CN108431519B

CN108431519B - 太阳能风能发电装置及系统

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Publication number: CN108431519B
Application number: CN201580077636.9A
Authority: CN
Inventors: 朱建瑜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2020-05-22
Anticipated expiration: 2035-12-14
Also published as: CN105257488A; CN108431519A; WO2016141504A1

Abstract

一种太阳能风能发电装置及系统，包括任意大小的碟式三柱(5，6，7)、动静双碟(1，2)式风光发电装置及接焦器，接焦器及附属设施可配装为外燃发动机、接焦导热器、水幕高倍光伏光热器、锅炉或二次聚光熔炉，锅炉或二次聚光熔炉与火电厂、热力公司、厂矿使用的熔炉或锅炉对接，可供热、供暖或制冷。接焦器还可配置为水幕光热分离浓缩器，经水幕降温产生蒸汽，通过三次聚焦，可供现代立体种植、照明、供暖或烘烤使用。该系统还可接收空间站能束，进行全方位风窝式星象观测及接收空间信息。

Description

太阳能风能发电装置及系统

技术领域：

本发明属于太阳能聚光风光技术领域，具体涉及一种动静双碟聚光太阳能风能共同发电的装置及系统。

背景技术：

随着科技发展，绿色新能源太阳能、风能已被广泛利用。目前能源需求日益增大，生态环境恶化，太阳能利用已进入高温时代，需要适时调节聚光镜角度跟踪太阳聚光，由于受到装置自重、抵抗风的扭矩、耐候等因素影响，跟踪装置用材多、成本高。

本发明人在实现本发明试验论证过程中发现，现有技术至少存在以下问题：跟踪装置耗材耗能，聚光镜面难以做大；采集能源效率低，设备利用率低，投资成本高的技术问题。

发明内容：

本发明实施例提供的“太阳能风能发电装置及系统”是受《易经》的启发，遵循自然规律，根据几何光学聚光原理研发的新型：“碟式三柱、及“动静双碟式”配合聚光风光发电装置”。该系统利用光能、热能、风能，可并网、离网昼夜发电，进行全方位蜂窝式星象观测及接收空间信息等。与目前技术相同面积的镜场相比，该系统采集热能翻倍，可减少50％投资。

该发明解决了现有聚光太阳能、风能发电系统面临的跟踪装置体积大、聚光镜面面积小、采集能源单一且效率低、投资成本高等技术问题。

技术方案：

为达到上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：该太阳能风能发电装置及系统利用天然盆地、地面、水面、屋面、空间，包括安装口径为1m-1000m或任意大小的“碟式三柱、及动静双碟式聚光风光发电装置”，利用光能、热能、风能，可并网、离网昼夜发电，进行全方位蜂窝式星象观测及接收空间信息等。

所述碟式三柱：包括三柱智控平行环圈旋转、其中一柱还可液压升降调节经纬度跟踪太阳聚光，圈内地面或随之呈弧形下降，能降低装置整体高度。碟式三柱“接焦集热器”固定安装在聚光镜上焦点处。

所述“动静双碟式聚光风光发电装置”：在安装好的固定碟式聚光镜平边环绕轨道之上，安装同幅度月牙碟形旋转跟踪聚光镜，先安装月牙网状塔，并在塔基弧形环下安装三组智控旋转轮，上面挂装聚光镜片时装N块自动卸风还原聚光镜，组成“动静双碟式聚光风光发电装置”，可聚焦天空全方位射入的所有阳光。

在固定碟式聚光镜中心靠近赤道线一边3-5度的位置建立一塔柱，在塔柱对应碟镜中心的位置安装悬空立式旋转中心轴，在中心轴下端的中心横轴点处连接经纬调节杆，在经纬调节杆的末端安装“接焦集热器”(以下简称“接焦器”)在中心轴上安装一横梁拉杆连接月牙碟形聚光镜，在横梁拉杆上安装一智控液压，液压推杆的末端连接“接焦器”智控调节经纬度，跟踪焦点转化热能。同时还可在塔柱顶端安装风能发电机发电。

所述该聚光装置的经纬跟踪“接焦器”及配套附属设施，可根据需求安装多种功能的“接焦器”及配套附属设施。例如：1、安装“外燃发动机发电机组”，汇集外燃发动机降温产生的蒸汽，储存电联升温、回收乏汽余热，统筹二次热能、风能24小时发电。

所述“外燃发动机发电机组”由燃气电加热吸热腔体、冷热气缸、余热气回路，曲轴连杆、动力活塞、配气活塞、冷却产蒸汽、缸体变速箱润滑密封，离合器、发电机及相关配套设施组成。

2、安装“接焦导热器”，使其导热功质与热交换器对接，经汽轮机发电系统，高低温储存器，电联升温、乏汽余热回收，统筹风光热24小时发电。

3、安装“水幕高倍光伏光热”发电系统，在砷化镓电池板外围安装耐高温玻璃或有机玻璃双层碟容器，所产蒸汽经高低温储存器，电联升温供汽轮机发电，统筹光热、光伏、风能24小时发电。

4、安装“聚光锅炉或二次聚光超高温熔炉”，与火电厂、热力公司、工业燃煤锅炉、熔炉匹配对接使用；若在高纬度地区居民或热力公司，夏秋季对接光能制冷避暑，可将大量高温水储存于地下循环保温储存罐，冬季无污染供暖，全年提供高温热水，互补节能增收减排使用热能。

5、安装“水幕光热分离浓缩器”，耐温玻璃或有机玻璃双层碟容器內水循环产蒸汽、碟內安装二次三次聚光镜，三次聚光浓缩光、热分离使用，聚焦千万倍强光，通过光导线传输可供给现代农业工厂化室内外立体种、养殖业使用，调节各层光照、温湿度；可供给大型场馆、室内、地下阳光照明、供暖等；也可统筹风、光、热24小时发电。

该动静双碟聚光太阳能风能发电装置及系统“接焦器”等配套附属设施，稍作调整或替换：即可采用多种方式并网发电、对接地热升温发电、制冷、供暖、烘烤、切割、淡化海水等；和解决草原、海岛、偏远村镇、山庄、沿线汽车充电站等离网发电的问题；安装“微波或激光传输接收转换器”，接收传输转换空间电站能束，安装“蜂窝式馈源”全方位蜂窝式观测太空宇宙星系、接收空间信息等。

与现有技术相比，本发明所提供的上述技术方案具有如下优点：从长远看，受《易经》启发、遵循自然规律而诞生的：“太阳能风能发电装置及系统”：不仅改变了现有太阳能、风能发电，还将带来历史性能源结构变革，对生态环境起到修复作用，该系统使用同样大小的镜场，但能采集热能保守说双倍，降低50％投资成本，减少50％占用面积，适用范围广泛、持续时间长久。

例如，同为直径320m的镜场，塔式热发电最多能布置100m²二维跟踪定日镜400面阵列，或100m²碟式跟踪镜400面阵列，其反射聚光总面积均为40000m²，聚光有效性还得看时间和位置，输出功率为10000kW；而直径为320m的“动静双碟式风光发电装置”，在其固定大碟聚光镜平边环绕轨道之上，安装同幅度月牙碟形旋转跟踪聚光镜，其有效聚光面积为80400m²，输出功率为20100kW，均达到现有技术的双倍效率，再加二次利用热能、风能发电。

经过上述比较，可看出在“双碟式聚光发电系统”中，只需固定安置大口径大面积平行碟镜，小面积旋转月牙碟形聚光镜跟踪太阳，就可聚焦天空全方位射入的所有阳光；在横梁拉杆上安装液压或电推杆，连接“接焦器”调节经纬度，就可实时通过直径为11.7m的焦点采集高达1000多撮氏度的高温能源，实现外燃机、蒸汽机、风光互发电。

该发明应用于：改变太阳能发电和热利用模式，低成本获取太阳辐射能、风能，替代不可再生的石化能源，并网和离网昼夜发电；对接高温熔炉、锅炉，供热、供暖、制冷等；安装：“微波或激光传输接收转换器”接收传输转换空间电站能束；安装“蜂窝式馈源”全方位蜂窝式观测太空宇宙星系、接收空间信息等。

因此本发明提供的“太阳能风能发电装置及系统”，解决了现有聚光太阳能、风能发电系统面临的跟踪装置体积大、聚光镜面面积小、采集能源单一且效率低、投资成本高等技术问题。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图进行简单的介绍，以下描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域人员还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例1所提供的太阳能风能发电装置及系统，双碟聚光外燃发动机发电及蒸汽发电部份剖面图；

图2为本发明的实施例2所提供的太阳能风能发电装置及系统，水幕降温光伏发电及蒸汽发电部分剖面图；

图3为本发明的实施例3所提供的太阳能风能发电装置及系统，二次聚光超高温熔炉、锅炉部分剖面图；

图4为本发明的实施例4所提供的太阳能风能发电装置及系统光，水幕降温三次聚光，光、热分离使用部分剖面图。

下面将结合本发明实施例中的附图，对于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的一部分实施例，而且不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，在本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的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。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，本发明实施例所提供的太阳能风能发电装置及系统，利用天然盆地、地面、水面、屋面或空间，安装口径为1m-1000m或任意大小的“碟式三柱、及动静双碟式风光发电装置”。如安装口径100m双碟式聚光风光发电系统：在其固定碟式聚光镜1平边之上安装同幅度月牙碟形旋转跟踪聚光镜2，先安装月牙网状塔10，并在塔基下安装三组智控旋转轮11，挂装月牙聚光镜面时，留N块自动卸风还原聚光板，组装成“动静双碟”联合聚光发电系统。

在固定碟式聚光镜中心靠近赤道线3-5度的位置立一塔柱3，在塔柱顶端或安装风能发电机12，在塔柱对应碟镜中心的位置安装悬空立式可旋转中心轴4，在中心轴下端的中心横轴点16处连接经纬调节杆5，在经纬调节杆的末端安装“外燃发动机”18，在中心轴上17安装一横梁拉杆以连接中心轴和月牙碟形聚光镜2，在横梁拉杆6上安装一智控液压推杆7，液压推杆的末端连接“外燃发动机发电机组”23，智能调节经纬度，跟踪焦点发电、及输送蒸汽，汇集各台外燃发动机冷气缸降温产生的蒸汽，储存电联升温供给汽轮机夜间发电。

或安装“接焦导热器”、导热功质经过热交换器、高低温储存器、蒸汽轮机发电系统连接，利用太阳聚光热能、蒸汽、风能统筹24小时发电。其聚光面积为7850m²，焦点直径为3.65m，温度在781℃-1881℃之间，输出功率为1961kW。

所述“外燃发动机发电机组”由燃气电加热吸热腔体18、冷热气缸19、余热回路，曲轴连杆、动力活塞、配气活塞、冷却产蒸汽、缸体变速箱润滑密封，离合器、发电机20及相关配套设施组成。

该发明应用于：改变太阳能发电和利用模式，低成本获取大自然持续免费提供的太阳辐射能、风能，替代不可再生的石化能源，并网和离网24小时发电，对接高温熔炉、锅炉、供热、供暖、制冷、烘烤、切割、多层光照、海水淡化等；安装“微波或激光传输接收转换器”接收传输转换空间电站能束；安装“蜂窝式馈源”全方位蜂窝式观测太空宇宙星系，接收空间信息等。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，其不同点在于如图2所示，所述“接焦器”，安装“水幕高倍光伏光热”发电，直径3.65m的砷化镓电池板18，在电池板外围安装直径4.75m的耐高温玻璃或有机玻璃双层碟式水幕降温产热器19，配装供水、输汽、输电线路，蒸汽经高低温储存器，电联升温供汽轮机发电，统筹高倍光伏、热能、风能互补24小时发电。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，其不同点在于如图3所示，所述“接焦器”，安装：“锅炉或二次聚光熔炉20”，二次聚光镜18口径为3.65m，二次聚光焦点直径为0.12566m，可聚焦41万倍：安装19熔炉液压推杆，调节熔炉与焦点间距以达到所需要的温度；安装聚光超高温熔炉、锅炉与火电厂、热力公司、工业燃煤锅炉、熔炉匹配对接，互补节能增收减排使用热能。

若在高纬度地区居民或热力公司，可对接聚光热能：夏秋季制冷避暑、将大量高温热水储存于地下循环保温储存罐，冬季无污染供热供暖，利用自然资源调节冷暖。

实施例4：

本实施例与实施例1基本相同，其不同点在于如图4所示，所述“接焦器”，安装“水幕光热分离浓缩器”，二次聚光镜18直径为3.8m，外围安装直径为4.75m的耐高温有机玻璃双层碟容器20，经过水幕降温产生蒸汽，二次焦点直径为0.13m，再安装直径为0.25m的三次聚光镜19，三次焦点21直径为0.015m，聚焦2950万倍，使太阳光能和热能彻底分离浓缩，通过导线传输供给现代农业立体种植业养殖业使用，供给大型场馆、室内、地下阳光照明、供暖等，彻底改变种植模式，可进行全方位蜂窝式星象观测及接收空间信息等。

实施例5：

本实施例提供的太阳能风光发电系统，包括多个上述实施例1-4中任意一项太阳能风能发电装置，所述多个上述太阳能风能发电系统。

包括任意大小的“碟式三柱、及动静双碟式风光发电装置”，可根据需求安装各种用途的“接焦器”及附属设施。包括安装“外燃发动机发电机组”发电装置；“水幕光热分离浓缩器”等。

以上所述，仅为本发明的部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明连续揭露公布的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.太阳能风能发电装置及系统，其特征在于：利用天然盆地、地面屋面、水面、空间安装固定碟口径1m-1000m的动静双碟式风光发电装置、和安装碟式三柱二维跟踪聚光系统，碟型圈内地面可呈弧形下降；在动静双碟的固定碟平边环绕轨道上，安装同幅度的月牙碟形网状塔、塔基下安装三组智控旋转轮，上面挂装镜面留N块自动卸风还原聚光板；在固定碟镜中心靠近赤道5度的位置安装塔柱，塔柱顶安装风能发电机；在塔柱上对应碟镜中心的位置安装悬空立式旋转中心轴，在中心轴上边安装横梁、横梁上安装智控推杆连接接焦器、中轴点连接经纬调节杆，在经纬杆端安装不同用途的多种接焦器、及附属设施，接焦转化能源、及观测星系。

2.根据权利要求1所述的太阳能风能发电装置及系统，其特征在于：碟式三柱二维跟踪聚光系统，包括三柱智控平行环圈旋转经度跟踪、其中一柱可液压升降调节纬度跟踪太阳聚光；碟式三柱的接焦器，固定安装在聚光镜上焦点处。

3.根据权利要求1所述的太阳能风能发电装置及系统，其特征在于经纬杆端安装：外燃发动机发电机组发电，汇集外燃发动机降温所产蒸汽储存电联升温、统筹二次热能、风能昼夜多能发电。

4.根据权利要求3所述的太阳能风能发电装置及系统，其特征在于：外燃发动机发电机组，由燃气电加热吸热腔体、冷热气缸、余热回路，曲轴连杆、动力活塞、配气活塞、冷却产蒸汽系统、缸体变速箱润滑密封，离合器、发电机及相关配套设施组成。

5.根据权利要求1所述的太阳能风能发电装置及系统，其特征在于经纬杆端安装：接焦导热器，使其导热功质与热交换器对接、经高低温储存器，电联升温供汽轮机发电，乏汽余热回收，统筹风、光热昼夜发电。

6.根据权利要求1所述的太阳能风能发电装置及系统，其特征在于经纬杆端安装：聚光锅炉或二次聚光熔炉，与火电厂、热力公司、工业燃煤锅炉熔炉对接使用；高纬地区居民或热力公司，夏秋季对接光能制冷避暑，可将大量高温热水储存于地下保温储存罐，冬季供暖使用；可供烘烤、光束切割、海水淡化；统筹热能、风光热昼夜发电。

7.根据权利要求1所述的太阳能风能发电装置及系统，其特征在于经纬杆端安装：水幕高倍光伏光热发电系统，在砷化镓电池板外围装耐高温玻璃或有机玻璃双层碟容器，蒸汽经高低温储存器，电联升温供汽轮机发电，统筹光热、光伏、风能昼夜发电。

8.根据权利要求1所述的太阳能风能发电装置及系统，其特征在于经纬杆端安装：水幕光热分离浓缩器，耐温玻璃双层碟容器內供水产蒸汽、碟內安装二次三次聚光镜，达到降温、产蒸汽、三次聚光的效果，光热分离浓缩使用，聚焦千万倍强光，通过导线传输供给现代农业立体种植及大型场馆、室内、地下阳光照明、供暖及风、光、热发电。

9.根据权利要求1所述的太阳能风能发电装置及系统，其特征在于经纬杆端安装：微波及激光传输接收转换器，接收传输转换空间电站能束；安装蜂窝式馈源，全方位蜂窝式观测太空宇宙星系、及接收空间信息。

10.聚光太阳能风能发电装置及系统：包含权利要求1-9任一项技术特征；可安装任意大小的动静双碟式风光发电装置、和碟式三柱二维跟踪聚光系统；经纬杆端安装：外燃发动机、接焦导热器、聚光锅炉二次聚光熔炉、水幕光热分离浓缩器、微波激光传输接收转换器，安装蜂窝式馈源、全方位蜂窝式观测太空宇宙星系、及接收空间信息。