用于近海應(yīng)用的高效太陽能發(fā)電機(jī)的制作方法
【專利說明】用于近海應(yīng)用的高效太陽能發(fā)電機(jī)
[0001 ]發(fā)明人:Michael John Black
[0002]Abubaker Saeed
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及用于雙式太陽能發(fā)電的一種系統(tǒng)和過程。更具體地，本發(fā)明涉及用于發(fā)電的一種利用兩個(gè)光伏板的雙采集板和一種聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]向偏僻地點(diǎn)(比如近海平臺(tái))供電成本很高。雖然可行，但是從陸地向近海平臺(tái)輸電成本很高，因?yàn)樾枰Y金來在長(zhǎng)距離輸電。向近海平臺(tái)輸電需要新的輸電線路和其他設(shè)備。此外，由于輸電線路本身的偏僻性，導(dǎo)致維修困難。現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電方法通常不是較佳選擇，因?yàn)樾枰钚』O(shè)備的覆蓋范圍，所述覆蓋范圍指的是設(shè)備所需的占地面積。較小的覆蓋范圍通常意味著降低的電量。
[0005]太陽能發(fā)電為向偏僻系統(tǒng)供電提供了一種替代方法。太陽能發(fā)電系統(tǒng)已提升了效率并且能夠被精確地設(shè)計(jì)以提供所需的功率輸出而不會(huì)產(chǎn)生過剩電能。
[0006]常規(guī)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)。聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)利用鏡面陣列使陽光聚集，從而對(duì)流體進(jìn)行加熱。流體中的熱量例如通過蒸汽渦輪機(jī)而被轉(zhuǎn)換為電力。這類系統(tǒng)使得可以產(chǎn)生高達(dá)300MW以上的電力。這種規(guī)模的發(fā)電需要用于鏡面陣列的大覆蓋范圍。除了蝶式系統(tǒng)以外，大多數(shù)聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)的鏡面陣列遍布于許多英畝。
[0007]—種蝶式系統(tǒng)比其他聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生較少的電力，甚至只有3KW那么少。但是，多個(gè)蝶式系統(tǒng)可以合并為一個(gè)太陽能發(fā)電站，從而產(chǎn)生大量電力，蝶式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于一個(gè)系統(tǒng)就可以用來發(fā)電。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于一個(gè)蝶式系統(tǒng)僅需要其他聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)所需的覆蓋范圍的一小部分。
[0008]與聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)相比，光伏系統(tǒng)直接從陽光產(chǎn)生電流，這歸因于光伏效應(yīng):激發(fā)某種物質(zhì)中的電子產(chǎn)生電流。光伏系統(tǒng)(陣列)包括若干模塊，各模塊由光伏電池形成。光伏系統(tǒng)的大小由期望的電量確定，各光伏電池產(chǎn)生約2W。光伏電池對(duì)于小型電子設(shè)備或電力需求最小的那些電子設(shè)備是理想的。如果電力需求較大，則可以安裝光伏系統(tǒng)，但是這樣將需要較大覆蓋范圍。此外，光伏電池的效率相對(duì)較低。
[0009]對(duì)這樣的系統(tǒng)存在需求:具有比光伏電池增加的效率，具有較小的覆蓋范圍，并且產(chǎn)生大量電力。與向偏僻地點(diǎn)提供電力的其他途徑相比，這樣的系統(tǒng)將在減少的資金和維護(hù)成本的情況下提供電力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明涉及用于雙式太陽能發(fā)電的一種系統(tǒng)和過程。
[0011]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種雙式太陽能發(fā)電機(jī)。所述雙式太陽能發(fā)電機(jī)包括雙采集板，其中該雙采集板包括反射表面和吸收表面，其中該反射表面被構(gòu)造為反射具有反射波長(zhǎng)的太陽輻射以產(chǎn)生反射流，而該吸收表面被構(gòu)造為吸收具有吸收波長(zhǎng)的太陽輻射以產(chǎn)生釋放電子流。所述雙式太陽能發(fā)電機(jī)還包括傳熱單元。所述傳熱單元包括:接收區(qū)，被構(gòu)造為接收所述反射流并吸收來自所述反射流的熱能;熱機(jī)，該熱機(jī)與所述接收區(qū)熱連接，其中所述熱機(jī)對(duì)所述接收區(qū)吸收的熱能進(jìn)行轉(zhuǎn)換并且將所述熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功能量；以及發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)與所述熱機(jī)機(jī)械連接，其中該發(fā)電機(jī)將機(jī)械功能量轉(zhuǎn)換為電流。所述雙式太陽能發(fā)電機(jī)包括電力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述電力調(diào)節(jié)系統(tǒng)與所述釋放電子流和所述電流電連接，所述電力調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括:電緩沖器，其被構(gòu)造為防止釋放電子流與電流交叉流動(dòng);dc至dc轉(zhuǎn)換器，該dc至dc轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造為使釋放電子流電壓和電流電壓均衡；以及電連接器，該電連接器被構(gòu)造為將釋放電子流電壓與電流電壓合并以產(chǎn)生電源。
[0012]在某些實(shí)施例中，所述雙采集板為帶焦點(diǎn)的拋物線形狀。在某些實(shí)施例中，所述接收區(qū)位于所述焦點(diǎn)處。在某些實(shí)施例中，由反射表面反射的反射波長(zhǎng)大于lOOOnm。在某些實(shí)施例中，由吸收表面吸收的吸收波長(zhǎng)小于lOOOnm。在某些實(shí)施例中，吸收表面包括光伏電池，其中所述光伏電池選自由以下項(xiàng)構(gòu)成的組:網(wǎng)格濾光器、干涉濾光器、衍射光柵、以及其組合。在某些實(shí)施例中，吸收表面形成與反射表面接觸并位于反射表面與傳熱單元之間的層。在某些實(shí)施例中，吸收區(qū)包括流體槽，其中流體接收熱能以產(chǎn)生熱流，所述流體槽與所述熱機(jī)流體地連接。在某些實(shí)施例中，所述熱機(jī)是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。在某些實(shí)施例中，所述電緩沖器包括釋放電子流中的第一二極管和電流中的第二二極管。在某些實(shí)施例中，所述雙式太陽能發(fā)電機(jī)包括追蹤系統(tǒng)，所述追蹤系統(tǒng)被構(gòu)造為使所述雙采集板朝向太陽輻射源定向。在某些實(shí)施例中，所述雙式太陽能發(fā)電機(jī)可操作為為多個(gè)傳感器供電。在某些實(shí)施例中，所述雙式太陽能發(fā)電機(jī)被用于近海平臺(tái)上。
[0013]本發(fā)明的第二方面涉及一種產(chǎn)生雙式太陽能電力的方法。所述方法包括如下步驟:利用雙采集板采集太陽輻射，其中所述雙采集板包括反射表面和吸收表面;利用該反射表面反射具有反射波長(zhǎng)的太陽輻射以產(chǎn)生反射流;利用該吸收表面吸收具有吸收波長(zhǎng)的太陽輻射以產(chǎn)生釋放電子流；以及在傳熱單元中將反射流的太陽能轉(zhuǎn)換為電流。所述傳熱單元包括接收區(qū)、熱機(jī)以及發(fā)電機(jī)。在傳熱單元中將太陽能轉(zhuǎn)換為電流包括如下步驟:利用反射流對(duì)接收區(qū)中的流體進(jìn)行加熱以產(chǎn)生具有熱能的熱流;在熱機(jī)中將熱流的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功能量，所述熱機(jī)與所述接收區(qū)流體地連接；以及在發(fā)電機(jī)中將所述機(jī)械功能量轉(zhuǎn)換為電流，所述發(fā)電機(jī)與所述熱機(jī)機(jī)械地連接。所述方法還包括在電力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中將所述電流和所述釋放電子流合并。所述電力調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括:電緩沖器，其被構(gòu)造為防止釋放電子流與電流交叉流動(dòng);dc至dc轉(zhuǎn)換器，該dc至dc轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造為使釋放電子流電壓和電流電壓均衡；以及電連接器，該電連接器被構(gòu)造為將釋放電子流電壓與電流電壓合并以產(chǎn)生電源。
【附圖說明】
[0014]通過以下描述、權(quán)利要求書以及附圖，本發(fā)明的這些以及其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更加容易理解。但是，應(yīng)當(dāng)注意，附圖僅示出了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，并因此不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，這是因?yàn)槠淇梢栽试S有其他等效實(shí)施例。
[0015]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0016]圖2示出了反射太陽輻射波長(zhǎng)和吸收太陽輻射波長(zhǎng)的雙采集板。
【具體實(shí)施方式】
[0017]雖然將通過幾個(gè)實(shí)施例來描述本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，這里所描述的設(shè)備和方法的許多示例、變形和替換在本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)。因此，這里所描述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例在不喪失普遍性并且不會(huì)對(duì)本發(fā)明加入限制的情況下進(jìn)行闡述。
[0018]圖1提供了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。雙式太陽能發(fā)電機(jī)100包括雙采集板102。雙采集板102被設(shè)計(jì)為反射來自太陽輻射源2的太陽輻射的反射波長(zhǎng)并吸收來自太陽輻射源2的太陽輻射的吸收波長(zhǎng)。在優(yōu)選實(shí)施例中，雙采集板102具有拋物線形狀。在替代實(shí)施例中，雙采集板102包括排列成拋物線形狀的一個(gè)或多個(gè)平板(未示出)。雙采集板102包括反射表面104和吸收表面106。
[0019]反射表面104反射具有反射波長(zhǎng)10的太陽輻射以產(chǎn)生反射流30。反射表面104是能夠反射太陽輻射的任意類型的表面。在至少一個(gè)實(shí)施例中，反