CN105673330A - 一种以风能和太阳能为动力来源的发电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以风能和太阳能为动力来源的发电方法，依序包括利用太阳能发电过程、风能抽水过程、水力发电过程。采用轴流式压缩机增压后的空气，送入太阳能聚热装置的腔体式接收器吸收热量，产生的高温空气驱动高温空气涡轮机，拖动发电机发电，从而将太阳能转换为电能，高温空气涡轮机排出的空气通过风机转成风能；环境中的风能还能与高温空气涡轮机排出的空气共同通过该风机转换成机械转动能，利用机械转动能带动水泵动作，将低海拔的水库的水抽送到高海拔的水库中；将高海拔的水库的水通过水道回流回低海拔的水库中并利用在水道上的水力发电装置将水的重力势能转换成电能。本发明发电效率高，运行调节灵活方便，确保安全运行。

Description

一种以风能和太阳能为动力来源的发电方法

技术领域

本发明涉及能源技术领域，具体是一种以风能和太阳能为动力来源的发电方法。

背景技术

再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等。它们在自然界可以循环再生。经过多年的发展，我国可再生能源的开发利用已取得了很大进展。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×10^9MW，其中可利用的风能为2×10^7MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。国家能源局2015年9月21日发布数据显示，到2015年7月底，纳入海上风电开发建设方案的项目已建成投产2个、装机容量6.1万千瓦，核准在建9个、装机容量170.2万千瓦，核准待建6个，装机容量154万千瓦。这与2014年末国家能源局《全国海上风电开发建设方案(2014-2016)》规划的总装机容量1053万千瓦的44个项目相距甚远。为此，国家能源局要求，进一步做好海上风电开发建设工作，加快推动风电发展。太阳能发电主要分为太阳能光伏发电和太阳能热能发电两种，2011年全球新增太阳能发电装机容量约2800万千瓦。累计装机容量达6900万千瓦，当年全球太阳能产值为930亿美元。欧盟在太阳能发电方面居于领先地位，但美国和中国的发展势头迅猛。2015年3月美国太阳能产业协会和GTM市场调研公司共同发布的报告预计，到2016年美国占全球太阳能板市场的份额将由2011年7％提升至15％。届时，美国与中国可能将成为全球两大领先的太阳能市场。

尽管我国可再生能源产业发展取得了很大进展，但与发达国家相比还有很大的差距，还远远不能适应我国能源发展战略的要求。可再生能源发展缓慢客观上是风力发电、太阳能发电的成本难以与化石能源去竞争，但从国外的经验来看，关键是促进可再生能源发展的政策力度不够所至。现有的太阳能发电装置复杂，且环境发生变化时，发电效果差。风能发电方法是直接通过风机、发电机将风能转换成电能，然后通过蓄电池储存起来或者通过电处理装置处理成可并网的电后供应到电网上。此种方法由于风的风速、大小是变化不定的，导致电能的质量是非常之不稳定，将这些质量不稳定的电能转换成质量稳定的电能需要投入结构复杂的变电设备，而且技术上也不容易满足上述的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种质量稳定、安全运行、灵活性操作的以风能和太阳能为动力来源的发电方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种以风能和太阳能为动力来源的发电方法，依序包括利用太阳能发电过程、风能抽水过程、水力发电过程，具体步骤如下：

1)利用太阳能发电过程：采用轴流式压缩机增压后的空气，送入太阳能聚热装置的腔体式接收器吸收热量，产生的高温空气驱动高温空气涡轮机，拖动发电机发电，从而将太阳能转换为电能，高温空气涡轮机排出的空气通过风机转成风能；

2)风能抽水过程：环境中的风能还能与高温空气涡轮机排出的空气共同通过该风机转换成机械转动能，利用机械转动能带动水泵动作，将低海拔的水库的水抽送到高海拔的水库中；

3)水力发电过程：将高海拔的水库的水通过水道回流回低海拔的水库中并利用在水道上的水力发电装置将水的重力势能转换成电能。

作为本发明进一步的方案：将低海拔的水库的水抽送到高海拔的水库的过程是由三级以上抽送过程构成。

作为本发明进一步的方案：太阳能聚热装置上还包括高温蓄热器与低温蓄热器；在太阳辐射能量不足时，轴流式压缩机增压后的压缩空气，经低温蓄热器、高温蓄热器加热后，产生的高温空气，驱动高温空气涡轮机拖动发电机发电。

作为本发明进一步的方案：水泵采用轴流泵。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明使得太阳能热发电的效率高，运行调节灵活方便，无需配备传统燃气-蒸汽联合循环发电机组中的冷凝器，机组的公用工程用水量有较大幅度的降低，设备大为简化。将高温空气涡轮机排出的空气与质量不稳定的风能转换而成的机械能转换成质量稳定的水的势能，使水力发电所产生的电能的质量稳定，以方便人们的使用。本发明的自保能力强，当太阳能与风能都比较弱的情况下，还能通过调节运行方式，确保安全运行，增强了安全操作的灵活性。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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。

实施例1

本发明实施例中，一种以风能和太阳能为动力来源的发电方法，依序包括利用太阳能发电过程、风能抽水过程、水力发电过程。具体步骤如下：

利用太阳能发电过程：采用轴流式压缩机增压后的空气，送入太阳能聚热装置的腔体式接收器吸收热量，产生的高温空气驱动高温空气涡轮机，拖动发电机发电，从而将太阳能转换为电能，高温空气涡轮机排出的空气通过风机转成风能。其中，轴流式压缩机是属于一种大型的空气压缩机，最大的功率可以达到150000KW，排气量是20000m³每分钟，它的压缩机能效比可以达到90％左右，比离心机要节能一些。它是由3大部分组成，一是以转轴为主体的可以旋转的部分简称转子，二是以机壳和装在机壳上的静止部件为主体的简称定子(静子)，三是壳体、密封体、轴承箱、调节机构、联轴器、底座和控制保护等组成。轴流式压缩机的静叶可调机构和带动该机构的中间气缸，机壳是标准化的同一种型号不同级数的机壳，进排气缸是一样的，不同级数机身长度的改变组合木模来实现，当级数不用时，除轴向长度不同外，其它所有结构都一样。主轴都是为镍铬合金钢，叶片材料为铬不锈钢，静叶内缸结构尺寸、轴封、密封、联轴器级轴流式压缩机的附属设备、润滑油系统、控制系统、保护系统都是非常智能型的。前6级的反动为70％，以后几级的反动向为百分之100。工作原理都是依赖叶片对气体做功，并先使气体的流动速度得以极大提高，然后再将动能转变为压力能。透平式压缩机的含义是指它们都具有高速旋转的叶片。“透平”是英文“TURBINE”的译音，其中文含义为：“叶片式机械”，对于这一英文单词，全世界不管哪种语言，都采用音译的方法，所以“透平式压缩机”的意义也就是叶片式的压缩机械。与离心式压缩机相比，由于气体在压缩机中的流动，不是沿半径方向，而是沿轴向，所以轴流式压缩机的最大特点在于：单位面积的气体通流能力大，在相同加工气体量的前提条件下，径向尺寸小，特别适用于要求大流量的场合。另外，轴流式压缩机还具有结构简单、运行维护方便等优点。

太阳能聚热装置上还包括高温蓄热器与低温蓄热器；在太阳辐射能量不足时，轴流式压缩机增压后的压缩空气，经低温蓄热器、高温蓄热器加热后，产生的高温空气，驱动高温空气涡轮机拖动发电机发电。所述的高温蓄热器中包含六水氯化钙、三水醋酸钠，或者Li₂O与Al₂O₃、TiO₂的混合材料。六水氯化钙、三水醋酸钠是利用物质在相变(如凝固/熔化、凝结/汽化、固化/升华等)过程发生的相变热来进行热量的储存和利用。具有蓄热密度较高(一般都可以达到200kJ/kg以上)，蓄、放热过程近似等温，过程容易控制等优点。Li₂O与Al₂O₃、TiO₂的混合材料是一种显热蓄热材料，显热蓄热材料是利用物质本身温度的变化过程来进行热量的储存，由于可采用直接接触式换热,或者流体本身就是蓄热介质，因而蓄、放热过程相对比较简单，可从自然界直接获得，价廉易得。

风能抽水过程：环境中的风能与高温空气涡轮机排出的空气均通过风机转换成机械转动能，利用机械转动能带动水泵动作，将低海拔的水库的水抽送到高海拔的水库中。水力发电系(Hydroelectricpower)利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含势能转换成水轮机之动能，再借水轮机为原动力，推动发电机产生电能。水力发电的基本原理是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的势能转为水轮的机械能，再以机械能驱动发电机，从而得到电力。将低海拔的水库的水抽送到高海拔的水库的过程是由三级以上逐级抽送的过程构成，以此来保证水力发电的实现。水力发电过程：将高海拔的水库的水通过水道回流回低海拔的水库中并利用在水道上的水力发电装置将水的势能转换成电能。水泵采用轴流泵，轴流泵是靠旋轮叶轮的叶片对液体产生的作用力使液体沿轴线方向输送的泵，是轴向进，轴向出，具有流量大等优点。采用该型轴流泵是解决水位涨落大的沿江、湖泊地区建泵站来防洪的最彻底的办法，且省去机泵间的长轴和中间轴承，使机组运行更为可靠。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种以风能和太阳能为动力来源的发电方法，其特征在于，依序包括利用太阳能发电过程、风能抽水过程、水力发电过程，具体步骤如下：

1)利用太阳能发电过程：采用轴流式压缩机增压后的空气，送入太阳能聚热装置的腔体式接收器吸收热量，产生的高温空气驱动高温空气涡轮机，拖动发电机发电，从而将太阳能转换为电能，高温空气涡轮机排出的空气通过风机转成风能；

2)风能抽水过程：环境中的风能还能与高温空气涡轮机排出的空气共同通过该风机转换成机械转动能，利用机械转动能带动水泵动作，将低海拔的水库的水抽送到高海拔的水库中；

3)水力发电过程：将高海拔的水库的水通过水道回流回低海拔的水库中并利用在水道上的水力发电装置将水的重力势能转换成电能。

2.根据权利要求1所述的以风能和太阳能为动力来源的发电方法，其特征在于，将低海拔的水库的水抽送到高海拔的水库的过程是由三级以上抽送过程构成。

3.根据权利要求1所述的以风能和太阳能为动力来源的发电方法，其特征在于，太阳能聚热装置上还包括高温蓄热器与低温蓄热器；在太阳辐射能量不足时，轴流式压缩机增压后的压缩空气，经低温蓄热器、高温蓄热器加热后，产生的高温空气，驱动高温空气涡轮机拖动发电机发电。

4.根据权利要求1所述的以风能和太阳能为动力来源的发电方法，其特征在于，水泵采用轴流泵。