CN103629061A

CN103629061A - 太阳能光伏、热气流综合利用发电装置

Info

Publication number: CN103629061A
Application number: CN201310689863.XA
Authority: CN
Inventors: 张瑞明; 张腾龙; 腾月玲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2014-03-12

Abstract

本发明涉及利用太阳能发电的装置，特别是太阳能光伏、热气流综合利用发电装置，该发电装置包括集热棚、与集热棚内相连通的导流烟囱、导流烟囱内安装的气流发电机，其特征在于集热棚是由光伏电池板和/或透光板组合而成，在集热棚由外向内顺序设置有种植或/和养殖区、干燥区和发电区，在发电区的集热棚与地面之间分布有喇叭状的增速通道，增速通道的出风口与导流烟囱连通，在增速通道内安装有一级气流发电机组，在导流烟囱内安装有二级气流发电机组，在导流烟囱上安装有余热回收管。本发明是在现有的太阳能热气流发电系统的基础上，将种植、养殖、干燥、发电集为一体，有效地利用了土地资源和热能，使太阳能热气流发电的推广、应用成为可能。

Description

太阳能光伏、热气流综合利用发电装置

技术领域

本发明涉及利用太阳能发电的装置，特别是太阳能光伏、热气流综合利用发电装置。

背景技术

自1978 年德国Schlaich教授提出太阳能烟囱发电技术以来，该项技术有了一个很大的发展。但根据目前对国内外使用的太阳能烟囱发电厂的研究表明，其在技术和结构上的主要缺点是发电效率过低，只有1—2%，影响其发电效率的三个因素中，除集热棚的热效率约60%、风力透平发电机的机械效率约80%外，集热棚内空气热能转化成烟囱内气流动能的烟囱效率由于受烟囱高度的限制（约在1000米以下）只有2—4% , 这样就致使太阳能烟囱发电的综合效率非常低，造成衡量发电企业重要指标之一的每千瓦的投资金额超过水电而接近核电的水平，这就降低了太阳能烟囱发电的商业竞争力。

为此人们在如何提高太阳能烟囱发电的综合效率上做了很多研究，如本申请人于2006年4月10日申请的“利用热气流进行发电的装置”（专利号ZL200610076932.X）和2009年8月4日申请的“太阳能热气流发电装置”（专利号ZL200910117408.6），上述两发明专利的技术方案主要目的是提高太阳能热气流发电的效率，但上述两项专利技术在实际用用过程中，存在集热棚下土地的利用率较低等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种在利用太阳能热气流进行发电的装置基础上，充分利用目前成熟的光伏发电、低能耗的LED光源，将集热棚下的土地进行综合利用的太阳能光伏、热气流综合利用发电装置。

本发明的技术方案是：一种太阳能光伏、热气流综合利用发电装置，包括集热棚、与集热棚内相连通的导流烟囱、导流烟囱内安装的气流发电机，其特征在于集热棚是由光伏电池板和/或透光板组合而成，在集热棚外边缘至导流烟囱之间的地面上顺序设置有种植或/和养殖区、干燥区和发电区，在发电区的集热棚与地面之间均布有橄榄状的导流室，导流室与集热棚之间密封连接，在两导流室所形成的增速通道中安装有一级气流发电机组，增速通道的出风口与导流烟囱相连通，在导流烟囱内安装有二级气流发电机组，在导流烟囱上安装有余热回收管，余热回收管的上端与导流烟囱相连通，余热回收管的下端与引风机的进气端相连，引风机的排气端通过管道与干燥区相连。

上述种植区或/和养殖区、干燥区上的集热棚是由光伏电池板和透光板组合而成。

上述发电区上的集热棚是由光伏电池板组合而成。

上述由透光板和光伏电池板组合而成的集热棚是由向阳面的光伏电池板单元和阴面的透光板单元组成的“人”字形单元组合而成。

在上述增速通道的一侧壁上开有一个半圆形柱状凹槽，半圆形柱状凹槽的中轴线垂直于地面，一级气流发电机组中的叶轮安装在半圆形柱状凹槽内，且叶轮的旋转中心线与凹槽的中轴线重合。

在上述增速通道的地面开有下凹的半圆形柱状凹槽，半圆形柱状凹槽的中轴线与地面平行，一级气流发电机组中的叶轮安装在半圆形柱状凹槽内，且叶轮的旋转中心线与凹槽的中轴线重合。

在上述种植或/和养殖区内安装有LED光源。

上述干燥区是由上下多层设置的干燥平台组成。

本发明技术方案的特点在于：1、目前太阳能热气流发电系统中，集热棚的面积约为200—1000亩，本技术方案是在集热棚内由外向内顺序设置有种植或/和养殖区、干燥区和发电区，位于种植或/和养殖区、干燥区上的集热棚是由透光板和光伏电池板组成，向阳面的光伏电池板单元可充分接收太阳能，并将其转化成电能，阴面的透光板单元可使太阳光穿过，为种植或/和养殖区、干燥区内提供阳光，同时为进入集热棚内的空气加热，并且使集热棚内的土地被充分利用，可有效提高热气流发动的综合效率；2、被加热后的空气进入发电区，通过“八”字形增速通道，可将气流速度提高2倍以上，有效提高了一级气流发电机组的发电效率，一级气流发电后的空气进入导流烟囱，带动导流烟囱底部设置的二级气流发电机组工作，形成两次发电；同时由导流烟囱排出的部分热空气被余热回收管抽回，送入干燥区内，余热被充分利用；3、由于光伏电池本身具有的保温性，在作为集热棚的顶板使用时，在夜晚对集热棚内的空气起到一定的保温作用，同时光伏电池板所发的电量，可以用于集热棚内的照明和为集热棚内用电设备提供电力，多余的电量可向外输送；4、经过种植或/和养殖区的热空气最高温度可达60℃左右，为充分利用此热量，在种植或/和养殖区于发电区设置干燥区，干燥区设计为上下多层设置的干燥平台，热空气穿过干燥平台后，可对放置在干燥平台上的需干燥的物料进行干燥。

本发明的技术方案是在现有的太阳能热气流发电系统的基础上，进行了综合集成，将种植、养殖、干燥、发电集为一体，有效地利用了集热棚内的土地资源和热能，大大降低了太阳能热气流发电的综合成本，使太阳能热气流发电的推广、应用成为可能。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为本发明实施例1的发电区结构示意图；

附图3为本发明实施例2的发电区结构示意图；

附图4为本发明附图2的A—A剖视图；

附图5为本发明附图3的B—B剖视图；

附图6为本发明附图1的I局部放大图。

具体实施方式

实施例1：

如图1、2 、4、6所示，在圆形的集热棚8的中心有导流烟囱7，在集热棚外边缘至导流烟囱之间的地面上由外向内顺序设置有种植区1、干燥区2和发电区3，在发电区的集热棚与地面之间分布有喇叭状的增速通道9，增速通道与集热棚之间密封连接，增速通道的出风口与导流烟囱连通，在增速通道内安装有一级气流发电机组4，在导流烟囱内安装有二级气流发电机组5，在导流烟囱上安装有余热回收管6，余热回收管的上端与导流烟囱相连通，余热回收管的下端与引风机的进气端相连，引风机的排气端通过管道与干燥区相连。

如图2 、4所示，在上述增速通道的一侧壁上开有一个半圆形柱状凹槽，半圆形柱状凹槽的中轴线垂直于地面，一级气流发电机组中的叶轮13安装在半圆形柱状凹槽内，且叶轮的旋转中心线与凹槽的中轴线重合，一级风力发电机10与叶轮旋转轴的下端相连，由于圆柱形叶轮的一半在半圆形柱状凹槽内，另一半露在半圆形柱状凹槽外，通过增速通道的热气流只吹在露出在半圆形柱状凹槽外的叶轮上，减少了热气流对叶轮不做功的另一半的风阻，这样可有效增加热风对叶轮的推力，提高热风对叶轮的作用力的效率。通过带动一级气流发电机组中的风力发电机发电后的风，进入导流烟囱带动安装在导流烟囱内的二级气流发电机组5进行二次发电。

由于二级气流发电后的热风温度一般在40—60℃，为更好的节约热能，在导流烟囱上安装有余热回收管，将导流烟囱内的部分热空气回收至干燥区。

如图6所示，种植区和干燥区的集热棚上的集热棚是由光伏电池板和透光板组合而成，其中向阳面的为光伏电池板单元11，阴面的为透光板单元12，光伏电池板单元和透光板单元搭成“人”字形单元。在种植区内安装有LED光源，可在夜晚为种植区的作物进行补光。

发电区上的集热棚是由光伏电池板组合而成。

干燥区是由上下多层设置的干燥平台组成。

实施例2：

在实施例1的基础上，改变一级气流发电机组中的叶轮的安装形式，如图3、5所示，叶轮由实施例1的垂直安装变为水平安装，具体为在上述增速通道的地面开有下凹的半圆形柱状凹槽，半圆形柱状凹槽的中轴线与地面平行，一级气流发电机组中的叶轮13安装在半圆形柱状凹槽内，且叶轮的旋转中心线与凹槽的中轴线重合。也就是说圆柱形的叶轮有一半是安装在增速通道的地面下的半圆形柱状凹槽内，一半露在增速通道的地面以上。

实施例1中的种植区1可以设置为养殖区或种植、养殖混合区。

在上述实施例中，根据地形的情况，集热棚的形式可以是圆形、扇形，导流烟囱设置在圆形或扇形的中心。

Claims

1.一种太阳能光伏、热气流综合利用发电装置，包括集热棚、与集热棚内相连通的导流烟囱、导流烟囱内安装的气流发电机，其特征在于集热棚（8）是由光伏电池板和/或透光板组合而成，在集热棚外边缘至导流烟囱之间的地面上顺序设置有种植或/和养殖区（1）、干燥区（2）和发电区（3），在发电区的集热棚与地面之间分布有喇叭状的增速通道（11），增速通道与集热棚之间密封连接，增速通道的出风口与导流烟囱（7）连通，在增速通道内安装有一级气流发电机组（4），在导流烟囱内安装有二级气流发电机组（5），在导流烟囱上安装有余热回收管（6），余热回收管的上端与导流烟囱（8）相连通，余热回收管的下端与引风机的进气端相连，引风机的排气端通过管道与干燥区相连。

2.根据权利要求1所述的太阳能光伏、热气流综合利用发电装置，其特征在于上述种植区或/和养殖区、干燥区上的集热棚是由光伏电池板和透光板组合而成。

3.根据权利要求2所述的太阳能光伏、热气流综合利用发电装置，其特征在于上述发电区上的集热棚是由光伏电池板组合而成。

4.根据权利要求3所述的太阳能光伏、热气流综合利用发电装置，其特征在于上述由透光板和光伏电池板组合而成的集热棚是由向阳面的光伏电池板单元和阴面的透光板单元组成的“人”字形单元组合而成。

5.根据权利要求4所述的太阳能光伏、热气流综合利用发电装置，其特征在于在上述增速通道的一侧壁上开有一个半圆形柱状凹槽，半圆形柱状凹槽的中轴线垂直于地面，一级气流发电机组中的叶轮（4）安装在半圆形柱状凹槽内，且叶轮的旋转中心线与凹槽的中轴线重合。

6.根据权利要求4所述的太阳能光伏、热气流综合利用发电装置，其特征在于在上述增速通道的地面开有下凹的半圆形柱状凹槽，半圆形柱状凹槽的中轴线与地面平行，一级气流发电机组中的叶轮（4）安装在半圆形柱状凹槽内，且叶轮的旋转中心线与凹槽的中轴线重合。

7.根据权利要求5或6所述的太阳能光伏、热气流综合利用发电装置，其特征在于在上述种植或/和养殖区内安装有LED光源。

8.根据权利要求7所述的太阳能光伏、热气流综合利用发电装置，其特征在于上述干燥区是由上下多层设置的干燥平台组成。