CN1952389A - 耦合太阳能发电系统 - Google Patents

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Abstract

耦合太阳能发电系统，是充分利用了：1.温差电偶发电的特性。2.地下水的温度与地面大气的温度存在温差。3.每平方米光垂面可获得约1KW太阳能。4.丰富的地下水储存巨大能量。在夏季用太阳能维持温差电偶吸热端较高的温度，用地下水维持温差电偶吸冷端较低的温度。一部分太阳能转变为电能对外做功，另一部分太阳能被储存到地下水中。在冬季用地下水中储存的巨大能量维持温差电偶吸热端较高的温度。用地面较低温度的空气维持温差电偶吸冷端较低的温度，一部分地下水中的能量被转变成电能，另一部分能量被重新转移到地面大气中。

Description

耦合太阳能发电系统
                      技术领域
本发明涉及一种利用太阳能发电的方法。
                      技术背景
180多年前，温差电偶发电现象就已被发现，但其一直没被利用以发电为主，是因为当时材料的优值系数太低所致。现在的优值系数已经达到3.5*10-3/K。因此温差电偶现已被广泛应用于电子制冷产品上。并且由于半导体材料的快速发展，现在温差电偶材料的热效率已达到10％，并且不断在提高。本发明利用耦合太阳能来维持温差电偶芯片两端的温度差，使温差电偶发电真正发挥作用，从而解决世界能源短缺的难题。
                      发明内容
耦合太阳能发电系统是由温差电偶发电芯片、电偶两端的集热器和集冷器、维持集热器端高温度的“热源”和维持集冷器端低温度的“冷源”所组成。
利用温差电偶发电芯片的特性，只要在温差电偶芯片的两端有温差就有电能产生。在夏季，用地下水作温差电偶芯片吸冷端的冷源；用地面环境温度的热空气做温差电偶芯片吸热端的热源；该环境应采取措施最大限度地加大与地下水之间的温度之差和温度的利用效率。此时一部分太阳能通过温差电偶芯片转换成电能对外做功，另一部分通过温差电芯片传递给了吸冷端的地下水，该水因吸收了大量的热能而使水温升高，在把该水通过回灌井循环储存到地下。在冬季，把夏季循环储存到地下的水用泵提到地面作温差电偶芯片吸热端的热源，把通风遮阳环境的冷空气作吸冷端的冷源。地下水中的热能一部分通过温差电偶芯片转换成电能对外做功，另一部分通过温差电偶芯片传递给了吸冷端的环境空气。这就是太阳能通过环境温度与地下水温度耦合发电的原理。
由于在特定地区和特定深度的地下水，其温度无论冬夏几乎是恒定的，而该地区的地面环境气温是变化的，如果根据实际温度需要而选择是否利用太阳能提高(或降低)环境温度，那么地下水的温度与地面采取措施的环境温度之差是永远存在的。因此本发明不受季节和日夜的影响，任何时候都能发电。
本发明的优点是利用容易采集到的太阳能(如蓄热太阳能温室)和大量易得的地下水中的热能直接转变成电能。
本发明的优点是以耦合温度能量为能源，一经启动就只须太阳能工作，零污染排放；无传动部件，使用寿命长；易维护并能产生低成本的电能。
                       附图说明
附图1、耦合太阳能发电系统剖面示意图
附图2、带有保温层的温差发电机5剖面示意图
附图3、发电自动控制原理图
具体实施方式
由附图1所示，地下水由提水井1提出，经保温水管2送入屋顶太阳能蓄热温室3(或通风遮阳室4)，并进入温差发电机5(见图2)中，该水流过集冷器(或集热器)6，把低(高)于地面环境温度的地下水的温度传递给温差电偶芯片7的吸冷端(或吸热端)；同时，由于吸热器(或吸冷器)8已经把环境的温度传递给温差电偶吸热端(或吸冷端)，所以，此时温差电偶芯片两端的温度差就是地下水的温度与环境温度之差。根据温差电偶的特性，温差电偶芯片就产生电能而做功。该地下水由于接收了大量的地面环境温度的热能而升高了温度(该地下水由于做功以及传递温度等损失了热能而降低温度)。为了有效地保护水资源，以及充分利用该水与地下水面之间的势能，把该水再经过回灌井中的独立发电机9发电之后流回到回灌井10中。在这个过程中，由于环境的温度是变化的，冷源与热源需交换使用，所以它发出的电压是变化的，电流方向也是变化的。因此，(见附图3)我们用一个电压自动控制器11和电流方向自动控制器12，控制成适合储存到蓄电池13和输送给组合式三相逆变器14的电能。通过逆变器输出的就是我们正常使用的三相交流电。

Claims (4)

1、耦合太阳能发电系统，是由半导体温差电偶发电芯片、集热器、集冷器、提水井、回灌井中独立发电机、自动控制器、保温输水管道、温差发电机和改善环境温度措施所组成。其特征是利用地下水温度与地面环境温度之差为温差电偶发电芯片提供发电的条件；用地面环境中巨大的太阳能与充分地下水所储存的巨大能量为温差电偶发电芯片提供发电的能量源泉。
2、根据权利要求1所述耦合太阳能发电系统中的温差发电机，其特征是以地下水为能源的集热器(或集冷器)，在保温的密闭循环容器里的地下水中与地面环境的温度形成温差。
3、根据权利要求1所述耦合太阳能发电系统中的改善环境温度措施，其特征是利用太阳能提高环境空气(液体)温度。利用遮阳通风降低环境空气(利用太阳能降低熔点的液体)温度。
4、根据权利要求1所述耦合太阳能发电系统中回灌井中独立发电机，其特征是充分利用大量回灌水的势能而专门设计的发电机。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101836053B (zh) * 2007-05-21 2013-02-27 Gmz能源公司 太阳能热电和太阳能热的热电联产

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Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

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