CN203067198U - 山体坡顶式太阳能-风能发电系统 - Google Patents

Abstract

根据我国山区面积大、高原沙漠广、沿海岸线长、海洋岛屿多、太阳辐射足、风力资源强的特点所设计的山体坡顶式太阳能-风能发电系统，是在山体的坡、顶面上施工建造太阳能集热槽、管嘴式烟囱、装配太阳能热气流发电涡轮、立轴式磁浮风力发电涡轮、圆形轨道式磁浮装置和引风板而构成的一种工程系统，包括太阳能热气流发电和磁浮风力发电两个系统，两个系统可以联合运行，也可以分开独立运行，与现有同类技术相比，发电效率高，运行时间长，发电量多，工程投资少，可靠性高，维护管理简单，运行成本低，售电价格低，具有大规模生产电力能源、治理环境污染和商业化市场应用的广阔前景，是一种符合我国国情、符合自然规律的一种可行的发电模式。

Description

山体坡顶式太阳能-风能发电系统

所属技术领域

本实用新型涉及一种山体坡顶式太阳能-风能发电系统，包括太阳能热气流发电系统和磁浮风力发电系统，属于太阳能热发电和风力发电的技术领域。

背景技术

我国从欧美国家引进的太阳能光伏电池板发电、三叶片水平轴塔架式风力发电和太阳能(槽式、碟式、塔式)热发电技术，存在着多方面的瓶颈性问题。太阳能光伏电池板的发电效率很低(13-17％)，市场价格却很高，性价比太低，国内市场很小，主要销往国外，受国外原材料、技术工艺、设备和市场的制约，许多企业已经遭受到了极大的创伤，大量耗用电能和污染环境问题非常突出；三叶片水平轴塔架式风力发电机的发电效率也很低(34％左右)，安装成本高，齿轮增速的机械性能脆弱，很难适应复杂恶劣的风场环境，可靠性低，损坏率高，维护管理费用大，使用寿命短，低风速(＜3米/秒)或高风速(＞25米/秒)时，均难以正常运行发电，噪音和环境影响较大；近年来，我国正在引进的槽式、蝶式和塔式太阳能聚焦型热发电技术的发电效率也很低(＜20％)，占地面积多，投资成本高，聚光高温的光热损失大，而且发电运行不稳定，大量耗用水资源；太阳能热发电的技术方向是正确的，但是，所采用的技术路线只有在符合自然规律的条件下才能成功。实用新型专利技术《建筑屋顶式太阳能热气流和风力联合发电系统》(ZL201120029443.5)，是一种较好的太阳能热发电应用技术，但受建筑屋顶面面积小和风力资源的有限性影响，实际发电量和用户的需电量差异较大，难以实现大规模的工业化生产电力能源。

发明内容

本实用新型是根据我国山区面积大、高原沙漠广、沿海岸线长、海洋岛屿多、太阳辐射足、风力资源强的国情条件而设计的一种山体坡顶式太阳能-风能发电系统，由太阳能热气流发电系统和立轴式磁浮风力发电系统联合装配而成。太阳能热气流发电系统是在山体坡面上开挖整修成斜槽和在山体顶面上开挖修整成平槽的基础上，依次施工装配透明立柱、顶托、钢筋混凝土立柱、窗式透明盖板、水泥发泡保温板、沙石模块花隔墙、孔板式太阳能吸热板芯、板式空气过滤器、钢筋混凝土孔板、管嘴式烟囱、止推轴承、短轴、热气流发电涡轮、传动轴、发电机、遮雨伞、发电机室、圆形水平板和支撑立柱所构成；其中，斜槽、透明立柱、顶托、钢筋混凝土立柱、窗式透明盖板、水泥发泡保温板、沙石模块花隔墙、孔板式太阳能吸热板芯、板式空气过滤器和钢筋混凝土孔板共同构成了太阳能热气流发电系统的动力机构，称为太阳能集热槽；在钢筋混凝土孔板中心圆孔的上面，自下而上依次装配的管嘴式烟囱、止推轴承、短轴、热气流发电涡轮、传动轴和发电机共同构成了太阳能热气流发电系统的执行机构；遮雨伞、发电机室、圆形水平板和支撑立柱共同构成了太阳能热气流发电系统的配套设施；立轴式磁浮风力发电系统是在太阳能热气流发电系统中的传动轴上装配风力发电涡轮、磁浮装置和引风板所构成；太阳能集热槽内部的斜槽横断面为梯形或半圆形，斜槽顶口的形状为矩形或等腰梯形；太阳能集热槽内部斜槽表面铺砌的砂石模块形状为砖块形，或尖头中棱形、圆头中棱形，沙石模块花隔墙采用自下而上、逐层垒加、相互交错啮合的方法铺砌，末端花格墙的高度与斜槽顶口高程齐平，使太阳能集热槽的内部空间在纵断面上形成为一个楔形；在纵断面为楔形的沙石模块花隔墙表面上铺砌的孔板式太阳能吸热板芯是由多个太阳能吸热板叶片首部和尾部依次相互搭接而成的，太阳能吸热板叶片的纵断面形状为流线型或折线形，相邻两个叶片的首部和尾部中间垫有小螺母，使整个孔板式太阳能吸热板芯上均匀布置条形孔口，条形孔口的长度和高度之比为3-4，孔板式太阳能吸热板芯铺砌在楔形花格墙表面后，便形成了太阳能集热槽内的热空气均匀泄流流动形态；太阳能集热槽顶端的钢筋混凝土孔板中心处预留一个中心圆孔，中心圆孔的纵剖面为喇叭形的圆锥面形；管嘴式烟囱施工建造在钢筋混凝土孔板的中心圆孔上面，管嘴式烟囱由圆锥形烟囱、导流锥式轴承架和圆柱形烟囱三个部件自下而上用螺栓相互连接固定而成，管嘴式烟囱的高度和出口内径比为3-4，在导流锥式轴承架铅垂中心的导流锥轴承盒内依次向上装配止推轴承、短轴、太阳能热气流发电涡轮、传动轴和发电机，从而形成太阳能热气流发电系统中的执行机构；太阳能热气流发电涡轮为立轴式，涡轮轴为空心轴，空心轴上对称的固定有3～5组螺旋叶片，叶片的形状为扭曲面或抛物面，螺旋角为36.5°至55.5°；磁浮风力发电系统中的风力发电涡轮是由多个铅垂向叶片和叶片顶面的上轮盘、空心轮轴以及叶片底面的下轮盘一体焊接而成，涡轮叶片的横断面为机翼型，空心轮轴套在传动轴外面并固定，下轮盘与组建在钢筋混凝土孔板中心圆孔外圈的圆形轨道式磁浮装置顶面固定；在配套设施中的引风板为倒圆锥面，圆锥面与水平面的夹角小于或等于30°；太阳能热气流发电系统和立轴式磁浮风力发电系统可以联合运行，也可以各自独立运行，发电机组数可以是单台，也可以是多台。

本实用新型的基本实施方案有三种：1、在实施地太阳能和风能资源均丰富时，按太阳能热气流和风力联合发电方案实施；2、在实施地太阳能资源丰富而风力资源较差时，按独立的太阳能热气流发电方案实施；3、在实施地太阳能资源差而风力资源丰富时，按独立的磁浮风力发电方案实施。

本实用新型运行发电的原理是：山体坡面上的太阳辐射透过窗式透明盖板进入太阳能集热槽，太阳能吸热板芯集收太阳辐射形成热能，使进入太阳能集热槽的空气加热成热气流，热气流经太阳能集热板芯中的条形孔口，进入砂石模块花格墙内空间，一部分热量储存在花格墙内，其余的热量随热气流流动到集热槽出口，由于管嘴式烟囱的出口面积远小于集热槽进口面积，故在管嘴式烟囱的汇流作用下，热气流流速急剧增大，经导流锥导流作用，高速的热气流直接冲击热气流发电涡轮的叶片，形成高速旋转，最后通过传动轴带动发电机发电，由于太阳能集热槽内的热空气连续流动，造成了集热槽进口处的一定真空，使集热槽进口外面的冷空气在负压作用下不断流入，经板式过滤器滤清后进入集热槽集热，形成连续热气流，推动热气流涡轮旋转带动发电机连续发电；当白天的太阳辐射结束后，集热槽内储存于花格墙中的热能不断地释放，继续形成热气流推动涡轮旋转带动发电机发电；山体顶面上的风力受引风板的汇集作用而增速，推动磁浮风力发电涡轮旋转并通过传动轴带动发电机发电，由于磁浮的作用，风力涡轮的旋转为无阻力运行，故启动快，转速高；在太阳能和风能的联合动力下，山体坡顶式太阳能-风能发电系统的发电运行时间更长，发电效率更高，发电量更大。

附图说明

下面结合附图以山体坡顶式太阳能-风能发电系统为实施例，对本实用新型进一步说明技术原理和技术方案。

图1、图2和图3分别是山体坡顶的侧视图和A-A、B-B两个剖面图。

图4、图5和图6分别是在山体坡面开挖成梯形断面斜槽、山体顶面开挖成梯形端面平槽的正视图和B-B、C-C剖面图。

图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17和图18分别是准备在梯形断面斜槽内施工装配的透明立柱、顶托和钢筋混凝土立柱三个部件产品的俯视图和剖面示意图。

图19、图20、图21和图22分别是在梯形断面斜槽内施工装配透明立柱、顶托和钢筋混凝土立柱三个部件产品后的工程正视图和B-B、D-D、C-C剖面示意图。

图23、图24、图25和图26分别是在山体顶面梯形断面平槽上现场浇筑钢筋混凝土板部件产品的俯视图和A-A、E-E剖面图，以及钢筋混凝土板和钢筋混凝土立柱装配的B-B剖面示意图。

图27是单元窗式透明盖板的正视图。

图28和图29是单元窗式透明盖板顶角放大的俯视图和正视图。

图30、图31和图32分别是在窗式透明盖板外框半圆槽内准备装配圆形密封条的俯视图和剖面示意图。

图33和图34分别是自攻螺丝的俯视图和剖面示意图。

图35和图36分别是圆形金属垫圈的俯视图和剖面示意图。

图37和图38分别是圆柱型密封圈的俯视图和剖面示意图。

图39是多块单元窗式透明盖板相互拼装的装配示意图。

图40和图41分别是固定透明盖板侧边框的固定卡件的俯视图和剖面示意图。

图42和图43分别是与窗式透明盖板顶边框装配使用的硅胶密封条的俯视图和剖面示意图。

图44、图45、图46、图47和图48分别是装配窗式透明盖板、现场浇筑钢筋混凝土板之后工程的正视图和B-B、D-D、C-C、F-F剖面示意图。

图49和图50分别是水泥发泡保温板产品的俯视图和剖面示意图。

图51和图52是方形砂石模块的俯视图和剖面示意图。

图53、图54和图55分别是尖棱形砂石模块的俯视图和剖面示意图。

图56、图57和图58分别是圆棱形砂石模块的俯视图和剖面示意图。

图59是由砂石模块垒砌的储热式花格墙的剖面示意图。

图60和图61分别是折线形式太阳能吸热板叶片的俯视图和剖面示意图；图62是流线型太阳能吸热板叶片的剖面示意图。

图63是上下两个螺钉与螺母的装配示意图。

图64是利用螺钉和螺母将多个太阳能吸热叶片连接而成的太阳能吸热板芯的装配结构示意图。

图65、图66和图67分别是板式空气过滤器产品的俯视图、正视图和剖面示意图。

图68、图69、图70、图71、图72和图73分别是在斜槽中铺砌水泥发泡保温板、砂石模块花格墙、太阳能吸热板芯和在冷空气进口处安装板式空气过滤器后组成太阳能集热槽的正视图、俯视图和B-B、D-D、C-C、F-F剖面示意图。

图74和图75分别是圆锥形烟囱的俯视图和剖面示意图。

图76和图77分别是导流锥式轴承架的俯视图和剖面示意图。

图78和图79分别是圆柱形烟囱的俯视图和剖面示意图。

图80是由圆锥形烟囱、导流锥式轴承架和圆锥形烟囱三个部件产品装配成整体烟囱的剖面结构示意图。

图81、图82和图83分别是立轴式太阳能热气流发电涡轮的正视图和剖面示意图。

图84和图85分别是传动轴的俯视图和剖面示意图。

图86和图87分别是止推轴承的俯视图和剖面示意图。

图88和图89分别是装配在止推轴承孔内的短轴俯视图和剖面示意图。

图90是发电机产品的示意图。

图91是由立轴式太阳能热气流发电涡轮、传动轴、止推轴承、短轴和发电机产品共同装配成太阳能热气流发电执行机构的装配结构示意图。

图92和图93分别是遮雨伞、发电机室及其支撑系统的俯视图和剖面示意图。

图94是太阳能热气流发电执行机构与整体烟囱、遮雨伞、发电机室、支撑系统装配的结构示意图。

图95、图96和图97分别是山体坡顶式太阳能热气流发电系统的正视图和B-B、D-D剖面示意图。

图98和图99分别是立轴式风力发电涡轮的正视图和B-B剖面示意图，图100是立轴式风力发电涡轮与磁浮装置装配后的A-A剖面结构示意图。

图101、图102分别是扩建后的遮雨伞、发电机室、圆形平面板、引风板、支撑系统的俯视图和剖面结构示意图。

图103和图104分别是在太阳能热气流发电执行机构的基础上增加装配立轴式风力发电涡轮和磁浮装置后形成太阳能-风能联合发电执行机构的两个剖面结构示意图。

图105、图106和图107分别是山体坡顶式太阳能-风能联合发电系统的正视图和B-B、D-D剖面结构示意图。

图108是山体坡顶面上单独建设立轴式磁浮风力发电系统的剖面结构示意图。

图109是由多台太阳能-风能发电机组并联运行的工程结构正视图。

图中产品及零部件有：山体1，南坡面2，山顶面3，梯形断面平槽4，梯形断面斜槽5，斜槽的底面6，梯形断面边坡7，斜槽外侧顶面8，工程施工基准面9，阶梯式人行道10，货运道轨11，平槽底面12，透明立柱13，顶托14，钢筋混凝土立柱15，钢筋混凝土板16，板表面17，中心圆孔18，北侧底面19，东西侧底面20，南侧底面21，单元窗式透明盖板22，钢化玻璃板23，外边框24，内边框25，边框侧面的半圆形凹槽26，四分之一圆孔槽27，圆形密封条28，自攻螺丝29，金属垫圈30，硅胶密封圈31，侧框固定卡件32，顶框硅胶密封条33，装配间隙34，太阳能温室冷空气进口35，热空气出口36，太阳能温室37，水泥发泡保温板38，砂石模块39，储热式花格墙40，吸热板叶片41，小螺孔42，小螺母43，小螺钉44，孔板式太阳能吸热板45，条形孔口46，选择性太阳能涂层47，孔板式太阳能吸热板芯48，板式过滤器49，太阳能集热槽50，锥形烟囱51、导流锥式轴承架52，圆柱形烟囱53，锥形烟囱底口54，顶口55，圆柱形烟囱底口56，顶口57，烟囱外翻边58，大螺栓孔59，导流锥式轴承架外圆环60，导流杆61，导流锥式轴承盒62，管嘴式烟囱63，立轴式太阳能热气流发电涡轮64，空心轴65，热气流发电涡轮上端轴头66，热气流发电涡轮下端轴头67，螺旋叶片68，传动轴69，传动轴的上端轴头70，传动轴下端轴头71，止推轴承72，轴承孔73，短轴74，短轴上端轴头75，发电机76，机轴77，遮雨伞78，发电机室79，发电机固定板80，圆形水平板81，支撑立柱82，支撑立柱上端头83，下端头84，大螺栓85，立轴式风力发电涡轮86，上轮盘87，下轮盘88，空心轮轴89，轮轴孔90，涡轮叶片91，叶片外缘92，叶片内缘93，圆形轨道式磁浮装置94，磁浮运行机构95，磁浮固定机构96，倒圆锥面引风板97，泄水孔98。

图中的产品及零部件主要尺寸和角度符号有：太阳能集热槽总宽度B₀，槽深H₀，槽长L₀，槽顶宽B₁，槽底宽B₂，叶片式太阳能吸热板芯的孔口高度δ，条形孔口长度为l，高度为h，钢筋混凝土孔板宽度B₃，中心圆孔进口内径D₀，出口内径D₁，管嘴式烟囱进口内径D₁，出口内直径D₂，高度H，太阳能热气流发电涡轮外径D₃，风力发电涡轮外径D₄，高度H₄，引风板翼板安装角θ₂。

具体实施方式

具体实施方案以山体坡顶面上的太阳能-风能发电系统为实施例说明。

如图1、图2和图3所示，按工程规划设计要求，选择太阳能、风能资源丰富且地形地势适宜的山体1，山体的南坡面2相对宽阔，山顶面3相对平整。

如图4、图5和图6所示，首先将山体的南坡面和山顶面进行施工开挖，使开挖后的山顶面上形成一个梯形断面平槽4，槽底宽B₀，南北向槽长l₀；开挖后的南坡面上形成一个梯形断面斜槽5，斜槽的底面6，梯形断面边坡7，斜槽外侧顶面8，斜槽的顶宽B₁，槽底宽B₂，槽深H₀，斜槽长L₀，梯形断面斜槽的开口面积为A₀，A₀＝B₁×L₀，设斜长L₀处的斜槽进口底端所在的水平面为施工的工程基准9；为施工的方便，在梯形端面斜槽的两个外侧顶面8上铺设阶梯式人行道10和货运道轨11，直接铺设到平槽的底面12。

如图7、图8和图9所示，准备在梯形断面斜槽槽底面上栽桩的部件产品透明立柱13；图10、图11和图12所示的是在透明立柱顶端安装的顶托14；图13、图14和图15是顶托和透明立柱的装配示意图；图16、图17和图18是钢筋混凝土立柱15。

如图19、图20、图21和图22所示，在梯形断面斜槽的槽底面上，自下而上的按一定间距均匀布置栽桩好透明立柱，顶端套装固定好顶托，使所有顶托的顶面高程与相应的斜槽顶面齐平，在梯形断面平槽和斜槽交线的斜槽底面也按一定间距均匀布置栽桩好钢筋混凝土立柱。

如图23、图24和图25所示，是一个在梯形断面平槽上现场浇筑的钢筋混凝土板16，长度为L₀，宽度B₃，厚度为e，板表面17，板中心处预先留有一个中心圆孔18，进口内径为D₀，出口内径为D₁，钢筋混凝土板的北侧底面19和东西两侧的底面20均与梯形断面平槽的槽底面浇筑在一起，南侧底面21则与钢筋混凝土立柱的顶面浇筑成一体，钢筋混凝土板与梯形断面平槽和钢筋混凝土立柱顶面浇筑见图26所示。

图27所示的是一个单元窗式透明盖板22，外边框24和内边框25中间密封镶嵌有钢化玻璃板23，图28和图29分别是单元窗式透明盖板四个顶角的放大图，外边框的侧面有一个半圆形的边框侧面凹槽26，在单元窗式透明盖板的四角还预先加工出四分之一圆孔槽27，将如图30、图31和图32所示的圆形密封条28嵌入单元窗式透明盖板的边框侧面凹槽内并固定好，之后，把所有的单元窗式透明盖板自下而上地吊装并搭放到相邻顶托的顶面之间或顶托与斜槽外侧顶面之间，再用如图33和图34所示的自攻螺丝29、如图35和图36所示的金属垫圈30以及如图37和图38所示的硅胶密封圈31，把拼装并挤紧的单元窗式透明盖板紧固在顶托上，形成一个封盖梯形断面斜槽的整体透明盖板倾斜平面，相邻单元窗式透明盖板之间的拼装和紧固如图39所示；平放在斜槽外侧顶面上的两竖排单元窗式透明盖板的左右外边框，用如图40、图41所示的侧框固定卡件32和膨胀螺栓紧固在斜槽外侧顶面上；梯形断面斜槽最上面一横排单元窗式透明盖板顶部的外边框与钢筋混凝土板南侧底面之间的装配间隙34，用如图42和图43所示的顶框硅胶密封条33密封固定，从而形成了如图44、图45、图46、图47和图48所示的太阳能温室37，太阳能温室的冷空气进口35，热空气出口36。

如图49和图50所示，分别是水泥发泡保温板38产品的俯视图和剖面图，在太阳能温室内梯形断面斜槽的槽底、边坡表面上，密实地平铺一层水泥发泡保温板，并使窗式透明盖板与斜槽外侧顶面之间的内缝隙也可靠密封保温。

如图51、图52所示，分别是一种砂石模块39产品的俯视图和剖面图，该产品是利用在施工现场开挖出的砂石料和市场购买的水泥在模具中加工制成的，根据模具的不同，砂石模块的形状可以是大尺寸的砖块式，也可以是如图53、图54和图55所示的尖头中棱形，或如图56、图57和图58所示的圆头中棱形，如图59所示，将砂石模块铺砌在太阳能温室中的梯形断面斜槽槽底的水泥发泡保温板层上，铺砌的方法是：从温室的冷空气进口向热空气出口方向，逐层垒加、相互交错啮合，形成纵断面为储热式花格墙40的构造形式。

如图60、图61和图62所示，分别是太阳能吸热板叶片41的俯视图和剖面图，纵断面是波浪式的流线型或折线形，材质是金属或非金属，在叶片的首部和尾部均定位冲压出小螺孔42，先用如图63中所示的小螺母43垫在前一个叶片尾部的小螺孔上面，之后，将后一个叶片首部的小螺孔与小螺母对齐，再用上下两个小螺钉44拧紧固定，按照此方法，依次将多个叶片连接成整体的孔板式太阳能吸热板45，相邻的叶片间形成高度为h长度为l的条形孔口46，在孔板式太阳能吸热板表面喷涂或镀膜选择性太阳能涂层47，便加工成如图64所示的孔板式太阳能吸热板芯48，将孔板式太阳能吸热板芯铺设并固定在砂石模块花格墙的表面上，此时的孔板式太阳能吸热板芯和沙石模块花隔墙便组成了集热、储热和输送热的核心体。

如图65、图66和图67所示，分别是板式过滤器49产品的俯视图、正视图和剖面示意图，在冷空气进口处窗式透明盖板底缘的下面，按照铅垂方向，将多个板式过滤器产品拼装在一起，此时，原来的太阳能温室便形成了用于太阳能热气流发电的太阳能集热槽50。

如图68和图69所示，分别是拼装好板式过滤器后冷空气进口方向的正视图和太阳能集热槽的俯视图。

如图70、图71、图72和图73所示，分别是山体坡面上太阳能集热槽的B-B、D-D、C-C和F-F四个剖面示意图，太阳能空气集热槽是由山体南坡面上的梯形断面斜槽、透明立柱与顶托支撑固定的窗式透明盖板、铺砌在梯形断面斜槽槽底面上的水泥发泡保温板层、储热式沙石模块花隔墙、孔板式太阳能吸热板芯以及冷空气进口处的板式空气过滤器和热空气出口处的钢筋混凝土板共同组成。

如图74、图75、图76、图77、图78和图79所示，分别是锥形烟囱51、导流锥式轴承架52和圆柱形烟囱53三个部件产品的俯视图和剖面示意图，锥形烟囱底口54的内径为D₁，顶口55的内径为D₂，高度为H₁，圆柱形烟囱底口56和顶口57的内径均为D₂，高度为H₂，锥形烟囱和圆柱形烟囱的上顶口和下底口均有圆环形的外翻边58，圆环形外翻边上预留有对称的大螺栓孔59，导流锥式轴承架外圆环60的内缘上还设有3-4个对称的径向导流杆61，与轴中心的导流锥式轴承盒62组成一体，将锥形烟囱、导流锥式轴承架和圆柱形烟囱铅垂向上依次装配，便组成了如图80所示的管嘴式烟囱63。

如图81、图82、图83所示，分别是立轴式太阳能热气流发电涡轮64的正视图和A-A、B-B剖面示意图，太阳能热气流发电涡轮采用轻型的复合材料和空心轴65结构设计，空心轴上的螺旋叶片68数为4-6片，螺旋角36.5°-55.5°，太阳能热气流发电涡轮外径为D₃，D₃略小于烟囱的出口内径D₂，其间隙δ＝D₂-D₃，按最佳缝隙设计，热气流发电涡轮的上端轴头66与如图84、图85所示的传动轴69下端轴头71螺口连接，传动轴的上端轴头70再和图90所示的发电机76机轴77螺口连接，热气流发电涡轮的下端轴头67与如图88、图89所示的短轴74上端轴头75螺口连接，短轴的下端与如图86、图87所示的止推轴承72轴承孔73装配固定，立轴式太阳能热气流发电涡轮、传动轴、短轴、轴承和发电机的总装配结构如图91所示。

如图92和图93所示，分别是遮雨伞78及其支撑部分的俯视图、结构剖面示意图，图94是由太阳能热气流发电涡轮、传动轴、发电机、短轴、止推轴承所组成的发电执行机构装配在烟囱内和遮雨伞下的结构示意图，该发电执行机构下端的止推轴承装配在烟囱内的导流锥轴承盒内，上端的发电机装配在遮雨伞发电机室79内，发电机基座由圆形水平板81中心孔上面的固定板80用螺栓固定，整个发电执行机构和遮雨伞的全部重力均由四个强壮的支撑立柱82承载，支撑立柱的上端头83与圆形水平板螺栓固定，而下端头84通过螺栓固定在烟囱的顶口螺栓孔内，为了更加牢靠，支撑立柱下端头也可以直接固定在烟囱底面的钢筋混凝土板上。

如图95、图96和图97所示，分别是山体坡顶式太阳能热气流发电系统的正视图和B-B、D-D剖面示意图，该应用系统的施工顺序是：在太阳能集热槽的基础上，首先在钢筋混凝土板的中心圆孔上，用大螺栓85依次向上装配固定锥形烟囱、导流锥式轴承架和圆柱形烟囱，之后在导流锥式轴承架中的轴承盒内依次向上装配止推轴承、短轴、热气流发电涡轮、传动轴，在圆柱形烟囱的出口上依次向上装配四根支撑立柱、圆形水平板、发电机室和遮雨伞，最后，将发电机置入遮雨伞下面的发电机室内，使发电机机轴和传动轴的上端轴头螺口连接，同时用固定板将发电机固定在圆形水平板上，山体坡顶式太阳能热气流发电系统适用于当地太阳辐射资源丰富而风能资源差的条件。

图98、图99和图100分别是立轴式风力发电涡轮的正视图、B-B、A-A剖面示意图，其中图100反映了风力发电涡轮和磁浮装置的装配结构方式，立轴式风力发电涡轮86是由上轮盘87、下轮盘88、空心轮轴89和多个涡轮叶片91相互焊接而成的一个整体产品，涡轮的下轮盘底面固定安装圆形轨道式磁浮装置94的磁浮运行机构95，该运行机构与下面固定在钢筋混凝土板上的磁浮固定机构96相互配合。

图101和图102分别是与磁浮风力发电涡轮相配合的配套设施扩建后的俯视图和剖面结构示意图，由于磁浮风力发电涡轮的外径D₄较大，故原有配套设施需要扩建，原太阳能热气流发电系统中的圆形水平板直径尺寸需要增大，同时因为立轴式风力发电需要增加引风增速装置以扩大发电运行的适用风速范围，故需要在直径增大后的圆形水平板外缘面上施工建造一个仰角为θ的倒圆锥面引风板97，为了及时清除引风板和圆形水平板上的雨水或积雪，在圆形水平板上还预留四个泄水孔98，此时，原有的四个支撑立柱间的距离也随之增大，支撑立柱的上端头与增大直径后的圆形水平板外缘底面固定，下端头则固定在钢筋混凝土板上。

如图103所示，是太阳能-风能联合发电执行机构的剖面示意图，在扩建后的配套设施中，在原太阳能热气流发电执行机构的基础上，增加装配磁浮风力发电涡轮和磁浮装置，从而形成了太阳能-风能联合发电的执行机构，装配方法是：首先在钢筋混凝土板上，施工装配一个与管嘴式烟囱同心的圆形轨道式磁浮装置，之后吊装风力发电涡轮同心地套在传动轴的外轴面上并螺栓固定，同时使风力发电涡轮的下轮盘同心地置于磁浮装置运行机构的顶面并装配固定好，最后再在传动轴的上端轴头上安装发电机并固定在发电机室内的固定板上，图104所示的是太阳能-风能联合发电执行机构的B-B剖面示意图。

如图105、图106和图107所示，是按照上述方法施工装配好的山体坡顶式太阳能-风能发电系统的正视图和B-B、D-D剖面示意图。

图108是在施工地点太阳辐射不足而风能资源丰富的条件下，单独建设的山体坡顶式磁浮风力发电系统的D-D剖面示意图。

如图109所示，是在山体坡顶面很大且太阳能和风能资源均很丰富的情况下，采用多台发电机组并联的山体坡顶式太阳能-风能并联发电系统的正视图。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型技术的山体坡顶式太阳能热气流发电系统流动阻力小、热风流量大，发电效率高；风力发电系统采用立轴式磁浮风力发电涡轮的效率也很高，采用引风板技术后，适用的风速范围广，适用地域广，有利于进一步提高发电效率和发电的运行时间，故发电量大；同时利用了山体南坡面上的太阳辐射和山体顶面上的风能共同奋斗，发电效率更高，发电量更大，运行中不耗用任何常规能源，运行成本小，用电价格低；整个工程系统的抗风沙、抗雨雪、抗冰雹、抗腐蚀、抗泥石流和地震等耐天候能力很强，具有高度的工程安全可靠性，经久耐用，使用寿命长。

2、充分利用我国山区面积大、高原沙漠广、沿海岸线长、海洋岛屿多、太阳辐射足、风力资源强的有利条件，可以实现大规模发电，解决能源危机，据测算，只要利用全国1％的山体，就可以满足全国的电力能源需求。

3、山体坡顶式太阳能-风能发电系统中的热气流发电涡轮、风力发电涡轮、传动轴、止推轴承和磁浮装置等关键产品由有资质的企业加工生产，国内的生产制造技术工艺可以保证提供；其它大量的太阳能集热槽工程和支撑配套设施等完全可以由实施地的民工利用当地开挖的廉价的砂石料和水泥等产品现场施工完成，工程投资小，发电成本低，经济性好；所发出的是交流电，除可就近直接用电外，大量的电能就近输送到城市供电，综合效益多，有利于带动当地的全面发展，缩小城乡差异，是一种容易实施现实可行的经济转型。

4、本实用新型技术的工程系统中采用空气为工作介质，通用性强，不消耗水资源，常压直流运行，稳定可靠，利用山体南坡面上的太阳辐射和山体顶面上的风能资源，不耗用任何常规能源，故没有环境污染问题，有利于自然环境的保护，有利于合理的开发山体的砂石和矿物等资源，当发电运行后，利用电力抽水，灌溉山脉和沙漠，进而实现山体的绿化，调节小气候，恢复自然生态的平衡。

5、本实用新型不仅适用于我国，同时也适用于世界其他各国。

Claims (10)

1.山体坡顶式太阳能-风能发电系统，是在山体的坡面和顶面上，由太阳能热气流发电系统和立轴式磁浮风力发电系统联合装配而成，其特征是：太阳能热气流发电系统是在山体坡面上开挖整修成斜槽和在山体顶面上开挖修整成平槽的基础上，依次施工装配透明立柱、顶托、钢筋混凝土立柱、窗式透明盖板、水泥发泡保温板、沙石模块花隔墙、孔板式太阳能吸热板芯、板式空气过滤器、钢筋混凝土孔板、管嘴式烟囱、止推轴承、短轴、热气流发电涡轮、传动轴、发电机、遮雨伞、发电机室、圆形水平板和支撑立柱所构成；其中，斜槽、透明立柱、顶托、钢筋混凝土立柱、窗式透明盖板、水泥发泡保温板、沙石模块花隔墙、孔板式太阳能吸热板芯、板式空气过滤器和钢筋混凝土孔板共同构成了太阳能热气流发电系统的动力机构，称为太阳能集热槽；在钢筋混凝土孔板中心圆孔的上面，自下而上依次装配的管嘴式烟囱、止推轴承、短轴、热气流发电涡轮、传动轴和发电机共同构成了太阳能热气流发电系统的执行机构；遮雨伞、发电机室、圆形水平板和支撑立柱共同构成了太阳能热气流发电系统的配套设施；立轴式磁浮风力发电系统是在太阳能热气流发电系统中的传动轴上装配风力发电涡轮、磁浮装置和引风板所构成。

2.根据权利要求1所述的山体坡顶式太阳能-风能发电系统，其特征是：太阳能集热槽内部的斜槽横断面为梯形或半圆形，斜槽顶口的形状为矩形或等腰梯形。

3.根据权利要求1所述的山体坡顶式太阳能-风能发电系统，其特征是：太阳能集热槽内部斜槽表面铺砌的砂石模块形状为砖块形，或尖头中棱形、圆头中棱形，沙石模块花隔墙采用自下而上、逐层垒加、相互交错啮合的方法铺砌，末端花格墙的高度与斜槽顶口高程齐平，使太阳能集热槽的内部空间在纵断面上形成为一个楔形。

4.根据权利要求1或3所述的山体坡顶式太阳能-风能发电系统，其特征是：太阳能集热槽内部在纵断面为楔形的沙石模块花隔墙表面上，铺砌的孔板式太阳能吸热板芯是由多个太阳能吸热板叶片首部和尾部依次相互搭接而成的，太阳能吸热板叶片的纵断面形状为流线型或折线形，相邻两个叶片的首部和尾部中间垫有小螺母，使整个孔板式太阳能吸热板芯上均匀布置条形孔口，条形孔口的长度和高度之比为3-4，孔板式太阳能吸热板芯铺砌在楔形花格墙表面后，便形成了太阳能集热槽内的热空气均匀泄流流动形态。

5.根据权利要求1所述的山体坡顶式太阳能-风能发电系统，其特征是：太阳能集热槽顶端的钢筋混凝土孔板中心处预留一个中心圆孔，中心圆孔的纵剖面为喇叭形的圆锥面形。

6.根据权利要求1所述的山体坡顶式太阳能-风能发电系统，其特征是：管嘴式烟囱施工建造在钢筋混凝土孔板的中心圆孔上面，管嘴式烟囱由圆锥形烟囱、导流锥式轴承架和圆柱形烟囱三个部件自下而上用螺栓相互连接固定而成，管嘴式烟囱的高度和出口内径比为3-4，在导流锥式轴承架铅垂中心的导流锥轴承盒内依次向上装配止推轴承、短轴、太阳能热气流发电涡轮、传动轴和发电机，从而形成太阳能热气流发电系统中的执行机构。

7.根据权利要求1或6所述的山体坡顶式太阳能-风能发电系统，其特征是：太阳能热气流发电涡轮为立轴式，涡轮轴为空心轴，空心轴上对称的固定有3～5组螺旋叶片，叶片的形状为扭曲面或抛物面，螺旋角为36.5°至55.5°。

8.根据权利要求1所述的山体坡顶式太阳能-风能发电系统，其特征是：磁浮风力发电系统中的风力发电涡轮是由多个铅垂向叶片和叶片顶面的上轮盘、空心轮轴以及叶片底面的下轮盘一体焊接而成，涡轮叶片的横断面为机翼型，空心轮轴套在传动轴外面并固定，下轮盘与组建在钢筋混凝土孔板中心圆孔外圈的圆形轨道式磁浮装置顶面固定。

9.根据权利要求1所述的山体坡顶式太阳能-风能发电系统，其特征是：配套设施中的引风板为倒圆锥面，圆锥面与水平面的夹角小于或等于30°。

10.根据权利要求1所述的山体坡顶式太阳能-风能发电系统，其特征是：太阳能热气流发电系统和立轴式磁浮风力发电系统可以联合运行，也可以各自独立运行，发电机组数可以是单台，也可以是多台。

Images