CN104852673A - 伞梯组合高空太阳能发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种伞梯组合高空太阳能发电系统，包括与地面成一角度的轨道绳和固定于轨道绳上的若干太阳能发电组；太阳能发电组包括从下至上依次固定连接在轨道绳上的滑筒、下挡块、上挡块和升降伞，升降伞伞形边缘与滑筒之间连接若干细绳且顶部中心套接在轨道绳上，升降伞表面上设置有一层太阳能薄膜，太阳能薄膜连接有太阳能储能装置。本发明在升降伞伞面上铺设太阳能薄膜并通过轨道绳将其升入高空进行太阳能采集发电，避免受到天气等因素影响，整个发电系统设置于高空中，基本不占用地面空间且光照更加强烈，能量转换率更高，同时还可以进行高空风能采集。采用上控制箱、下控制箱对升降伞的协同作用来控制升降伞的空中开合，方便回收及转移。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其是涉及一种高空太阳能发电系统。
背景技术
现今社会对能源的需求与日俱增，传统的能源行业在生产能源的同时也带来了大量的污染，为此新能源技术领域越来越受到人们的重视，太阳能和作为新能源领域的翘楚，也取得了长足的发展。
太阳能具备蕴藏量大且无污染等特点，现有的太阳能采集通常在地面上进行且需要铺设大面积的太阳能电池板，占用大量空间选址比较困难且能量转换效率较低，导致太阳能发电成本较高。而且太阳能采集容易受到天气因素的影响，如阴天或者雨天则完全无法进行发电作业，使得现有的太阳能的应用受到了大大的限制。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种伞梯组合高空太阳能发电系统，本发明采用如下技术方案实现：
一种伞梯组合高空太阳能发电系统，包括：
与地面成一角度的轨道绳和固定于轨道绳上的若干太阳能发电组；
太阳能发电组包括从下至上依次固定连接在轨道绳上的滑筒、下挡块、上挡块和升降伞，升降伞伞形边缘与滑筒之间连接若干细绳且顶部中心套接在轨道绳上，升降伞表面上设置有一层太阳能薄膜，太阳能薄膜连接有太阳能储能装置。
在一个优选实施例中，还包括位于下挡块下方套接于轨道绳上的下控制箱，在下控制箱与下挡块之间的轨道绳上设置滑筒，且下控制箱通过至少一根伞控制绳与滑筒连接，伞控制绳由下控制箱控制伸长量变化；
套接在轨道绳上、且与升降伞的顶部连接的上控制箱，上控制箱与设置在下挡块和上挡块之间的链条啮合传动；
当下控制箱到达相对地面的工作下限位置时，发出第一提示信号使下控制箱收短伞控制绳，使升降伞在风力作用下开伞；
当下控制箱到达相对地面的工作上限位置时，发出第二提示信号使下控制箱释放伞控制绳，且使上控制箱沿链条下行，带动升降伞的顶部下行移动而使升降伞收拢。
在一个优选实施例中，下控制箱包括：
用于控制伞控制绳的伸长量变化的卷扬机，伞控制绳的其中一末端缠绕在卷扬机的卷筒上；
用于驱动卷扬机转动的下控制电机；
用于检测下控制箱到达工作下限位置和工作上限位置时分别发出第一提示信号和第二提示信号的位置检测器。
在一个优选实施例中，位置检测器包括：用于接收GPS信号的GPS信号接收器；用于根据GPS信号分析下控制箱的位置信息，并当下控制箱达到工作下限位置或工作上限位置时，分别发出第一提示信号或第二提示信号的控制器。
在一个优选实施例中，上控制箱包括：与链条啮合传动的齿盘；驱动齿盘的上控制电机。
在一个优选实施例中，链条为平行设置的2根，且上控制箱中的齿盘啮合在2根链条之间。
在一个优选实施例中，伞控制绳为2条，且2条伞控制绳对称设置在轨道绳的两侧。
在一个优选实施例中，所述伞梯组合高空太阳能发电系统还包括：设置在地面的中央控制系统，用于根据下控制箱发出的第一提示信号或第二提示信号控制上控制箱和下控制箱。
在一个优选实施例中，轨道绳的上末端连接设置拉环。
在一个优选实施例中，轨道绳的上末端和下末端分别连接设置拉环。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
在本发明提出的伞梯组合高空太阳能发电系统中，在升降伞伞面上铺设太阳能薄膜并通过轨道绳将其升入高空进行太阳能采集发电，避免受到天气等因素影响，整个发电系统设置于高空中，基本不占用地面空间且光照更加强烈，能量转换率更高，同时还可以进行高空风能采集。采用上控制箱、下控制箱对升降伞的协同作用来控制升降伞的空中开合，控制效果更好，使升降伞工作时在空中的开合更稳定，方便回收及转移。
附图说明
图1是本发明升降伞在打开状态下的结构示意图；
图2是图1中上控制箱的结构示意图；
图3是图1中下控制箱的结构示意图；
图4是本发明升降伞在收伞状态下的结构示意图；
图5是本发明升降伞在收伞完毕状态下的结构示意图；
图6是本发明优选实施例结构示意图。
图7是本发明升降伞结构示意图
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有太阳能转换设备都是设置在地面，占地面积大，选址困难，且由于地面尘埃等污染大导致太阳能发电效率低，本发明提出一种伞梯组合高空太阳能发电系统。
如图1、图6、图7所示，本发明提出的伞梯组合高空太阳能发电系统包括：工作时与地面成一角度设置的轨道绳1以及固定连接于轨道绳1上的若干太阳能发电组；太阳能发电组包括从下至上依次连接在轨道绳1上的下控制箱2、滑筒3、下挡块4、升降伞5和上挡块6，升降伞5的顶部中心套接在轨道绳1上，升降伞5的表面上贴覆有太阳能薄膜51，同时太阳能薄膜51连接有太阳能传输装置，既可以使用太阳能薄膜电池直接贴覆，也可以使用线缆将太阳能薄膜连接设置于地面或者轨道绳上的储能电池；连接在升降伞5的伞形边缘与滑筒3之间的若干细绳7；位于升降伞5顶部中心与升降伞5连接并套接在轨道绳1上的上控制箱8；至少一根连接在下控制箱2与滑筒3之间，且由下控制箱2控制其伸长量变化的伞控制绳9。
所述下控制箱2、下挡块4和上挡块6固定连接在轨道绳1上，滑筒3套接在轨道绳1上可沿着轨道绳1滑动，下挡块4和上挡块6之间连接有至少一根链条10，所述链条10穿过上控制箱8并与上控制箱8啮合。
如图2所示，上控制箱8包括：上箱体80；设置在箱体80中的上控制电机81；由上控制电机81驱动的齿盘82，且齿盘82与链条10啮合传动。上控制箱8中的上控制电机81驱动齿盘82转动，齿盘82与链条10传动，带动上控制箱8沿着轨道绳1上下运动。
如图3所示，下控制箱2包括：固定在轨道绳1上的下箱体20；设置在下箱体20中的下控制电机21；设置在下箱体20中，且由下控制电机21驱动的卷扬机22，伞控制绳9的一末端缠绕在卷扬机22的卷筒上，另一末端连接滑筒3，由卷扬机22控制伞控制绳9的伸长量变化；设置在下箱体20中，用于检测下控制箱2到达工作下限位置或工作上限位置的位置检测器23。
在一个优选实施例中，位置检测器23包括GPS信号接收器和控制器。GPS信号接收器从卫星接收GPS信号，由控制器分析GPS信号获取下控制箱2的位置信息，并根据下控制箱2的位置信息是否达到工作下限位置或工作上限位置时，分别发出第一提示信号或第二提示信号，根据第一提示信号或第二提示信号控制下控制电机21、上控制电机81的工作状态。
在工作状态，当下控制箱2到达相对地面的工作下限位置时，下控制箱2中的位置检测器23发出第一提示信号，由第一提示信号控制启动下控制电机21，卷扬机22在下控制电机21的驱动下控制将伞控制绳9收短；同时，滑筒3牵引升降伞5边沿的细绳7向下展开，升降伞5受细绳7的拉力逐渐展开；且升降伞5在细绳7的牵引下受风面积增大，在风力作用下，升降伞5向上打开带动上控制箱8沿着链条10往上挡块6方向移动，卷扬机22收绳完毕后，升降伞5完全打开，如图1所示。此时，升降伞5在风力作用下上行时，下控制箱2锁紧卷扬机22使之与滑筒3之间保持相对静止状态。
在风力作用下，完全打开的升降伞5受风面积很大，升降伞5向上产生巨大拉力，上控制箱8与轨道绳1之间位置保持相对稳定；而升降伞5向上拉力依次通过细绳7、滑筒3使伞控制绳9受到向上拉力，带动下控制箱2上行，由下控制箱2的下箱体20带动轨道绳1同速上行运动。
当升降伞5上升到工作上限位置时，轨道绳1上设置的多个升降伞5全部打开，升降伞5在空中保持打开状态时，升降伞5的表面上贴覆的太阳能薄膜51在空中受太阳光照射实现太阳能采集，通过与太阳能薄膜51连接的太阳能传输装置将能量存储于储能电池中。
同时，本发明还可以在需要改变发电地址，或在空中部分需要维修时，将空中系统迅速回收至地面。
如图示4所示，当下控制箱2到达相对地面的工作上限位置时，通过下控制箱2中的位置检测器23发出第二提示信号，由第二提示信号控制启动下控制电机21，卷扬机22在下控制电机21的驱动下控制释放伞控制绳9，使伞控制绳9变长；滑筒3因为风力和惯性的作用带动伞控制绳9继续沿着轨道绳1往下挡块4方向上行移动；同时，由第二提示信号控制启动上控制箱8中的上控制电机81，由上控制电机81驱动齿盘82转动，齿盘82与链条10啮合传动，上控制箱8带动升降伞5的顶部沿着轨道绳1朝下挡块4方向移动；随着动升降伞5的顶部、下部同时朝下挡块4的方向移动，升降伞5逐渐收拢。
如图5所示，当滑筒3上升到达下挡块4处，此时上控制箱8也到达接近下挡块4处，下控制箱2中的位置检测器23发出表示升降伞5已完全收伞的收伞完毕信号，根据收伞完毕信号控制下控制箱2中的卷扬机22锁紧、控制上控制箱8中的上控制电机81停止转动，升降伞5收伞完毕，使收拢后的升降伞5受风面积远小于打开的升降伞5的面积。
如图6所示，将本发明应用于高空太阳能能转换系统中，可使空中部分稳定控制，将本发明的伞型太阳能转换控制系统的轨道绳1的上末端或上下两末端设置拉环11，并将多个本发明串联起来在工作时形成的合力可实现高空太阳能的大功率能量转换。
作为优选，图6所示链条10为2根，所述伞控制绳9为2条对称布置在轨道绳1两侧。所述链条10分别与所述齿盘82左右两侧啮合。2根链条10、2根伞控制绳9分别对称分布使运行时受力均匀，空中部分控制更平稳。工作时，本发明的伞型太阳能转换控制系统依据上述开合原理沿着轨道绳1上下循环运动。
另外，所述链条10可用齿条代替，相应的齿盘82用齿轮代替，也能完成本发明需要的传动效果。
在另一个优选实施例中，下控制箱2中的位置检测器23发出的第一提示信号、第二提示信号和收伞完毕信号均传送给位于地面的中央控制系统，由中央控制系统根据第一提示信号、第二提示信号或收伞完毕信号，发出控制信号分别控制下控制电机21和上控制电机81的工作状态。因此，通过下控制箱2中的位置检测器23中的GPS信号接收器实现利用GPS信号的高度测量，中央控制系统会根据风速、高度，决定升降伞5何时收合、打开或改变升降伞5迎风面积，通过无线通信分别向下控制箱2、上控制箱8发出控制命令。
综上，本发明采用上控制箱8和下控制箱2对升降伞5的协同作用来控制升降伞5的空中开合，控制效果更好，使升降伞5在工作时在空中的开合更稳定，在需要改变发电地址，或在空中部分需要维修时，将空中系统迅速回收至地面。且采用链条10或齿轮传动，有效防止升降伞5在空中开合时绳具过多而出现缠绕现象。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种伞梯组合高空太阳能发电系统，其特征在于，包括：
与地面成一角度的轨道绳和固定于轨道绳上的若干太阳能发电组；
太阳能发电组包括从下至上依次固定连接在轨道绳上的滑筒、下挡块、上挡块和升降伞，升降伞伞形边缘与滑筒之间连接若干细绳且顶部中心套接在轨道绳上，升降伞表面上设置有一层太阳能薄膜，太阳能薄膜连接有太阳能储能装置。
2.根据权利要求1所述的一种伞梯组合高空太阳能发电系统，其特征在于：
还包括位于下挡块下方套接于轨道绳上的下控制箱，在下控制箱与下挡块之间的轨道绳上设置滑筒，且下控制箱通过至少一根伞控制绳与滑筒连接，伞控制绳由下控制箱控制伸长量变化；
套接在轨道绳上、且与升降伞的顶部连接的上控制箱，上控制箱与设置在下挡块和上挡块之间的链条啮合传动；
当下控制箱到达相对地面的工作下限位置时，发出第一提示信号使下控制箱收短伞控制绳，使升降伞在风力作用下开伞；
当下控制箱到达相对地面的工作上限位置时，发出第二提示信号使下控制箱释放伞控制绳，且使上控制箱沿链条下行，带动升降伞的顶部下行移动而使升降伞收拢。
3.根据权利要求2所述伞梯组合高空太阳能发电系统，其特征在于，下控制箱包括：
用于控制伞控制绳的伸长量变化的卷扬机，伞控制绳的其中一末端缠绕在卷扬机的卷筒上；
用于驱动卷扬机转动的下控制电机；
用于检测下控制箱到达工作下限位置和工作上限位置时分别发出第一提示信号和第二提示信号的位置检测器。
4.根据权利要求3所述伞梯组合高空太阳能发电系统，其特征在于，位置检测器包括：
用于接收GPS信号的GPS信号接收器；
用于根据GPS信号分析下控制箱的位置信息，并当下控制箱达到工作下限位置或工作上限位置时，分别发出第一提示信号或第二提示信号的控制器。
5.根据权利要求2所述伞梯组合高空太阳能发电系统，其特征在于，上控制箱包括：
与链条啮合传动的齿盘；
驱动齿盘的上控制电机。
6.根据权利要求5所述伞梯组合高空太阳能发电系统，其特征在于，链条为平行设置的2根，且上控制箱中的齿盘啮合在2根链条之间。
7.根据权利要求2所述伞梯组合高空太阳能发电系统，其特征在于，伞控制绳为2条，且2条伞控制绳对称设置在轨道绳的两侧。
8.根据权利要求2所述伞梯组合高空太阳能发电系统，其特征在于，所述装置还包括：设置在地面的中央控制系统，用于根据下控制箱发出的第一提示信号或第二提示信号控制上控制箱和下控制箱。
9.根据权利要求2所述伞梯组合高空太阳能发电系统，其特征在于，轨道绳的上末端连接设置拉环。
10.根据权利要求2所述伞梯组合高空太阳能发电系统，其特征在于，轨道绳的上末端和下末端分别连接设置拉环。
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