專利名稱：太陽能驅(qū)動(dòng)氣流發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于利用太陽能發(fā)電的技術(shù)，同時(shí)涉及氣流發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
1978年德國Schlaich教授提出太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)，1982年德國和西班牙合作建造了第一座太陽能熱氣流發(fā)電原型電站，采用開放式透光集熱棚，集熱棚內(nèi)空氣接受太陽輻照而溫度升高，形成為經(jīng)由煙囪上升的熱氣流；集熱棚內(nèi)氣壓因煙囪的抽力作用而形成負(fù)壓，該負(fù)壓驅(qū)使集熱棚外地面大氣壓的空氣流經(jīng)棚四周的進(jìn)氣通道向集熱棚中心匯流，最后由煙囪頂部排出，在煙囪底部布置風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，熱氣流推動(dòng)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)葉片，形成熱氣流發(fā)電。
太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)的主要缺點(diǎn)是發(fā)電效率過低，只有1％-2％。原因在于決定發(fā)電效率的三個(gè)因素中，除集熱棚的熱效率(約60％)和風(fēng)力透平發(fā)電機(jī)的機(jī)械效率(約80％)外，集熱棚內(nèi)空氣熱能轉(zhuǎn)化成煙囪內(nèi)氣流動(dòng)能的煙囪效率，受煙囪高度的的限制(約在1000米以下)，只有2％-4％，致使太陽能煙囪發(fā)電的效率低下。這一缺點(diǎn)使得太陽能煙囪電站的投資強(qiáng)度(每千瓦的投資金額)超過水電而接近核電的水平。這就明顯降低了太陽能煙囪電站的商業(yè)競爭力。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提出一種太陽能驅(qū)動(dòng)氣流發(fā)電裝置，針對現(xiàn)有太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)效率低下的問題，在原太陽能煙囪發(fā)電基礎(chǔ)上，沿集熱棚四周對稱地設(shè)置若干進(jìn)風(fēng)通道；在進(jìn)氣通道內(nèi)布置風(fēng)力透平機(jī)，它同時(shí)具備收集棚外自然風(fēng)力的作用，從而在進(jìn)氣通道中形成第二級氣流發(fā)電；該兩級氣流發(fā)電的總效率明顯高于原太陽能煙囪單級氣流發(fā)電的效率。
本實(shí)用新型的一種太陽能驅(qū)動(dòng)氣流發(fā)電裝置，包括透光集熱棚、集熱棚中心的導(dǎo)流煙囪、導(dǎo)流煙囪底部設(shè)置的熱氣流透平發(fā)電機(jī)組，其特征在于(1)沿集熱棚四周對稱設(shè)置進(jìn)氣通道，通道兩端呈喇叭狀、通道中間段收縮成流線型管道，以形成有較高風(fēng)速的人造風(fēng)氣流，流線型管道內(nèi)安裝風(fēng)力透平發(fā)電機(jī)組；(2)除進(jìn)氣通道外，集熱棚密封、堵塞漏氣縫隙，以使氣流在煙囪的抽吸作用下，集熱棚內(nèi)形成負(fù)壓；設(shè)置在集熱棚四周進(jìn)氣通道的風(fēng)力透平發(fā)電機(jī)組和設(shè)置在導(dǎo)流煙囪底部的熱氣流透平發(fā)電機(jī)組，串連構(gòu)成兩級氣流發(fā)電。
所述的太陽能驅(qū)動(dòng)氣流發(fā)電裝置，在集熱棚內(nèi)的地表面，可以安放盛有鹽溶液的水箱，水箱上層外表涂以黑色。(含碳酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽和氯化物，其含鹽量在3.5％及以上，比熱約為清水的3-4倍)所述的太陽能驅(qū)動(dòng)氣流發(fā)電裝置，玻璃集熱棚還可以采用波狀起伏結(jié)構(gòu)的棚頂，棚頂波峰處裝有帶密集小孔的水管，用于清洗集熱棚玻璃；棚頂波谷處設(shè)槽，槽底可開啟，正對槽底下部裝有傳輸皮帶，用于防塵和排沙。
顯然，本實(shí)用新型技術(shù)方案可充分利用集熱棚所吸收的太陽能，并同時(shí)利用集熱棚外的自然風(fēng)能，因而發(fā)電效率明顯高于德國Schlaich教授提出的太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)方案，保守地估計(jì)發(fā)電效率將提高1倍以上。
本實(shí)用新型集熱棚內(nèi)安放的盛有鹵水的水箱，可以儲蓄來自太陽能輻照的熱量，水箱上層外表涂以黑色，可以提高水箱的吸熱效果；玻璃集熱棚波狀起伏結(jié)構(gòu)、波谷處設(shè)槽的棚頂，便于清洗防塵和排沙。
應(yīng)用本實(shí)用新型技術(shù)發(fā)電，其所需能源來自太陽能，作功工質(zhì)來自空氣，無需消耗水資源，屬于環(huán)保和資源節(jié)約型綠色能源技術(shù)。又由于本實(shí)用新型提出并設(shè)計(jì)了太陽能驅(qū)動(dòng)兩級氣流發(fā)電，其太陽能/電能轉(zhuǎn)換效率明顯高于德國Schlaich教授提出的太陽能煙囪發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率，按本實(shí)用新型技術(shù)方案建造發(fā)電站的投資強(qiáng)度將大幅度下降到火電與水電之間的投資強(qiáng)度。在干旱缺水和生態(tài)極其脆弱的我國西部和北部廣大荒漠地區(qū)采用本實(shí)用新型建設(shè)太陽能發(fā)電站，不存在占用耕地和移民等社會問題，不僅運(yùn)行費(fèi)用低廉，且有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。


圖1為本實(shí)用新型導(dǎo)流煙囪和熱氣流透平發(fā)電機(jī)組部分示意圖；圖2為本實(shí)用新型集熱棚、進(jìn)風(fēng)通道和風(fēng)力透平發(fā)電機(jī)組部分示意圖；圖3為本實(shí)用新型集熱棚棚頂局部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是通過建設(shè)相應(yīng)的發(fā)電站，實(shí)現(xiàn)太陽能-機(jī)械能(熱氣流能)-電能的轉(zhuǎn)換過程，從而達(dá)到發(fā)電的目的。其實(shí)施過程與水電站利用水力能進(jìn)行發(fā)電的建設(shè)過程類似，具體可包括以下幾個(gè)方面(1)選擇太陽能資源充沛的地區(qū)作為發(fā)電站建設(shè)地點(diǎn)；(2)進(jìn)行集熱棚、進(jìn)氣通道、導(dǎo)流煙囪等設(shè)施的施工與安裝；(3)進(jìn)行風(fēng)力透平機(jī)、變頻發(fā)電機(jī)、儲熱裝置、控制中心以及其他內(nèi)部設(shè)備等的安裝；(4)設(shè)備調(diào)試、投產(chǎn)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例予以說明圖1和圖2為本實(shí)用新型的示意圖，其中導(dǎo)流煙囪1，其底部裝有熱氣流透平發(fā)電機(jī)組2；集熱棚3為透光玻璃材料構(gòu)成，除進(jìn)風(fēng)通道5外，周圍密封；進(jìn)風(fēng)通道5內(nèi)裝有風(fēng)力透平發(fā)電機(jī)組4。
圖3為本實(shí)用新型集熱棚棚頂局部結(jié)構(gòu)示意圖，集熱棚3采用波狀起伏結(jié)構(gòu)的棚頂，棚頂波峰處裝有沖淋裝置9，它可以是帶密集小孔的水管，用于清洗集熱棚玻璃；棚頂波谷處設(shè)槽，槽底可開啟，構(gòu)成排沙口6；正對槽底下部裝有皮帶傳輸機(jī)7，用于排除沙塵8。
實(shí)施例1(有進(jìn)氣通道和第一級風(fēng)力透平，無鹽溶液)裝機(jī)容量1.15萬kW，總投資1億元；集熱棚半徑1500m，占地面積8.5平方公里；煙囪高度400m，直徑30m；
進(jìn)氣通道數(shù)24，第一級風(fēng)力透平數(shù)24，單機(jī)功率240kW；第二級熱氣流透平數(shù)16，單機(jī)功率360kW；年發(fā)電量0.43億kWh，年產(chǎn)值1720萬元(電價(jià)0.4元/kWh)；年運(yùn)行費(fèi)用470萬元，年凈利潤1250萬元。
實(shí)施例2(有進(jìn)氣通道和第一級風(fēng)力透平，有鹽溶液)裝機(jī)容量1.15萬kW，總投資1億元；集熱棚半徑1500m，占地面積8.5平方公里；煙囪高度400m，直徑30m；進(jìn)氣通道數(shù)24，第一級風(fēng)力透平數(shù)24，單機(jī)功率240kW；第二級熱氣流透平數(shù)16，單機(jī)功率360kW；鹽溶液含氯化鈉20％，比熱為1320J/(kgK)；內(nèi)設(shè)水箱數(shù)2000，單個(gè)水箱尺寸4×4×1m，體積16m3；年發(fā)電量0.55億kWh，年產(chǎn)值2200萬元(電價(jià)0.4元/kWh)；年運(yùn)行費(fèi)用520萬元，年凈利潤1680萬元。
對比例(無進(jìn)氣通道和第一級風(fēng)力透平，有鹽溶液)裝機(jī)容量0.57萬kW，總投資0.75億元；集熱棚半徑1500m，占地面積7.0平方公里；煙囪高度400m，直徑30m；熱氣流透平數(shù)16，單機(jī)功率360kW；鹽溶液含氯化鈉20％，比熱為1320J/(kgK)；內(nèi)設(shè)水箱數(shù)2000，單個(gè)水箱尺寸4×4×1m，體積16m3；年發(fā)電量0.28億kWh，年產(chǎn)值1200萬元(電價(jià)0.4元/kWh)；年運(yùn)行費(fèi)用420萬元，年凈利潤780萬元。
權(quán)利要求1.一種太陽能驅(qū)動(dòng)氣流發(fā)電裝置，包括透光集熱棚、集熱棚中心的導(dǎo)流煙囪、導(dǎo)流煙囪底部設(shè)置的熱氣流透平發(fā)電機(jī)組，其特征在于(1)沿集熱棚四周對稱設(shè)置進(jìn)氣通道，通道兩端呈喇叭狀、通道中間段收縮成流線型管道，以形成有較高風(fēng)速的人造風(fēng)氣流，流線型管道內(nèi)安裝風(fēng)力透平發(fā)電機(jī)組；(2)除進(jìn)氣通道外，集熱棚密封、堵塞漏氣縫隙，以使氣流在煙囪的抽吸作用下，集熱棚內(nèi)形成負(fù)壓；設(shè)置在集熱棚四周進(jìn)氣通道的風(fēng)力透平發(fā)電機(jī)組和設(shè)置在導(dǎo)流煙囪底部的熱氣流透平發(fā)電機(jī)組，串連構(gòu)成兩級氣流發(fā)電。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能驅(qū)動(dòng)氣流發(fā)電裝置，其特征為在集熱棚內(nèi)的地表面，安放盛有鹽溶液的水箱，水箱上層外表涂以黑色。
3.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能驅(qū)動(dòng)氣流發(fā)電裝置，其特征為所述集熱棚采用波狀起伏結(jié)構(gòu)的棚頂，棚頂波峰處裝有帶密集小孔的水管，用于清洗集熱棚玻璃；棚頂波谷處設(shè)槽，槽底可開啟，正對槽底下部裝有傳輸皮帶，用于防塵和排沙。
專利摘要太陽能驅(qū)動(dòng)氣流發(fā)電裝置，屬于利用太陽能發(fā)電的技術(shù)，同時(shí)涉及氣流發(fā)電裝置。本實(shí)用新型針對現(xiàn)有太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)效率低下的問題，在原太陽能煙囪發(fā)電基礎(chǔ)上，沿集熱棚四周對稱地設(shè)置若干進(jìn)風(fēng)通道；在進(jìn)氣通道內(nèi)布置風(fēng)力透平機(jī)，它同時(shí)具備收集棚外自然風(fēng)力的作用，從而在進(jìn)氣通道中形成第二級氣流發(fā)電；該兩級氣流發(fā)電的總效率比起原太陽能煙囪單級氣流發(fā)電的效率將提高1倍以上。按本實(shí)用新型建造發(fā)電站的投資強(qiáng)度將大幅度下降到火電與水電之間的投資強(qiáng)度。在我國西北部廣大荒漠地區(qū)采用本實(shí)用新型，不存在占用耕地和移民等社會問題，運(yùn)行費(fèi)用低廉，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。
文檔編號F03D9/00GK2761863SQ20042011182
公開日2006年3月1日 申請日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月6日
發(fā)明者潘垣, 許國良, 衛(wèi)軍, 劉偉, 李保峰 申請人:華中科技大學(xué)