CN104775987A - 综合利用自然能高效发电方法 - Google Patents
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Abstract
综合利用自然能高效发电方法，大量吸收清洁可再生自然能包括太阳能，风能、冷气流、静止空气质能和空气热能，通过聚合、压缩、加速和高温液化膨胀，形成三种模式全天候发电，其一是涡轮强流发电机组利用风/光/强流发电，其二是空气能活塞发电机组利用空气能发电，其三是空气能热泵蒸汽发电机组利用光热/空气能发电；在没有太阳能、风能的状况下，通过吸收空气能静止空气质能、空气热能，利用冷热对流聚合容器余热、空气压缩装置储存的压缩气体和储存的蒸汽动能，作为动能继续维持满负荷发电；在并网用电的低峰期，可将多余发电电能供应空压机储存压缩气体和加热热水储存蒸汽动能；本发明遵循能量守恒定律，所获得的能量大于自身能耗，通过大量吸收清洁可再生自然能，即吸收太阳能和空气能加速、压缩和加温膨胀其耗电量，仅为获得发电量的40%。
Description
技术领域
本发明涉及一种清洁可再生能源发电。
背景技术
目前太阳能电与发电普遍存在并网不稳定的缺陷，如何利用清洁可再生能源高效发电是一项重要课题。
发明内容
本发明的目的，是为了提供一种综合利用清洁可再生自然能1，包括太阳能2和空气能3互补，实现长时间、满负荷、大功率稳定发电方法，突破目前太阳能1、空气能2包括风能31发电和风光互补发电的不稳定或小功率的局限。
本发明解决其技术问题的解决方案是:
综合利用自然能高效发电方法，其特征在于：大量吸收清洁可再生自然能1包括太阳能2，风能31、冷气流32、静止空气质能33和空气热能34，通过聚合、压缩、加速和高温液化膨胀，形成三种模式全天候发电：
其一是通过吸收太阳能2形成冷热对流，同时吸收空气能3包括风能31、冷气流32和静止空气质能33，通过聚合、压缩、加速和循环作用，将大量天然不稳定低速动能聚合，在一定容积内形成持续稳定的高速气流动能41达到40-70m/s，驱动涡轮强流发电机组9发电；由于高速气流动能41速度比自然风力增加数倍，发电机输出功率呈三次方增加，发电功率增加数十倍，达到全天候大功率稳定发电，简称风/光/强流发电；
其二是吸收静止空气质能33压缩储存，通过高温、高压、液化膨胀产生高温高压膨胀气体动能51驱动空气能活塞发电机组11发电，简称空气能3发电；
其三是利用太阳能2光热和吸收空气热能34，通过将水高温气化产生蒸汽动能61驱动空气能热泵蒸汽发电机组12发电，简称光热/空气能3发电；
在没有太阳能2、风能31的状况下，通过吸收空气能静止空气质能33、空气热能34，利用冷热对流聚合容器9余热、空气压缩装置12储存的压缩气体5和储存的蒸汽动能61，作为动能继续维持满负荷发电；在并网用电的低峰期，可将多余发电电能8供应空压机122储存压缩气体5和加热热水6储存蒸汽动能61；
本发明遵循能量守恒定律，所获得的能量大于自身能耗，通过大量吸收清洁可再生自然能1，即吸收太阳能2和空气能3加速、压缩和加温膨胀其耗电量，仅为获得发电量的40% ；
本发电装置由四部分组成，分别是：
涡轮强流发电机组9，由冷热对流聚合容器91、气流聚合室92、高速气流室93、涡轮机94、回流管95、强流发电机96、调控电机97、传动离合器98组成；所述冷热对流聚合容器91，采用金属框架结构，透明玻璃外形，可设计不同形状，冷热对流聚合容器91底部设置冷空气采风口，顶层设置冷热对流出口，出口内置冷热对流抽风机，出口连接气流聚合室92底部，将冷热空气对流动能21加速输送到气流聚合室92；所述气流聚合室92，金属圆盘形状，设置在冷热对流聚合容器91顶层，与涡轮机94底部连接；气流聚合室92圆形外围不同方向设置风能喇叭进风口，风能喇叭进风口的里端设置电动进风抽风机，连接高速气流室93；所述气流聚合室92中部设置圆柱形半封闭高速气流室93，高速气流室93底部设置冷热对流抽风机，顶部设置高速气流泵；
空气能活塞发电机组10，包括高温高压液化膨胀泵101，膨胀液102，活塞驱动机103，高速发电机104；
空气能热泵蒸汽发电机组11，包括太阳能吸热组板111，碳纤维热导装置112，热水池113，加热加压泵114，工质封闭循环系统115，蒸汽炉116，蒸汽涡轮机117，蒸汽发电机118；
空气压缩装置12，设置压缩罐121，空压机122，压缩气体输送管123；所述静止空气质能33通过空压机122压缩，形成压缩气体5动能，并在压缩罐121内储存；所述的压缩气体5通过压缩气体输送管123，一方面连接涡轮强流发电机组9涡轮机9的高压气流喷嘴，并将其输送进入涡轮室内，另一方面输送到空气能活塞发电机组10的高压高温液化膨胀泵101。
本发明的有益效果是：
综合利用清洁可再生能源自然能1互补，实现长时间、满负荷、大功率稳定发电，突破了目前风电、太阳能电、空气能发电和风光互补发电的局限，较好地解决并网难题，整个发电过程为0排碳。
在结合附图阅读本发明的实施方式的详细描述后，本发明的特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明发电方法示意图；
图2是涡轮发电机组装置示意图；
图3是空气能活塞发电机组装置示意图；
图4是空气能热泵蒸汽发电机组装置示意图。
图中1自然能，2太阳热能，21冷热空气对流动能，3空气能，31风能，32冷气流，33静止空气质能，34空气热能，35高压高温气体，4聚合气流，41高速气流动能，42涡轮回流，5压缩气体，51高温高压膨胀气体动能，6热水，61蒸汽动能，7涡轮机械能，71活塞机械能，8电能，9涡轮强流发电机组，91冷热对流聚合容器， 92气流聚合室，93高速气流室，94涡轮机，95回流管，96强流发电机，97调控电机，98传动离合器，10空气能活塞发电机组，101高温高压液化膨胀泵，102膨胀液，103活塞驱动机，104高速发电机，11空气能热泵蒸汽发电机组，111太阳能吸热组板，112碳纤维热导装置，113热水池，114加热加压泵，115工质封闭循环系统，116蒸汽炉，117蒸汽涡轮机，118蒸汽发电机，12空气压缩装置，121压缩罐，122空压机，123压缩气体输送管。
具体实施方式
参照附图1，综合利用自然能高效发电方法，其特征在于：大量吸收清洁可再生自然能1包括太阳能2，风能31、冷气流32、静止空气质能33和空气热能34，通过聚合、压缩、加速和高温液化膨胀，形成三种模式全天候发电：
其一是吸收太阳能2、空气能3包括风能31和静止空气质能33，通过互补聚合、压缩、加速，产生持续高速气流动能41驱动涡轮强流发电机组10发电，简称风/光/强流发电；
其二是吸收静止空气质能33压缩储存，通过高温、高压液化膨胀产生高温高压膨胀气体动能51驱动空气能活塞发电机组11发电，简称空气能3发电；
其三是利用太阳能2光热和吸收空气热能34，通过将水高温气化产生蒸汽动能61驱动空气能热泵蒸汽发电机组12发电，简称光热/空气能3发电；
本发明遵循能量守恒定律，所获得的能量大于自身能耗，通过大量吸收清洁可再生自然能1，即吸收太阳能2和空气能3加速、压缩和加温膨胀其耗电量，仅为获得发电量的40% ；
参照附图2---图4，本发明的发电装置由四部分组成，分别是：
涡轮强流发电机组9，由冷热对流聚合容器91、气流聚合室92、高速气流室93、涡轮机94、回流管95、强流发电机96、调控电机97、传动离合器98组成；所述冷热对流聚合容器91，采用金属框架结构，透明玻璃外形，可设计不同形状，冷热对流聚合容器91底部设置冷空气采风口，顶层设置冷热对流出口，出口内置冷热对流抽风机，出口连接气流聚合室92底部，将冷热空气对流动能21加速输送到聚合室92；所述气流聚合室92，金属圆盘形状，设置在冷热对流聚合容器91顶层，与涡轮机94底部连接；气流聚合室92圆形外围不同方向设置风能喇叭进风口，风能喇叭进风口的里端设置电动进风抽风机，连接高速气流室93；所述气流聚合室92中部设置圆柱形半封闭高速气流室93，高速气流室93底部设置冷热对流抽风机，顶部设置高速气流泵；
空气能活塞发电机组10，包括高温高压液化膨胀泵101，膨胀液102，活塞驱动机103，高速发电机103；
空气能热泵蒸汽发电机组11，包括太阳能吸热组板111，碳纤维热导装置112，热水池113，加热加压泵114，工质封闭循环系统115，蒸汽炉116，蒸汽涡轮机117，蒸汽发电机118；
空气压缩装置12，设置压缩罐121，空压机122，压缩气体输送管123；所述静止空气质能33通过空压机122压缩，形成压缩气体5动能，并在压缩罐121内储存；所述的压缩气体5一方面通过压缩气体输送管123连接涡轮机的高压气流喷嘴，并将其输送进入涡轮室内，另一方面通过压缩气体输送管123输送到空气能活塞发电机组10的高压高温液化膨胀泵101。
本发明分别通过吸收多种自然能1包括太阳能1和空气能2，加上高压气流泵、电控电动机、热泵等辅助动力，保证三种发电方式实施：
首先，涡轮强流发电机组9利用风/光/强流发电，通过以下方式实施：
A.冷热对流聚合容器91吸收太阳光热1，形成容器91内外温差，随着冷气流32的不断补充进入，容器内91热气流上升，产生冷热空气对流动能21；低速风能31，静止空气质能32、冷热空气对流动能21，加上在涡轮机94做功后的涡轮回流42，引导到气流聚合室92内形成聚合气流4，通过高压气流泵加速形成高速气流动能41，通过高速气流室93向上牵引到涡轮室内；
B.吸收静止空气质能32压缩，利用强流喷嘴向涡轮机喷射压缩气体5强流动能；
C.通过调控电机97产生的机械能驱动和加速助动能；
以上多种动能在涡轮室内形成的高速气流动能41速度达到40-70m/s，驱动涡轮机94高速旋转，转化涡轮机械能7带动强流发电机96发电。
其次，空气能活塞发电机组10利用空气能3发电：利用空气压缩机组12吸收静止空气质能32存储，通过高温高压液化膨胀泵101工作，经过高温高压液化膨胀，其容积膨胀数百倍，达到高温400℃、高压20MPa，产生的高温高压气体35通过喷嘴喷射进入活塞驱动机103，驱动活塞机产生活塞机械能71带动高速发电机104发电。
其三，空气能热泵蒸汽发电机组11利用光热/空气能3发电：空气能热泵蒸汽发电机组11利用光热/空气能3发电，通过太阳能吸热组板111和冷热对流聚合容器91吸收太阳能1光热，传导到热水池112；同时，通过吸收空气热能34，加热加压泵系统114通过工质循环装置，将工质液加热超过100℃，通过碳纤维热导装置112，将热水池113的热水6加热，输送到蒸汽炉116形成高温蒸汽动能6驱动蒸汽涡轮机117带动蒸汽发电机118发电；工质循环封闭装置115冷却的工质通过冷热蒸发器向外输送冷气的同时吸收空气热能34，不断循环做功。
在没有太阳能2、风能31的状况下，通过吸收空气能3的静止空气质能33、空气热能34，利用冷热对流聚合容器9余热、空气压缩装置12储存的压缩气体5和储存的蒸汽动能61，作为动能继续维持满负荷发电；在并网用电的低峰期，可将多余发电电能8供应空压机122储存压缩气体5和加热热水6储存蒸汽动能61。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但应该说明，本领域的技术人员可以在所附权利范围之内作出各种变化和修改，只要不出超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.综合利用自然能高效发电方法，其特征在于：大量吸收清洁可再生自然能（1）包括太阳能（2），风能（31）、冷气流（32）、静止空气质能（33）和空气热能（34），通过聚合、压缩、加速和高温液化膨胀，形成三种模式全天候发电：
其一是通过吸收太阳能（2）形成冷热对流，同时吸收空气能（3）包括风能（31）、冷气流（32）和静止空气质能（33），通过聚合、压缩、加速和循环作用，将大量天然不稳定低速动能聚合，在一定容积内形成持续稳定的高速气流动能（41）达到40-70m/s，驱动涡轮强流发电机组（9）发电；由于高速气流动能（41）速度比自然风力增加数倍，强流发电机（96）输出功率呈三次方增加，发电功率增加数十倍，达到全天候大功率稳定发电，简称风/光/强流发电；
其二是吸收静止空气质能（33）压缩储存，通过高温、高压、液化膨胀产生高温高压膨胀气体动能（51）驱动空气能活塞发电机组（11）发电，简称空气能（3）发电；
其三是利用太阳能（2）光热和吸收空气热能（34），通过将水高温气化产生蒸汽动能（61）驱动空气能热泵蒸汽发电机组（12）发电，简称光热/空气能（3）发电；
在没有太阳能（2）、风能（31）的状况下，通过吸收空气能静止空气质能（33）、空气热能（34），利用冷热对流聚合容器（9）余热、空气压缩装置（12）储存的压缩气体（5）和储存的蒸汽动能（61），作为动能继续维持满负荷发电；在并网用电的低峰期，可将多余发电电能（8）供应空压机（122）储存压缩气体（5）和加热热水（6）储存蒸汽动能（61）；
本发明遵循能量守恒定律，所获得的能量大于自身能耗，通过大量吸收清洁可再生自然能（1），即吸收太阳能（2）和空气能（3）加速、压缩和加温膨胀其耗电量，仅为获得发电量的40% ；
本发电装置由四部分组成，分别是：
涡轮发电机组（9），由冷热对流聚合容器（91）、气流聚合室（92）、高速气流室（93）、涡轮机（94）、回流管（95）、强流发电机（96）、调控电机（97）、传动离合器（98）组成；所述冷热对流聚合容器（91），采用金属框架结构，透明玻璃外形，可设计不同形状，冷热对流聚合容器（91）底部设置冷空气采风口，顶层设置冷热对流出口，出口内置冷热对流抽风机，出口连接气流聚合室（92）底部，将冷热空气对流动能（21）加速输送到气流聚合室（92）；所述气流聚合室（92），金属圆盘形状，设置在冷热对流聚合容器（91）顶层，与涡轮机（94）底部连接；气流聚合室（92）圆形外围不同方向设置风能喇叭进风口，风能喇叭进风口的里端设置电动进风抽风机，连接高速气流室（93）；所述气流聚合室（92）中部设置圆柱形半封闭高速气流室（93），高速气流室（93）底部设置冷热对流抽风机，顶部设置高速气流泵；
空气能活塞发电机组（10），包括高温高压液化膨胀泵（101），膨胀液（102）活塞驱动机（103），高速发电机（104）；
空气能热泵蒸汽发电机组（11），包括太阳能吸热组板（111），热水池（112），MHC陶瓷氧化铝或USB碳纤热导装置（113），加热加压泵系统（114），蒸汽炉（115），蒸汽涡轮机（116），蒸汽发电机（117）；
空气压缩装置（12），设置压缩罐（121），空压机（122），压缩气体输送管（123）；所述静止空气质能（33）通过空压机（122）压缩，形成压缩气体（5）动能，并在压缩罐（121）内储存；所述的压缩气体（5）通过压缩气体输送管（123），一方面连接涡轮强流发电机组（9）涡轮机（9）的高压气流喷嘴，并将其输送进入涡轮室内，另一方面输送到空气能活塞发电机组（10）的高压高温液化膨胀泵（101）。
2.根据权利要求1所述的综合利用自然能高效发电方法，其特征在于：涡轮强流发电机组（9）利用风/光/强流发电，通过以下方式实施：
A.通过冷热对流聚合容器（91）吸收太阳光热（1），形成容器（91）内外温差，随着冷气流（32）的不断补充进入，容器内（91）热气流上升，产生冷热空气对流动能（21）；低速风能（31），静止空气质能（32）、冷热空气对流动能（21），加上在涡轮机（94）做功后的涡轮回流（42），引导到气流聚合室（92）内，聚合形成聚合气流（4），通过高压气流泵加速形成高速气流动能（41），通过高速气流室（93）向上牵引到涡轮室内；
B.通过吸收静止空气质能（32）压缩，利用强流喷嘴向涡轮机喷射压缩气体（5）强流动能；
C.通过调控电机(97)产生的机械能驱动和加速助动能；
以上多种动能在涡轮室内形成的高速气流动能(41)速度达到40-70m/s，驱动涡轮机(94)高速旋转，转化涡轮机械能(7)带动强流发电机(96)发电。
3.根据权利要求1所述的综合利用自然能高效发电方法，其特征在于：空气能活塞发电机组（10）利用空气能（3）发电：利用空气压缩机组（12）吸收静止空气质能（32）存储，通过高温高压液化膨胀泵（101）工作，经过高温高压液化膨胀，其容积膨胀数百倍，达到高温400℃、高压20MPa，产生的高温高压气体（35）通过高压喷嘴喷射进入活塞驱动机（103），驱动活塞机产生活塞机械能（71带动高速发电机（104）发电。
4.根据权利要求1所述的综合利用自然能高效发电方法，其特征在于：空气能热泵蒸汽发电机组（11）利用光热/空气能（3）发电，通过太阳能吸热组板（111）和冷热对流聚合容器（91）吸收太阳能（1）光热，传导到热水池（112）；同时，通过吸收空气热能（34），加热加压泵系统（114）通过工质封闭循环装置（115），将工质液加热超过100℃，通过碳纤维热导装置（113），将热水池（112）的热水（6）加热，输送到蒸汽炉（116）形成高温蒸汽动能（6）驱动蒸汽涡轮机117带动蒸汽发电机118发电；工质封闭循环装置（115）冷却的工质通过冷热蒸发器向外输送冷气的同时吸收空气热能（34），不断循环做功。
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Application publication date: 20150715 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |