述绳索1通过地面绞架可以收拉，在台风、雷电等恶劣天气条件下，通过降低绳索1可将空中太阳能电站将至地面，避免恶劣天气对电站造成破坏。 

如图2所示，太阳能电池板4通过一可伸缩的支撑柱6安装在内支架8上。在大风情况下可将太阳能电池板4降至气球3的表面，防止损坏。 

为了提高发电效率，本发明中的太阳能电池板4可自动追踪太阳，即随着太阳的方向变化。太阳追踪装置使得太阳能电池板4基本上对着太阳的方向，并在必要的时候调节太阳能电池板4的状态。 

具体的讲，所述太阳追踪装置包括三根太阳追踪调节杆7、三个电动机、三个光电感应器9和控制器，所述控制器与地面控制装置无线连接，用于 接收地面控制装置的指令；电动机和光电感应器9均与控制器相连； 

所述太阳能电池板4通过位于支撑柱6周围的三根太阳追踪调节杆7与气球3连接，三根太阳追踪调节杆7以太阳能电池板4的支撑柱6为圆心，彼此间隔120度角排列，所述三根太阳追踪调节杆7的长度可调节。所述每个太阳追踪调节杆7均与一电动机相连。电动机由控制器控制，由蓄电池供电。电动机在控制器的控制下使得太阳追踪调节杆7的高度可以变化，进而可以调节太阳能电池板4的朝向。 

所述太阳能电池板4的边缘处设置有三个光电感应器9，三个光电感应器9处于以支撑柱6为圆心的一个圆上，间隔120度角对称排列，并与三根太阳追踪调节杆7位置对应；如图3所示，即任意一个光电感应器9与太阳能电池板4的连接点B、以及与该光电感应器9位置对应的太阳追踪调节杆7与太阳能电池板4的连接点A，和太阳能电池板4与支撑柱6的连接点O三点位于同一直线上。光电感应器9的感光面向外，并和太阳能电池板4所在的平面呈一定角度。 

具体控制过程为：太阳追踪装置的控制器接收并分析三个光电感应器9的电流信号，找出最小的电流信号，使得对应的太阳追踪调节杆7升高一小段高度，然后再接受光电感应器9的信号，继续调节，直到三个光电感应器9的电流信号基本相等为止。由于整个电站是浮动的，因此每隔一定时间调节一次即可。上述功能可以采用现有技术来实现，本发明中不再赘述。 

优选的，本发明中还可以在气球3的侧面安装薄膜太阳能电池板，这样可以进一步的提高发电量。 

以上所述为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的等同变化，皆应属本发明的保护范围。 

Claims (6)

1.一种空中太阳能电站，其特征在于，包括设置在空中的大型支架、若干个气球、太阳能电池板、太阳追踪装置、蓄电池、充电控制器、逆变器、变压器、地面绞架和地面控制装置；

太阳能电池板产生的电能经过逆变器和变压器升压后通过电缆与地面电网相连，并经充电控制器与蓄电池相连；蓄电池与太阳追踪装置相连，用于为太阳追踪装置供电；

所述大型支架通过若干根绳索与地面绞架相连，所述气球通过连接绳索固定在大型支架的上方，气球相互之间用弹簧连接，大型支架悬浮在空中；蓄电池、充电控制器、逆变器和变压器均安装在大型支架上；

太阳能电池板安装在所述气球的顶部，气球顶部内侧设置有一用于使气球顶部保持近似平面的内支架，以及一用于容纳太阳追踪装置的容纳结构，所述太阳追踪装置由内支架固定。

2.根据权利要求1所述的空中太阳能电站，其特征在于，所述气球为一双层气球，内层气球内充有氢气或者氮气和氢气的混合气体，外侧气球内充有氮气。

3.根据权利要求1所述的空中太阳能电站，其特征在于，所述气球与大型支架之有间隔距离。

4.根据权利要求1所述的空中太阳能电站，其特征在于，太阳能电池板通过一可伸缩的支撑柱安装在气球顶部。

5.根据权利要求3所述的空中太阳能电站，其特征在于，所述太阳追踪装置包括三根太阳追踪调节杆、三个电动机、三个光电感应器和控制器，所述控制器与地面控制装置无线连接，用于接收地面控制装置的指令；电动机和光电感应器均与控制器相连；

太阳追踪调节杆的一端固定在内支架上，另一端固定在太阳能电池板上，三根太阳追踪调节杆以支撑柱为圆心彼此间隔120度角排列，长度可调节；每根太阳追踪调节杆均与一电动机相连；

三个光电感应器均设置在太阳能电池板的边缘处，三个光电感应器以支撑柱为圆心彼此间隔120度角排列，并与三根太阳追踪调节杆位置对应；光电感应器的感光面向外，并与太阳能电池板所在的平面有一夹角。

6.根据权利要求1所述的空中太阳能电站，其特征在于，所述若干个气球的外侧面还安装有薄膜太阳能电池板。

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