專利名稱：新型高效太陽能發(fā)電技術裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于利用太陽能發(fā)電技術領域，同時涉及風流、熱氣流發(fā)電技術，具體地講是提供一種新型高效太陽能發(fā)電技術裝置。
背景技術：
世界性的能源日益短缺以及礦物燃料能源的大量利用而給人類生存環(huán)境造成的嚴重污染，已經迫使人類不得不探尋新的潔凈能源，太陽能作為取之不盡用之不竭的環(huán)保潔凈新能源越來越受到人們的重視和青睞。世界各國都在大力發(fā)展太陽能的研究開發(fā)和利用技術，太陽能熱水器、太陽能光伏電池和太陽能電站等設施或設備的相繼投入使用，已經為緩解日益嚴重的能源危機，減輕大氣環(huán)境污染起到了一定的積極作用，但這還遠遠不能滿足人們對新能源的需求。電能作為人類生活生產的主要動力能源，由太陽能替代礦物能源生產電能，是人們夢寐以求的渴望和追求。然而在國內外，目前的太陽能發(fā)電技術還存在著許多問題，歸納起來主要有以下幾個方面(1)太陽能光伏電池發(fā)電雖然從制造應用技術方面來看已趨于成熟，但是制造成本較高，為傳統(tǒng)發(fā)電裝置數倍以上，熱電轉換效率較低，僅為10％左右，這在很大程度上影響和制約了太陽能光伏電池發(fā)電的商業(yè)化運作和大規(guī)模的發(fā)展；(2)太陽能蒸汽發(fā)電雖然在理論上趨于完善，但在實際應用中依然存在著蒸汽溫度和壓力較低，熱電轉換效率較低的問題；(3)太陽能氣流發(fā)電雖然在德國等國家有應用的實例，但同樣存在著發(fā)電效率較低建設成本較高的問題。綜上所述，要想使太陽能發(fā)電技術有一個長足的發(fā)展，降低建設生產成本，提高發(fā)電效率是該領域內專家教授所面臨的首要任務。

發(fā)明內容
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有太陽能發(fā)電技術裝置建設成本較高，發(fā)電效率較低的問題，提出一種新型高效太陽能發(fā)電技術裝置，該發(fā)電技術裝置可以使太陽能發(fā)電技術裝置建設成本大幅下降，發(fā)電效率大幅提高。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的在向陽的山坡或丘陵坡地或荒漠地區(qū)或平原地面上建造太陽能溫室，溫室被分隔后形成一條連通的盤繞風洞，在溫室側面建有不同方向的集風進風口，集風進風口處設置有自動卷簾閘門，多個不同方向的集風進風口均和溫室內一條連通的盤繞的風洞相連通，這樣，無論來自任何方向的風流均能進入溫室內的盤繞的風洞內。在太陽能溫室的某個位置(地形較高處或中心等)建造一直立的煙囪狀中空導風塔，中空導風塔的進口和溫室內盤繞的風洞出口相連通，中空導風塔的中上部至出風口段裝有多組熱氣流透平發(fā)電機組，在溫室內的一條連通盤繞風洞的不同位置也裝有多組風力透平發(fā)電機組。為了使太陽光輻射能量被高效吸收，在太陽能溫室外層設置真空層并鍍有高溫太陽能選擇性吸收涂層。為了使進入溫室里的多余熱能儲蓄待用，在盤繞風洞里的地面上鋪設一層碎石子和一層石英砂，石英砂層在下，碎石子層在上，在碎石子層上澆注一層瀝青。為了使進入溫室里的熱能重復高效利用，采用空氣熱泵，在煙囪狀中空導風塔的出口處設置翼片型膨脹器，在煙囪狀中空導風塔的進口處設置翼片型冷凝器。
該實用新型的工作原理是這樣的根據風向選擇并打開有利進風的一集風進風口，關閉其它集風進風口，大量風流通過該集風進風口進入溫室內的盤繞風洞，由于煙囪狀中空導風塔的抽吸作用，風流進入風洞后即被迅速加速，隨后，由于該風洞中太陽能不斷進入或由于其內的碎石子層、石英砂層里的熱能不斷釋放，風流被加熱并膨脹，氣壓增加，風速進一步增大，隨著風流在盤繞風洞中沿程向煙囪狀中空導風塔進風口運動，風流在不斷被加熱，并不斷膨脹，氣壓也在不斷增加，風速也在不斷增大，當這種不斷增大的高速風流通過設置在盤繞風洞中不同位置的風力透平發(fā)電機組時，風力透平發(fā)電機組運行，從而將這種不斷增大的高速氣流的動能不斷地轉化成電能，當這種高速氣流到達煙囪狀中空導風塔進風口時，由于該處熱泵的冷凝器不斷將熱能釋放出來，從而進一步加熱高速風流，高速風流在此進一步膨脹，氣壓也進一步升高，加上由于煙囪狀中空導風塔抽吸作用，會使該風流的流速進一步大幅提高。當該超高速風流通過設置在煙囪狀中空導風塔出口段多組熱氣流透平發(fā)電機組時，發(fā)電機組運行并發(fā)出電能。為了回收廢棄風流中的熱能，設置在煙囪狀中空導風塔出口處的熱泵翼片型膨脹器將廢棄風流中熱能吸收，吸收的該熱能又通過熱泵翼片型冷凝器在煙囪狀中空導風塔進口處釋放。這樣循環(huán)往復，大量的自然風不斷從集風進風口進入溫室內一條連通盤繞的風洞，由于煙囪狀中空導風塔的抽吸作用，風流進入風洞后即被不斷迅速加速，太陽能溫室不斷獲取太陽能，獲取的太陽能不斷隨時加熱風洞中的風流或儲蓄在風洞中，被加熱的風洞中的風流隨著時空在不斷膨脹，不斷升壓，不斷加速，設置在不同位置的發(fā)電機組也在不斷的發(fā)出電能。發(fā)過電的廢棄風流不斷從煙囪狀中空導風塔的出風口流出，熱泵也在不斷地將煙囪狀中空導風塔出口處廢氣風流中的熱能回收并循環(huán)重復利用。
該實用新型能夠制造或者使用，并且能夠產生以下積極有益的效果(1)將太陽能和風能有機地結合在一起進行綜合利用發(fā)電是本實用新型的創(chuàng)新點之一，也是降低建設生產成本的有效途徑之一。
(2)對發(fā)電后廢棄風流進行熱能回收并重復循環(huán)利用是本實用新型又一創(chuàng)新點之一，這對于大幅提高太陽能的利用率具有顯著的效果。
(3)將溫室分隔并形成一條盤繞的連通的風洞，也是本實用新型的創(chuàng)新點之一，它可以大幅提高太陽能對風流的加熱溫度，大幅提高風壓、大幅提高風流速度，進而大幅提高發(fā)電功率。
(4)本實用新型將太陽能溫室外層設置為真空層并鍍有太陽能高溫選擇性吸收涂層，在盤繞風洞里的地面上敷設一層石英砂、一層碎石子，在碎石子層上澆注一層瀝青，該技術措施可以較大程度的提高捕獲太陽能的能力，提高蓄能保溫效果。
(5)本實用新型在風洞中的多處位置設置風力透平發(fā)電機組，在煙囪狀中空導風塔出口段不同位置多處設置熱氣流透平發(fā)電機組，可以充分地利用風能太陽能，可以大幅度地提高發(fā)電功率，降低工程建設成本，提高太陽能的利用率。
(6)本實用新型可應用在山區(qū)或丘陵地區(qū)或荒漠地區(qū)或平原地區(qū)，尤其是適用于沙漠地區(qū)，風力較大、太陽能光照充足地區(qū)。


圖1是本實用新型一實施例立面剖視圖。
圖2是圖1中的A-A剖面視圖圖中，1.煙囪狀中空導風塔 2.導風塔帽 3.溫室透光玻璃外殼 4.真空層 5.吸熱層 6.風洞隔板 7.風洞 8.集鳳進風口 9.集鳳導風墻10.石英砂層 11.碎石子層 12.風力透平機 13.熱氣流透平機 14.發(fā)電機 15.導軸承 16.推力軸承 17.熱泵翼片型冷凝器 18.熱泵翼片型膨脹器 19.集風進風口卷簾閘門。
具體實施方式
在圖1、圖2中，煙囪狀中空導風塔(1)是由預應力鋼筋混凝土澆注而成，或由磚混凝土制作而成，橫截面為圓形，下部截面直徑較大，上部截面直徑較小，為逐漸收縮形狀，煙囪狀中空導風塔(1)出口處設置有一導風塔帽(2)，進口和風洞(7)的出口相連通，煙囪狀中空導風塔(1)的作用是對風洞(7)中的風流形成強大的抽吸作用，以大幅提高風洞中及煙囪狀中空導風塔中的風速。導風塔帽(2)是由玻璃鋼制作而成，通過支架和導風塔連接固定在一起，其作用是防止雨雪及漂浮物進入導風塔內。溫室透光玻璃外殼(3)是由透光性較高的玻璃制作而成，它和吸熱層(5)形成一個密封的真空層(4)，溫室透光玻璃外殼(3)的作用是使太陽輻射光照熱能進入真空層(4)，并和吸熱層(5)一起構造真空層(4)。吸熱層(5)是由鋁板或由雪花薄鋼板制作而成，其四周邊和溫室透光玻璃外殼(3)粘接在一起，以形成一密封隔層，即真空層(4)，在吸熱層(5)的外表面鍍有高溫太陽能選擇性吸收涂層，以便使太陽光輻射能量被高效吸收并傳導輻射到風洞(7)，吸熱層(5)的作用就是一方面和其它部件一起形成真空層(4)，另一方面高效吸收太陽光輻射能量，并將該能量傳導和輻射到風洞(7)。真空層(4)的形成如上所述，真空層(4)內真空度的產生可由真空泵抽吸形成，真空層(4)作用就是對進入真空層(4)的熱能進行隔熱保溫，以防止和外部環(huán)境進行熱交換。風洞隔板(6)是由鋼筋混凝土預制板制作而成，風洞隔板(6)將整個溫室分割成一條連通的盤繞風洞(7)。風洞(7)的進口是和集風進風口(8)相連通，風洞(7)的出口是和煙囪狀中空導風塔(1)的進口相連通，在該風洞地面上敷設有一層石英砂(10)和一層碎石子(11)，石英砂層在下，碎石子層在上，在碎石子層上澆注一層瀝青，在風洞(7)的不同位置分別設置有風力透平機(12)和發(fā)電機(14)，風洞(7)的作用一方面獲取太陽能，另一方面獲取風能，形成一條連通的風道，加速風流，第三方面的作用是在風道上設置發(fā)電機組進行發(fā)電。集風進風口(8)可設置在溫室四周的多個不同位置，視該地區(qū)的風向變化情況而定，本實施圖例中分別設置在東西南北四個方向，集風進風口(8)和集風導風墻(9)相連接，可以通過集風導風墻(9)將不同方向的大面積的風流匯集到集風進風口(8)，這樣，無論風向如何變化，只要有風能，總可以通過不同方向的集風進風口(8)將大量的風流引入風洞(7)中，進而獲取大量的風能。其操作方法就是打開有利于進風的某個方向的集風進風口(8)，關閉其它方向上的集風進風口(8)，即可實現(xiàn)將具有大量風能的風流引入風洞(7)中的目的。集風導風墻(9)是由磚混凝土建材建設而成，在整個溫室四周均建設有集風導風墻(9)，均為弧形漸變形狀，在集風進風口(8)兩側的集風導風墻(9)形成弧形大喇叭口形狀，這樣有利于匯集大面積的風流進入集風進風口(8)。石英砂層(10)采用大小顆粒混合的石英砂敷設在風洞(7)的地面上，其上面再敷設一層碎石子(11)。碎石子層(11)采用直徑較小的石子，在石子表面澆涂一層瀝青，其作用就是一方面提高石子吸熱儲熱能力，另一方面防止強大高速風流將碎石子吹起來。石英砂層(10)和碎石子層(11)的作用均是儲蓄風洞中的多余熱能，在晚上或陰天時或光照不足時釋放儲蓄熱能，以保證該發(fā)電裝置最大限度地持續(xù)平穩(wěn)運行。風力透平機(12)是標準件，安裝設置在風洞(7)的不同位置，目的是利用風洞中的強大風流進行發(fā)電。熱氣流透平機(13)是標準件，安裝設置在煙囪狀中空導風塔(1)的上部出口段的不同位置，目的是利用導風塔中的強大熱風氣流進行發(fā)電。發(fā)電機(14)是標準設備，它的軸通過連軸器和透平機主軸連接在一起，當透平機高速旋轉時帶動發(fā)電機(14)旋轉發(fā)電。導軸承(15)是標準件，安裝在透平機的主軸上，其作用是支撐主軸高速旋轉并防止主軸徑向移動。推力軸承(16)是標準件，安裝在透平機的主軸上，其作用是支撐主軸高速旋轉，并防止主軸軸向移動。熱泵翼片型冷凝器(17)是由鋼管和薄鋼板焊接而成，安裝在煙囪狀導風塔(1)的下部進口段，其作用就是將從熱泵翼片型膨脹器(18)中獲取的熱量在此處釋放并進一步加熱高速熱風流。熱泵翼片型膨脹器(18)是由鋼管和薄鋼板焊接而成，安裝在煙囪狀導風塔(1)的上部出口處，其作用就是將發(fā)電后廢棄熱風流中的熱能吸收，并通過熱泵將熱能輸送到熱泵翼片型膨脹器(18)處釋放，以達到對熱能進行重復循環(huán)再利用的目的。熱泵為標準設備，在附圖實施例中未畫出，其安裝位置可據整體實際布置情況而定。集風進風口卷簾閘門(19)采用密封性能好強度高的卷簾閘門，安裝在集風進風口(8)處，結合風向、風壓監(jiān)測及需要發(fā)電功率的調度情況，通過電腦自動控制啟閉，結合風向風壓測量數據，自動調整卷簾閘門的開度，以達到自動控制風流的進入以及進入量的目的，從而最終達到選擇最佳方向的集風進風口(8)，并按照要求調節(jié)發(fā)電裝置的發(fā)電功率的目的。
實施例太陽能溫室占地面積8.2平方公里，煙囪狀中空導風塔直徑28m，高420m，裝機容量為1.56萬KW，總投資為1.1～1.4億元，年發(fā)電量0.72～.82億KWh，年產值為2880萬元～3280萬元，年運行費用620萬元左右，年凈利潤2260～2660萬元。
在上述圖示中，雖然列舉了本實用新型較佳實施例進行了說明，但眾所周知，不應由該實施例反而限制了本實用新型的權力保護范圍，亦即，任何熟悉該實用新型創(chuàng)新點的工程技術科學研究人員，若應用本實用新型主要之特征，進行若干細節(jié)的變動，皆仍應屬于本實用新型的專利保護范圍。
權利要求1.一種新型高效太陽能發(fā)電技術裝置，其特征在于該裝置由煙囪狀中空導風塔、太陽能溫室、風洞、集風進風口、熱泵冷凝器、熱泵膨脹器和透平發(fā)電機組所組成；風洞設置在太陽能溫室里，風洞進風口和集風進風口相連通，風洞出風口和煙囪狀中空導風塔的進口相連通，在煙囪狀中空導風塔出口段的不同位置設置多組熱氣流透平發(fā)電機組，在一條連通的盤繞風洞中的不同位置也設置有多組風力透平發(fā)電機組；集風進風口設置在太陽能溫室四周多個不同方向；熱泵冷凝器設置在煙囪狀中空導風塔的進口段，熱泵膨脹器設置在煙囪狀中空導風塔的出口處。
2.根據權利要求1所述的一種新型高效太陽能發(fā)電技術裝置，其特征在于太陽能溫室頂蓋最外層是由透光玻璃制作而成，在透光玻璃層下面設置一層真空吸熱隔熱層。
3.根據權利要求1所述的一種新型高效太陽能發(fā)電技術裝置，其特征在于風洞是由風洞隔板將整個太陽能溫室分割而成，風洞隔板將整個太陽能溫室分割后，在太陽能溫室里形成一條連通的盤繞的風洞，風洞頂蓋即是太陽能溫室頂蓋，風洞地面上敷設一層石英砂層，一層碎石子層，碎石子層在石英砂層上面，碎石子層表面澆涂有一層瀝青。
4.根據權利要求1所述的一種新型高效太陽能發(fā)電技術裝置，其特征在于集風進風口是和設置在太陽能溫室四周的集風導風墻相連接，集風導風墻可以將大面積的各個方向的風流匯集到集風進風口，在集風進風口處裝置集風進風口卷簾閘門。
5.根據權利要求1所述的一種新型高效太陽能發(fā)電技術裝置，其特征在于熱泵冷凝器和膨脹器均是采用翼片型結構，在煙囪狀中空導風塔進口段設置熱泵冷凝器，在煙囪狀中空導風塔出口處設置熱泵膨脹器，據此可以將發(fā)電后廢棄風流中的熱能進行回收并進行循環(huán)重復利用。
6.根據權利要求1所述的一種新型高效太陽能發(fā)電技術裝置，其特征在于在風洞中設置的發(fā)電機組采用風力透平發(fā)電機組，在煙囪狀中空導風塔中設置的發(fā)電機組采用熱氣流透平發(fā)電機組。
7.根據權利要求4所述的一種新型高效太陽能發(fā)電技術裝置，其特征在于集風進風口卷簾閘門是由微機自動控制，微機根據所測風向風壓選擇最有利于進風的一個集風進風口自動開啟，其它集風進風口自動關閉，微機根據需要發(fā)電功率的調度情況自動關小或開大集風進風口卷簾閘門。
專利摘要一種新型高效太陽能發(fā)電技術裝置，其特征在于該裝置由煙囪狀中空導風塔、太陽能溫室、風洞、集風進風口、熱泵冷凝器、熱泵膨脹器和透平發(fā)電機組所組成。該發(fā)電技術裝置可以使太陽能發(fā)電技術裝置建設成本大幅下降，發(fā)電效率大幅提高。
文檔編號F03G6/06GK2876368SQ20052013371
公開日2007年3月7日 申請日期2005年10月20日 優(yōu)先權日2005年10月20日
發(fā)明者路金喜, 繩莉麗, 李長江, 杜貴榮, 關柯, 張文麗, 董淑惠, 陳建起 申請人:河北農業(yè)大學