CN103259458A

CN103259458A - 太阳能温差发电系统

Info

Publication number: CN103259458A
Application number: CN 201210034354
Authority: CN
Inventors: 王广武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-08-21

Abstract

太阳能温差发电系统包括：太阳能温差发电系统，聚光太阳能装置，金属光热转换装置，水循环冷却系统，太阳能吸热涂料，太阳光和聚光太阳光能照射在涂有太阳能吸热涂料的金属光热转换装置上，太阳能吸热涂料将光能转化为热能传递给金属光热转换装置，金属光热转换装置将热能传递给温差发电装置热端，温差发电装置冷端由海水或河水或湖水或池塘水或地下水循环冷却系统冷却，温差发电装置热端与温差发电装置冷端组成的温差发电系统将热量转换为电能。

Description

太阳能温差发电系统

技术领域；

本发明涉及太阳能温差发电系统，太阳能温差发电与气轮机组合发电系统，太阳能温差发电与太阳能电池组合发电系统。

背景技术：

利用温差太阳能电池发电时需要在电池两介质间保持有足够大的温差才能获得大的输出电能，由于太阳能的能量密度小达不到半导体温差电池的温差要求，太阳能只限于热机发电和太阳能电池发电应用，而利用温差电池发电可以解决太阳能发电技术成本高的问题，CN200520120563.0《聚光集热式太阳能温差发电装置》提出了用聚光照射提高热端温度的方法，但在冷端采用储水箱，储水箱内的水温会随着温差发电的持续而升高，降低温差太阳能电池的转换效能。

尚未检索到用太阳能聚光照射涂有太阳能吸热涂料的金属光热转换装置加热温差太阳能电池热端，用海水或河水或湖水或池塘水或地下水储水箱冷却温差太阳能电池冷端进行温差发电的报导。

尚未检索到用太阳能聚光照射金属光热转换装置的热量驱动气轮机发电和用太阳能聚光照射金属光热转换装置实现温差发电组合成双动力发电的报道。

发明内容：

本发明的目的是：1、太阳光和聚光太阳光能照射在金属光热转换装置上获得的热量加热温差发电装置的热端，用湖水或河水或海水或地下水和流水冷却温差发电装置冷端，温差发电装置用热端和冷端的温差发电，太阳光与湖水或河水或海水或池塘水或地下水和流水均为大自然赋予的永不枯竭的能量，并且均为能量直接转换，具有转换效率高，建造成本底，是永不枯竭的清洁能源。2、将太阳光聚能装置和太阳能光热转换装置和冷却循环系统和封闭式气轮机发电系统组合在一起，提高太阳能的热转换效能。3、气轮机输出轴上设垂直风力发电装置和辅助电机驱动装置，用太阳能光热转换产生的直流电驱动风力发电辅助转动直流电机，解决了风力发电因风力随机性而使发出的电产生波动性和间歇性的问题，实现太阳能和风能资源互补性，实现储能装置与输电系统共用，节约建造费用，提高发电效能。4、太阳能电池板与温差发电装置组合发电，太阳能电池板与温差发电装置转换的直流电共用蓄电池和冷却系统，节约设备投资和输电线路投资。5、水循环冷却系统由上层水箱和连接管和下层水箱组成，下层水箱设置在深水处，降低冷却水温度，上层水箱上设排水管和水泵，水泵引导上层水箱排水，通过虹吸实现水循环。6、金属光热转换装置上涂太阳能吸热涂料，提高金属光热转换装置热转换效能。7、储热腔内填充相变储能材料，提高金属光热转换装置热转换效能。

本发明提出的太阳能温差发电系统包括：太阳能温差发电系统，聚光太阳能装置，金属光热转换装置，水循环冷却系统，太阳能吸热涂料，太阳光和聚光太阳光能照射在涂有太阳能吸热涂料的金属光热转换装置上，太阳能吸热涂料将光能转化为热能传递给金属光热转换装置，金属光热转换装置将热能传递给温差发电装置热端，温差发电装置冷端由海水或河水或湖水或池塘水或地下水循环冷却系统冷却，温差发电装置热端与温差发电装置冷端组成的温差发电系统将热量转换为电能。

本发明提出的另一种太阳能温差发电系统包括：太阳能温差发电系统，聚光太阳能装置，太阳能电池板，水循环冷却系统，太阳光和聚光太阳光能照射在太阳能电池板上，太阳能电池板将太阳光和聚光太阳光能照射光能转化为电能和热能，热能传递给太阳能电池板下层温差发电装置热端，温差发电装置冷端由空气或海水或河水或湖水或池塘水或地下水冷却，温差发电装置热端与温差发电装置冷端组成的温差发电系统将热量转换为电能，通过导线输入到蓄电池中储存。

本发明提出的另一种太阳能温差发电系统包括：太阳能温差发电系统，聚光太阳能装置，太阳能电池板，水循环冷却系统，太阳光和聚光太阳光能照射在涂有太阳能吸热涂料的金属光热转换装置上，太阳能吸热涂料将光能转化为热能传递给金属光热转换装置，金属光热转换装置将热量传递给温差发电装置热端，温差发电装置冷端由海水或河水或湖水或池塘水或地下水循环冷却系统冷却，温差发电装置热端与温差发电装置冷端组成的温差发电系统将热量转换为电能，太阳光和聚光太阳光能照射在太阳能电池板上，太阳能电池板将太阳光和聚光太阳光能照射光能转化为电能，太阳能温差发电系统与太阳能电池板组合成共用水循环冷却系统和蓄电池的太阳能发电系统。

本发明提出的另一种太阳能温差发电系统包括：太阳能温差发电系统，聚光太阳能装置，金属光热转换装置，封闭式气轮机发电系统，风力发电系统，水循环冷却系统，电机辅助驱动系统，太阳光和聚光太阳光能照射在金属光热转换装置上，加热其循环腔内液体水和储热腔内相变储能材料，金属光热转换装置将太阳能转换热量传递给温差发电装置热端，温差发电装置冷端与由海水或河水或湖水或池塘水或地下水循环冷却系统冷却，温差发电装置热端与温差发电装置冷端组成的温差发电系统将热量转换为电能，温差发电装置转换的电能输送到蓄电池储存或并网，金属光热转换装置循环腔内液体水将太阳光和聚光太阳光能照射热量输送到蒸发器加热封闭循环系统内的导热油，导热油吸收液体水热量加热低沸点工质，液态低沸点工质吸收热量后开始沸腾并转变为气态低沸点工质进入气轮机膨胀做功，推动气轮机叶片和轴旋转，带动发电机发电，低沸点气体工质通过气轮机后进入冷凝器，被冷却水冷却后重新变为液态，通过工质泵把低沸点液态工质重新压进蒸发器，进入下一个循环，气轮机输出轴连接发电机和垂直风力发电装置和辅助电机驱动装置，辅助电机驱动装置上设离合器，气轮机正常转动时，辅助电机驱动装置通过离合器与垂直风力发电机转轴脱离，垂直风力发电装置辅助气轮机转动带动发电机发电，气轮机动力不足时，辅助电机驱动装置离合器与风力发电机轴结合，辅助电机驱动装置由蓄电池供电带动风力发电机和气轮机和发电机转动发电，保证电力系统平稳运行。

聚光太阳能包括：多次聚光太阳能，多点聚光太阳能，多次聚光反射太阳能，多点聚光反射太阳能，太阳光泵蒲的激光，远距离传输聚光，远距离传输激光，激光照射纳米材料增益太阳能，聚光照射纳米材料增益太阳能及其组合。

水循环冷却系统由上层水箱和连接管和下层水箱组成，下层水箱设置在深水处，上层水箱上设排水管和水泵，水循环冷却系统上层水箱设连接管和水泵，水泵引导上层水箱排水，通过虹吸实现水循环。

金属光热转换装置上涂太阳能吸热涂料和金属光热转换装置储热腔内填充相变储能材料。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1是具有本发明特征太阳能温差发电系统剖面结构图。

图2是具有本发明特征太阳能温差发电系统和封闭式气轮机发电系统组合剖面结构图。

图3是具有本发明特征太阳能光电转换发电系统剖面结构图。

图4是具有本发明特征太阳能电池板与太阳能温差电池组合系统剖面结构图。

具体实施方式：

实施例1：

太阳能温差发电系统剖面结构图如图1所示，其中：1是太阳光，2是条形菲涅尔聚光镜，3是反射光线，4是准直透镜，5是聚光光线，6是太阳能吸热涂料，7是金属光热转换装置，8是相变储能材料，9是温差发电装置热端，10是半导体温差芯片，11是温差发电装置冷端，12是上层水箱，13是排水管，14是引导泵，15是连接管，16是下层水箱，17是下层水箱进水孔，18是过滤砂，19是湖水或河水或海水或池塘水。

使用时，太阳光1照射在条形菲涅尔聚光镜2上，反射光线3照射在准直透镜4上，准直透镜4将反射光线3转换成聚光光线5，太阳光1和聚光光线5照射在太阳能吸热涂料6上，太阳能吸热涂料6将太阳光1和聚光光线5转换成热量加热金属光热转换装置7和相变储能材料8，相变储能材料8将多余热量储藏，金属光热转换装置7加热温差发电装置热端9，上层水箱12冷却温差发电装置冷端11冷端，上层水箱12通过连接管15与下层水箱16相连，下层水箱16放置在水深处，深处低温水通过下层水箱进水孔17和经过过滤砂18过滤后，通过连接管15进入上层水箱12，泵14通过排水管13将上层水箱12水吸出，形成虹吸后，在压力作用下，深处低温水吸收温差发电装置冷端11的热量后，由排水管13排出，温差发电装置热端9和半导体温差芯片10和温差发电装置冷端11组成的温差发电装置在温差发电装置热端9和温差发电装置冷端11持续的温差作用下发电，发出的电存储到蓄电池中或经逆变器将直流电转换成交流电后并网。

实施例2：

太阳能温差发电系统和封闭式气轮机发电系统组合剖面结构图如图2所示，其中：20是太阳光，21是条形菲涅尔聚光镜，22是反射光线，23是准直透镜，24是聚光光线，25是太阳能吸热涂料，26是金属光热转换装置，27是金属光热转换装置液体循环水，28是液体循环水输出管，29是相变储能材料存储腔，30是相变储能材料，31是温差发电装置热端，32是半导体温差芯片，33是温差发电装置冷端，34是上层水箱，35是排水管，36是引导泵，37是连接管，38是下层水箱，39是下层水箱进水孔，40是过滤砂，41是湖水或河水或海水或池塘水，42是湖或河或海或池塘深层冷水，43是泵，44是蒸发器液体输入管，45是蒸发器液体螺旋加热管，46是蒸发器液体输出管，47是流量调节阀，48是蒸发器，49是导热油，50是蒸发器内胆，51是气态低沸点工质，52是蒸发器气态低沸点工质输出管，53是气轮机，54是气态低沸点工质，55是气轮机叶片，56是气轮机输出轴，57是发电机，58是立式风力发电机，59是立式风力发电机轴，60是直流电动机，61是气轮机气态低沸点工质输出管，62是冷凝器，63是冷凝器内胆，64是冷凝器外冷却腔，65是冷凝器叶片，66是深层冷水输入管，67是冷却水输出管，68是引流阀，69是液体低沸点工质，70是冷凝器液体低沸点工质输出管，71是冷凝器液体低沸点工质泵，72是蒸发器液体低沸点工质输入管。

使用时，太阳光20照射在条形菲涅尔聚光镜21上，反射光线22照射在准直透镜23上，准直透镜23将反射光线22转换成聚光光线24，太阳光20和聚光光线24照射在太阳能吸热涂料25上，太阳能吸热涂料25将太阳光20和聚光光线24转换成热量加热金属光热转换装置26和相变储能材料30和金属光热转换装置液体循环水27，相变储能材料30将多余热量储藏，金属光热转换装置26加热温差发电装置热端31，上层水箱34冷却温差发电装置冷端33，上层水箱34通过连接管37与下层水箱38相连，下层水箱38放置在水深处，深处低温水通过下层水箱进水孔39和经过过滤砂40过滤后，通过连接管37进入上层水箱34，泵36通过排水管35将上层水箱34内的湖或河或海或池塘深层冷水42吸出，形成虹吸后，在压力作用下，湖或河或海或池塘深层冷水42吸收温差发电装置冷端33的热量后，由排水管35排出，温差发电装置热端31和半导体温差芯片32和温差发电装置冷端33组成的温差发电装置在温差发电装置热端31和温差发电装置冷端33持续的温差作用下发电，输入到蓄电池或经过逆变器将直流电转变为交流电后并网。

金属光热转换装置液体循环水27将热量通过液体循环水输出管28和泵43和蒸发器液体输入管44和蒸发器液体螺旋加热管45加热蒸发器内的导热油49，导热油49吸收液体循环水27热量加热蒸发器内胆50内的液态低沸点工质51，液态低沸点工质51吸收热量后开始沸腾并转变为气态低沸点工质54通过蒸发器气态低沸点工质输出管52进入气轮机53膨胀做功，推动气轮机叶片55旋转，通过气轮机输出轴56带动发电机57旋转发电，气轮机输出轴56通过立式风力发电机轴59连接立式风力发电机58，辅助驱动直流电动机60安装在立式风力发电机轴59上，直流电动机60上设离合器，气轮机叶片55正常转动时，辅助驱动直流电动机60通过离合器与立式风力发电机轴59脱离，立式风力发电机58辅助气轮机53转动发电，气轮机53动力不足时，辅助驱动直流电动机60离合器与立式风力发电机轴59结合，辅助驱动直流电动机60由蓄电池供电带动立式风力发电机58和气轮机53和发电机57转动发电，保证电力系统平稳运行，低沸点气体工质54通过气轮机叶片55后通过气轮机气态低沸点工质输出管61进入冷凝器内胆63，冷凝器外冷却腔64内的冷凝器叶片65通过湖或河或海或池塘深层冷水42吸收冷凝器内胆63内的低沸点气体工质54热量使其冷却为液体低沸点工质69，液体低沸点工质69通过冷凝器液体低沸点工质输出管70和冷凝器液体低沸点工质泵71和蒸发器液体低沸点工质输入管72重新压进蒸发器内胆50内，进入下一个循环。

Claims

1.太阳能温差发电系统包括：太阳能温差发电系统，聚光太阳能装置，金属光热转换装置，水循环冷却系统，太阳能吸热涂料，其特征是：太阳光和聚光太阳光能照射在涂有太阳能吸热涂料的金属光热转换装置上，太阳能吸热涂料将光能转化为热能传递给金属光热转换装置，金属光热转换装置将热能传递给温差发电装置热端，温差发电装置冷端由海水或河水或湖水或池塘水或地下水循环冷却系统冷却，温差发电装置热端与温差发电装置冷端组成的温差发电系统将热量转换为电能。

2.太阳能温差发电系统包括：太阳能温差发电系统，聚光太阳能装置，太阳能电池板，水循环冷却系统，其特征是：太阳光和聚光太阳光能照射在太阳能电池板上，太阳能电池板将太阳光和聚光太阳光能照射光能转化为电能和热能，热能传递给太阳能电池板下层温差发电装置热端，温差发电装置冷端由空气或海水或河水或湖水或池塘水或地下水冷却，温差发电装置热端与温差发电装置冷端组成的温差发电系统将热量转换为电能。

3.太阳能温差发电系统包括：太阳能温差发电系统，聚光太阳能装置，太阳能电池板，水循环冷却系统，其特征是：太阳光和聚光太阳光能照射在涂有太阳能吸热涂料的金属光热转换装置上，太阳能吸热涂料将光能转化为热能传递给金属光热转换装置，金属光热转换装置将热量传递给温差发电装置热端，温差发电装置冷端由海水或河水或湖水或池塘水或地下水循环冷却系统冷却，温差发电装置热端与温差发电装置冷端组成的温差发电系统将热量转换为电能，太阳光和聚光太阳光能照射在太阳能电池板上，太阳能电池板将太阳光和聚光太阳光能照射光能转化为电能，太阳能温差发电系统与太阳能电池板组合成共用水循环冷却系统和蓄电池的太阳能发电系统。

4.太阳能温差发电系统包括：太阳能温差发电系统，聚光太阳能装置，金属光热转换装置，封闭式气轮机发电系统，风力发电系统，水循环冷却系统，电机辅助驱动系统，其特征是：太阳光和聚光太阳光能照射在金属光热转换装置上，加热其循环腔内的液体水和储热腔内的相变储能材料，金属光热转换装置将太阳能转换的热量传递给温差发电装置热端，温差发电装置冷端与由海水或河水或湖水或池塘水或地下水循环冷却系统冷却，温差发电装置热端与温差发电装置冷端组成的温差发电系统将热量转换为电能，温差发电装置转换的电能输送到蓄电池储存或并网，金属光热转换装置循环腔内液体水将太阳光和聚光太阳光能照射热量输送到蒸发器加热封闭循环系统内的导热油，导热油吸收液体水热量加热低沸点工质，液态低沸点工质吸收热量后开始沸腾并转变为气态低沸点工质进入气轮机膨胀做功，推动气轮机叶片和轴旋转，带动发电机发电，低沸点气体工质通过气轮机后进入冷凝器，被冷却水冷却后重新变为液态，通过工质泵把低沸点液态工质重新压进蒸发器，进入下一个循环，气轮机输出轴连接发电机和垂直风力发电装置和辅助电机驱动装置，辅助电机驱动装置上设离合器，气轮机正常转动时，辅助电机驱动装置通过离合器与垂直风力发电机转轴脱离，垂直风力发电装置辅助气轮机转动带动发电机发电，气轮机动力不足时，辅助电机驱动装置离合器与风力发电机轴结合，辅助电机驱动装置由蓄电池供电带动风力发电机和气轮机和发电机转动发电，保证电力系统平稳运行。

5.如权利要求1或2或3或4所述太阳能温差发电系统，其特征是：太阳能温差发电系统包括：温差发电装置热端与半导体材料或半导体纳米粒子与温差发电装置冷端组成的半导体温差系统，温差发电装置热端与量子点材料与温差发电装置冷端组成的量子点温差系统。

6.如权利要求1或2或3或4所述太阳能温差发电系统，其特征是：聚光太阳能包括：多次聚光太阳能，多点聚光太阳能，多次聚光反射太阳能，多点聚光反射太阳能，太阳光泵蒲的激光，远距离传输聚光，远距离传输激光，激光照射纳米材料增益太阳能，聚光照射纳米材料增益太阳能及其组合。

7.如权利要求1或2或3或4所述太阳能温差发电系统，其特征是：水循环冷却系统由上层水箱和连接管和下层水箱组成，下层水箱设置在深水处，上层水箱上设排水管和泵，水泵引导上层水箱排水，通过虹吸实现水循环。

8.如权利要求1或2或3或4所述太阳能温差发电系统，其特征是：金属光热转换装置储热腔内填充相变储能材料。

9.如权利要求2所述太阳能温差发电系统，其特征是：太阳能电池板与温差电池分别设置，太阳能电池板设在上层透光玻璃上，温差电池设在下层底板上，太阳能电池板与温差电池间是传热气体，太阳能电池板与温差电池四周是中空隔条，太阳能电池板与和差电池与中空隔条间缝隙用胶密封。