CN201830181U - 悬浮式太阳能发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种悬浮式太阳能发电装置，包括由绳索连接到地面的浮力舱，浮力舱的上表面设置有光伏电池板，光伏电池板连接有电能传送电缆，浮力舱包括多个透光室和多个充有氦气的充气室，光伏电池板设置在充气室上表面，透光室上表面设置有透光层。本实用新型具有多个气室，且对各个气室内的压力都进行监测，安全性极高，还具有透光功能，不会影响发电装置下方区域的采光，且当气室内的压力发生变化时，易于准确及时补充新的气体，还充分利用了高空中的各种资源，提高了设备的使用效率。

Description

悬浮式太阳能发电装置

技术领域

本实用新型属于利用太阳能发电的技术领域，尤其涉及一种悬浮式太阳能发电装置。

背景技术

太阳能作为取之不尽用之不竭的环保洁净新能源越来越受到人们的重视，世界各国都在大力发展太阳能的研究开发和利用技术，由太阳能替代矿物能源生产电能。但目前的太阳能发电技术还存在着许多问题，其中最重要的一个问题是需要大量土地资源，而目前我国土地相对比较紧缺，无法满足太阳能开发所需的土地需求，其次是虽然太阳能光伏电池从制造应用技术方面己趋于成熟，但只能在小型装置上应用，在阴天或雨天不能发电，还需考虑解决排水问题，以避免光伏电池的短路，无法实现发电的商业化运作和大规模的发展，使太阳能不能有效地缓解目前日趋紧张的电能需求。

为了解决上述问题，中国专利号“200820006674.2”公开了一种高空太阳能发电装置，其申请日为2008年2月20日，授权公告日为2009年1月7日，包括光伏电池，其制作一个较大面积的盘形气囊，其内充以氦气或氢气，使气囊可悬浮于云层上方的高空，气囊的上表面覆贴光伏电池层，光伏电池所产生的电能通过电缆传送到地面，气囊的底部由高强度绳索连接到地面固定。再如，中国专利号“92101409.0”公开了一种轻于空气的悬浮平台，其申请日为1992年3月1日，公开日为1993年9月8日，它是由圆盘形悬浮体、能源系统、推进器和定位系统组成，能源系统是由压缩空气储存室、空气压缩机、空气压缩机驱动装置和覆设于圆盘形悬浮体上表面的太阳能接收器构成。

但在实际应用中，上述技术还存在如下不足：一、由于只设置有一个气囊，当气囊损坏出现漏气的状况时，则不能悬浮于空中，存在较大的安全隐患。二、当气囊内的压力损失时，对泄漏的气室进行处理并补充操作不便。三、气囊的厚度一致，受风面积较大，导致风力对发电装置的不良影响较大。四、仅仅只利用了太阳能，其它能源如风能等没有加以利用，效率较低。五、悬浮气囊下完全没有太阳光，影响人们的正常生活。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有高空太阳能发电装置存在的上述问题，提供一种悬浮式太阳能发电装置，本实用新型具有多个气室，且对各个气室内的压力都进行监测，安全性极高，还具有透光功能，不会影响发电装置下方的采光，且当气室内的压力发生变化时，易于准确及时补充新的气体，还充分利用了高空中的各种资源，提高了设备的使用效率。

    为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种悬浮式太阳能发电装置，包括由绳索连接到地面的浮力舱，浮力舱的上表面设置有光伏电池板，光伏电池板连接有电能传送电缆，其特征在于：所述浮力舱包括多个透光室和多个充有氦气的充气室，光伏电池板设置在充气室上表面，透光室上表面设置有透光层。

所述透光室内充有氦气，透光层为玻璃层。

所述浮力舱呈圆盘形，且浮力舱的厚度由中心向四周逐渐减小。

所述浮力舱沿圆周边沿设置有环状引水沟，环状引水沟连通有汇流排水管道。

所述汇流排水管道的两端分别设置有发电机组。

所述充气室上设置有现场压力表和远传电压力表，远传电压力表与管理计算机连接。

所述透光室和充气室均由钢构结构件形成，承载力大，安全。

采用本实用新型的优点在于：

一、本实用新型具有多个气室，可以长期悬浮于空中，且对各个气室内的压力都进行监测，安全性极高，还具有透光功能，不会影响发电装置下方的采光，且当气室内的压力发生变化时，易于准确及时补充新的气体，还充分利用了高空中的各种资源，提高了设备的使用效率，实现在城市上空进行太阳能发电，就近使用，并同时具有多种社会经济效益。

二、本实用新型中包括多个各自封闭的充气室，每个充气室中都充满足了氦气，每个气室安装有一个现场压力表、一个远传电压力表，电远传压力表将各个气室压力情况汇总到一台计算机进行集中管理，出现氦气压力损失时，工作人员可以对泄漏的气室进行处理并及时补充氦气，确保悬浮体始终有足够的浮力以确保安全，即使有一个或多个气室泄漏也不会对整个钢结构的悬浮造成较大的影响。

三、本实用新型浮力舱呈圆盘形，且浮力舱的厚度由中心向四周逐渐减小，即用于充灌氦气的钢结构正俯视为圆形，侧视为纺锤形，整个结构与飞碟外形相似，中间厚，四周薄，迎风面小，不管风向如何，浮力舱受风面积都最小，从而减小风力对发电装置的不良影响。

四、本实用新型充灌氦气的浮力舱悬停在城市上空200——300米处，在其顶部敷盖了光伏电池板，通过收集太阳能而产生电力，清洁高效。

五、本实用新型中的浮力舱依靠固定在地面的钢丝绳进行系留，防止飘移，使用安全可靠。

六、本实用新型悬停在城市上空200——300米处，如同为城市撑了一把大伞，城市将不再受烈日之苦，对城市气候、气温将具有极大的调节作用，将大大减少空调用电力的使用，可以大大降低城市建筑的建设费用，如大型体育场馆将不再需要建设昂贵的大跨度房顶，将大大降低对市政工程建设项目的排水要求，大大降低市政建设项目中对遮阳用途建筑的投资，交警、建筑工人、出租车司机等室外作业人员将不再受烈日的曝晒。

七、本实用新型根据需要面积可设置为达几百万平方米，在下雨时将会收集到大量的雨水，因此在浮力舱沿圆周边沿设置有环状引水沟，环状引水沟连通有汇流排水管道，并且汇流排水管道的两端分别设置有发电机组，雨水顺流而下时，将会被导流口收集再汇总到汇流排水管道，从而直接引到地面，还可利用雨水从200——300米高度垂直接落下的动能进行发电，在没有降雨的情况下， 由于整个下流管的高度达200-300米，上下存在较大温差，汇流管中将产生极强的上升气流，可以利用此气流进行发电，汇流排水管道顶部和下部的发电机组会被上升气流推动叶片旋转而发电，只是其转动方向与水力推动时方向相反而已，因此在有降雨时，发电机组可以利用雨水发电，没有降雨时又可利用上升气流进行发电。

八、雨水带动水力发电机发电后，雨水进入自来水厂进行净化处理，再送往城区各住户，经过净化作为城市的生活用水，多余的水进入自来水厂旁边的自然湖泊或人工湖，从而起到蓄水池的作用，可以减少为自来水厂另建取水水管道的费用。

九、通过收集雨水为城市使用，大大减少城市水资源的供给量，特别适用于缺水城市，同时由于我国大部分城市的排水系统不完善，经常会出现因强降雨而产生的内涝，如果将雨水下流管设置在市区的湖泊或河流附近，则可极大缓解内涝的威胁，使城市不再受暴雨之害，内涝之苦。

十、本实用新型由于可以采用就近发电，就近使用的方式，减少了损耗，降低了输配电的成本，提高了电力利用率。

十一、本实用新型的广泛应用将极大提高我国清洁能源应用比例，优化能源结构，不仅可以布置在城市上空，也可自由地布置于任一非农业用地及非空中管制区的上空，如工业开发区、港口、大型居民住宅区、从而可以节约大量土地，极大地提高土地利用率。

十二、本实用新型制造安装形式多样，可在地面整体组装、充灌氦气，也可以采用在地面预装，再在空中整体组装完成，安装灵活。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

图2为本实用新型俯视部分剖面图

图中标记为：1、绳索，2、光伏电池板，3、透光室，4、充气室，5、透光层，6、环状引水沟，7、汇流排水管道。

具体实施方式

一种悬浮式太阳能发电装置，包括由绳索1连接到地面的浮力舱，浮力舱的上表面设置有光伏电池板2，光伏电池板2连接有电能传送电缆，浮力舱包括多个透光室3和多个充有氦气的充气室4，光伏电池板2设置在充气室4上表面，透光室3上表面设置有透光层5。

本实用新型中，在透光室3内充有氦气，透光层5为玻璃层。浮力舱呈圆盘形，且浮力舱的厚度由中心向四周逐渐减小。在浮力舱沿圆周边沿设置有环状引水沟6，环状引水沟6连通有汇流排水管道7。在汇流排水管道7的两端分别设置有发电机组。

在充气室4上设置有现场压力表和远传电压力表，远传电压力表与管理机连接。并且透光室3和充气室4均由钢结构件形成。

以下对本实用新型作进一步说明：

太阳能发电装置可建设在一个充灌氦气的钢结构上，因为氦气的安全性、稳定性及能够产生极大的浮力，钢结构可以长期安全地悬浮于空中。

浮力舱的钢结构内部有众多的、各自封闭的充气室4，每个充气室4中都充满了氦气。每个充气室4安装有一个现场压力表、一个远传电压力表，电远传压力表将各个充气室压力情况汇总到一台计算机进行集中管理。出现氦气压力损失时，工作人员可以对泄漏的充气室4进行处理并及时补充氦气。可确保浮力舱始终有足够的浮力以确保安全，即使有一个或多个充气室4泄漏也不会对整个钢结构的悬浮造成较大的影响。在设计悬浮钢结构大小和比例时，要充分考虑充气钢结构的浮力大于浮力舱整体自重约10%以上这个保障性条件。

浮力舱可悬停在城市上空200——300米处，在其顶部全部敷盖了光伏电池板，通过收集太阳能而产生电力。

浮力舱依靠固定在地面的钢丝绳进行系留，防止飘移。安装钢丝绳的位置在浮力舱下部靠近边缘的地方，具体位置根据钢结构的力学性能确定。

充灌氦气的浮力舱悬停在城市上空200——300米处，如同为城市撑了一把大伞，城市将不再受烈日之苦，对城市气候、气温将具有极大的调节作用，将大大减少空调电力的使用，同时，可以大大降低城市建筑的建设费用，如大型体育场馆将不再需要建设昂贵的大跨度房顶，将大大降低对市政工程建设项目的排水要求，大大降低市政建设项目中对遮阳用途建筑的投资，交警、建筑工人、出租车司机等室外作业人员将不再受烈日的曝晒。

浮力舱的面积可以达几百万平方米，在下雨时将会收集到大量的雨水，因此，本实用新型设计了雨水收集装置及小型发电装置。在浮力舱顶部靠近边缘的地方设计了导流口，雨水在浮力舱顶部顺流而下时，将会被导流口收集再汇总到汇流排水管道，汇流排水管道可以位于浮力舱下部中央，直接与地面相联，从而直接引到地面，在汇流排水管道上部、底部各安装一个水力发电机组，即在汇流排水管道上部安装一台小型机组，地面的出水口装置一台功率更大的水力发电机组，利用雨水从200——300米高度垂直接落下的动能进行发电。

在没有降雨的情况下， 由于整个下流管的高度达200-300米，上下存在较大温差，汇流排水管道7中将产生极强的上升气流，可以利用此气流进行发电，即安装在汇流排水管道7顶部和下部的发电机组会被上升气流推动叶片旋转而发电，只是其转动方向与水力推动时方向相反而已。这样，在有降雨时，发电机组可以利用雨水发电，没有降雨时又可利用上升气流进行发电。

雨水带动水力发电机发电后，雨水进入自来水厂进行净化处理，再送往城区各住户，经过净化作为城市的生活用水。多余的水进入自来水厂旁边的自然湖泊或人工湖。这个湖泊的大小基本上可以满足接纳大降雨带来的大水量，在没有降雨时，自来水厂又从中取水，从而起到蓄水池的作用，从而可以减少为自来水厂另建取水水管道的费用。通过收集雨水为城市使用，大大减少城市水资源的供给量，特别适用于缺水城市。

同时，由于我国大部分城市的排水系统不完善，经常会出现因强降雨而产生的内涝，如果将雨水下流管设置在市区的湖泊或河流附近，则可极大缓解内涝的威胁，使城市不再受暴雨之害，内涝之苦。

考虑到城市白天阳光照明的需要，本实用新型设置有采光室，即每个独立气室不是紧密排列的，而是每个气室与其它气室保留有四道缝隙，每个缝隙的宽度约为1——2米。缝隙上部用透明玻璃封闭以保证雨点水可以向下流淌和收集，但太阳光可以从中通过。缝隙下部也用透明玻璃封闭，其中同样充灌氦气做成一个透明气室。

由于采用就近发电，就近使用的方式，减少了损耗，降低了输配电的成本，提高了电力利用率。

本实用新型的广泛应用将极大提高我国清洁能源应用比例，优化能源结构。悬空式太阳能发电装置不仅可以布置在城市上空，也可自由地布置于任一非农业用地及非空中管制区的上空，如工业开发区、港口、大型居民住宅区、从而可以节约大量土地，极大地提高土地利用率。

本实用新型应用灵活机动，浮力舱面积可大可小，并可根据安装地点的不同情况，进行有针对性的设计，如南方地区，降雨量大，汇流排水管道直径就得设计大些，相应发电机组配备也更大，开挖的人工湖或要求的自然湖就得有更大的容积。而在北方城市，则雨量小些，对雨水收集设施的要求要低些，但又存在霜、雪、冰的影响，为此，本方案又设计了用电加热水，再用热水对霜、雪、冰进行除霜、除雪、除冰的设施。从下流管顶部将水回收到电热箱，经过电加热后，热水从钢结构最高处自然溢出，顺流而下消除霜、雪、冰。

显然，本领域的普通技术人员根据所掌握的技术知识和惯用手段，根据以上所述内容，还可以作出不脱离本实用新型基本技术方案的多种形式，这些形式上的变换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种悬浮式太阳能发电装置，包括由绳索（1）连接到地面的浮力舱，浮力舱的上表面设置有光伏电池板（2），光伏电池板（2）连接有电能传送电缆，其特征在于：所述浮力舱包括多个透光室（3）和多个充有氦气的充气室（4），光伏电池板（2）设置在充气室（4）上表面，透光室（3）上表面设置有透光层（5）。

2.根据权利要求1所述的悬浮式太阳能发电装置，其特征在于：所述透光室（3）内充有氦气，透光层为玻璃层。

3.根据权利要求1或2所述的悬浮式太阳能发电装置，其特征在于：所述浮力舱呈圆盘形，且浮力舱的厚度由中心向四周逐渐减小。

4.根据权利要求1或2所述的悬浮式太阳能发电装置，其特征在于：所述浮力舱沿圆周边沿设置有环状引水沟（6），环状引水沟（6）连通有汇流排水管道（7）。

5.根据权利要求4所述的悬浮式太阳能发电装置，其特征在于：所述汇流排水管道（7）的两端分别设置有发电机组。

6.根据权利要求1或2所述的悬浮式太阳能发电装置，其特征在于：所述充气室（4）上设置有现场压力表和远传电压力表，远传电压力表与管理计算机连接。

7.根据权利要求1或2所述的悬浮式太阳能发电装置，其特征在于：所述透光室（3）和充气室（4）均由钢构结构件形成。

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