專利名稱：太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于能源、電力技術領域，它具體涉及太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術：
隨著世界人口數(shù)量快速增長和工業(yè)的飛速發(fā)展，能源電力需求不斷增加，能源危機日益凸顯，環(huán)境污染也在加劇，地球溫室效應影響繼續(xù)上升，人類的生活環(huán)境逐步惡化。 石油、天然氣等不可再生能源終將耗盡，世界各國對清潔的新能源需求的依賴將逐漸加強。 各國都特別關注21世紀的新能源問題，并且非?？春眯碌目稍偕茉?。尋求清潔能源利用新技術已成為研究熱點之一，而太陽能發(fā)電技術將是最有發(fā)展前途的新能源技術。1978年德國khlaich教授提出太陽能煙囪發(fā)電技術，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壓，該負壓驅使集熱棚外地面大氣壓的空氣流經(jīng)棚四周的進氣通道向集熱棚中心匯流，最后由煙囪頂部排出，在煙囪底部布置風力渦輪發(fā)電機，熱氣流推動風力渦輪發(fā)電機葉片，形成熱氣流發(fā)電(Schlaich J. chimney Electricity from the sun [Μ]. Maurer C， Geislingenj Germany, The solar 1995)。自從西班牙建成了第一座太陽能煙囪發(fā)電站后，引起了世界各國的強烈關注，并相繼開發(fā)出大量專利技術。如專利“結合光伏技術的太陽能熱風發(fā)電系”(專利申請?zhí)?200810034261 . X)提出了利用熱風發(fā)電和光伏發(fā)電綜合利用太陽能的技術。專利“用于太陽能熱風發(fā)電系統(tǒng)的集熱器”(專利申請?zhí)?00810034259. 2)通過對集熱器進行改進，以提高集熱器的集熱效率。專利“一種利用太陽能進行煙 發(fā)電及海水淡化的裝置”(專利申請?zhí)?00810021605. 3)提供了一種利用太陽能進行熱風發(fā)電和海水淡化處理的裝置。截至目前，還沒有太陽能熱氣流發(fā)電廠正式投產(chǎn)運營，其主要原因是現(xiàn)有技術發(fā)電效率過低，經(jīng)濟性不具有優(yōu)勢。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，除了光照等自然條件外，太陽能熱氣流發(fā)電效率主要和系統(tǒng)幾何尺寸有關，包括煙囪的高度、直徑、形狀、集熱棚的直徑、離地高度等， 尤其是煙 高度和集熱棚的直徑是系統(tǒng)發(fā)電功率和效率的最顯著的影響因素。隨著煙囪高度的增加，發(fā)電效率顯著上升，但建設難度也大大增加。澳大利亞在本世紀初即計劃建設一座太陽能熱氣流發(fā)電廠，設計煙 高達1000米，但計劃因建設難度大等原因擱淺至今。專利“一種超高煙囪造風發(fā)電系統(tǒng)”(專利申請?zhí)?00810002820. 9)提出了一種超高煙囪的材料和建筑方法，防彈纖維布料所制成的煙 由太陽能產(chǎn)生的熱氣流支撐，根據(jù)需要煙囪可高達2000-20000米之間，但該方案在夜晚或日照不足時，氣流很難支撐起如此高度的巨型煙@，且在風暴情況下該煙@沒有抵抗能力。太陽能熱氣流發(fā)電的另外一個難題是透明采光板容易被塵土覆蓋，且不容易清洗，降低采光效率
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的主要解決超高煙囪受強風影響容易被破壞、集熱板透明度受塵埃積聚影響降低采光效率、太陽光線暗淡或夜間發(fā)電的技術問題，提供一種太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明為解決上述技術問題而采取的技術方案是
太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)，包括集熱棚，采光板，煙 基座，煙 ，及風力發(fā)電機組；其特征在于所述集熱棚由采光板與集熱棚立柱組成；所述采光板由采光板豎板與采光板斜板組成，位于集熱棚頂部，其中采光板豎板上部與采光板斜板通過采光板鉸鏈鉸接在一起，并靠重力下垂與采光板斜板自然接觸，采光板斜板固定在鋼制框架之上，所述鋼制框架固定于集熱棚立柱上，所述煙 基座位于集熱棚中心，所述煙 基座還包括旋轉機構和基座立柱，在煙囪基座內(nèi)孔中安裝風力發(fā)電機組；所述旋轉機構裝于煙囪基座上部的煙囪1并驅動煙囪旋轉；所述煙囪由四條固定繩索固定在集熱棚周邊，煙囪上部設置有滑動圈，所述滑動圈上設有繩端固定裝置，位于煙 基座下方的基座立柱，以煙 基座為中心呈輻射狀均勻分布有與基座立柱數(shù)量相同的導風壁，所述導風壁與基座立柱相連，導風壁一直延伸到集熱棚的邊緣；在所述檔風壁在基座立柱之間，檔風壁能夠折疊，檔風壁的一端用擋風壁鉸鏈固定在基座立柱之上。由于本發(fā)明采用上述方案，該發(fā)電系統(tǒng)作用時，太陽光線照射在集熱棚頂上的采光板上，使集熱棚內(nèi)的空氣加熱，形成經(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壓，該負壓驅使集熱棚外地面大氣壓的空氣流經(jīng)開放式的集熱棚邊緣進入集熱棚，并向集熱棚中心匯流，最后由煙 頂部排出，在煙 基座內(nèi)布置風力發(fā)電機組，熱氣流推動風力發(fā)電機葉片轉動進行發(fā)電；煙囪截面為橢圓形，當自然風力大于一定級別時， 通過煙囪基座的旋轉機構，將煙囪旋轉一定角度，使煙囪迎風面積最小，達到降低風阻的目的，而在風力方向煙囪尺寸較大，提高了煙囪的抗風能力。陽光正常時，擋風壁全部打開，使空氣流全方位進入集熱棚內(nèi)，當無陽光時，利用自然風進行發(fā)電，這時將迎風面的擋風壁打開，背風面擋風壁閉合，自然風在煙囪抽力的作用下驅動風力發(fā)電機組進行發(fā)電。集熱棚頂上的采光板豎板可以在雨水作用下打開，從而進行自清潔，避免塵埃影響采光效率。


圖1是本發(fā)明的安裝示意圖2是本發(fā)明中的太陽能采光板示意圖； 圖3是本發(fā)明中的導風壁及檔風壁結構示意圖； 圖4是本發(fā)明中的煙囪基座示意圖； 圖5是本發(fā)明中的太陽能集熱棚結構示意圖； 圖6是本發(fā)明中的煙囪上端滑動圈示意圖。
具體實施例方式如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)，包括煙囪1，滑動圈2，煙 基座3，旋轉機構4，基座立柱5，集熱棚6，采光板7，采光板豎板8，采光板斜板 9，采光板鉸鏈10，鋼制框架11，集熱棚支柱12，固定繩索13，風力發(fā)電機組14，導風壁15， 擋風壁16，擋風壁鉸鏈17，繩端固定裝置18，內(nèi)圈19和外圈20。其中煙囪1截面呈橢圓形，并且固定在位于煙囪基座3上部的旋轉機構4上，煙囪1由四根固定繩索13固定，所述固定繩索13 —端與煙囪上部的滑動圈2上的繩端固定裝置18聯(lián)結，一端固定在地面上，所述滑動圈2包括內(nèi)圈19與外圈20，且內(nèi)圈19形狀與煙囪1形狀適配，外圈20可自由滑動， 所述外圈20上安裝有四個繩端固定裝置18，所述旋轉機構4可帶動煙@ 1旋轉，所述煙囪 1的內(nèi)孔截面為橢圓形，煙囪1與煙囪基座3內(nèi)孔的形狀大小尺寸一致；煙囪基座3下部有若干個基座立柱5，其中基座立柱5之間的空隙用于進氣。如圖2所示，所述集熱棚6由兩部分組成即采光板7和集熱棚支柱11，所述采光板 7又由采光板豎板8和采光板斜板9組成，其中采光板斜板9以一定角度傾斜安裝在鋼制框架11上，所述鋼制框架11固定在集熱棚支柱12上。采光板斜板9接近垂直于太陽光，保證太陽光順利透過，另一方面，采光板斜板9不容易沉積灰塵，并且在下雨的時候雨水可容易地沖洗采光板7。如圖3所示，所述集熱棚9內(nèi)以煙囪1為中心，并設有呈輻射狀分布的若干條導風壁15，所述導風壁15與基座立柱5聯(lián)接，所述基座立柱5之間設置有圓弧形擋風壁16，所述圓弧形擋風壁16與基座立柱5數(shù)量相同，其可折疊，呈環(huán)狀分布于煙囪基座3周圍，并且每一個擋風壁16的一側與基座立柱5通過擋風壁鉸鏈17鉸接在一起，實現(xiàn)自由開合。其中所述光板豎板與地面的夾角75° 90°。所述旋轉機構4轉動角度在 0-90°范圍。所述導風壁15與集熱棚支柱12的高度相同，厚度為100 120mm。本發(fā)明的工作原理
由集熱棚頂部的集熱器將內(nèi)部的空氣加熱，同時由煙囪形成向上的氣流驅動風力發(fā)電機組進行發(fā)電。太陽光線正常時則打開檔風壁由太陽能加熱空氣形成熱氣流進行發(fā)電。當預計自然風力大于某一數(shù)值時，啟動旋轉機構將煙囪旋轉一定角度使橢圓的短軸與風向垂直，使煙囪受力減小。當下雨時，雨水將太陽能采光板上的塵埃沖刷掉，此時由于太陽光線較暗，集熱棚內(nèi)氣壓較低，采光板豎板被雨水沖開同時將覆蓋在采光板上的塵埃沖入集熱棚，使采光板自行得到清潔。當太陽光較暗或夜間時則打開迎風面擋風壁，關閉背風面的擋風壁，由設置在集熱棚內(nèi)的導風壁將風導入基座立柱間的空隙中，由煙囪的抽力形成上升氣流驅動風力發(fā)電機組進行發(fā)電。
權利要求
1.太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)，包括集熱棚(6)，采光板(7)，煙囪基座(3)，煙囪(1)，風力發(fā)電機組(14)，導風壁(15)及擋風壁(16)；其特征在于所述集熱棚(6)由采光板(7)與集熱棚立柱(12 )組成；所述采光板(7 )由采光板豎板(8 )與采光板斜板(9 )組成，位于集熱棚(6 )頂部，其中采光板豎板(8 )上部與采光板斜板(9 )通過采光板鉸鏈(10 )鉸接在一起， 并靠重力下垂與采光板斜板(9)自然接觸，采光板斜板(9)固定在鋼制框架(11)之上，所述鋼制框架(11)固定于集熱棚立柱(12)上，所述煙囪基座(3)位于集熱棚(6)中心，所述煙囪基座(3)還包括旋轉機構(4)和基座立柱(5)，在煙囪基座(3)內(nèi)孔中安裝風力發(fā)電機組 (14)；所述旋轉機構(4)裝于煙囪基座(3)上部的煙囪(1)并驅動煙囪旋轉；所述煙囪(1) 由四條固定繩索(13 )固定在集熱棚(6 )周邊，煙囪(1)上部設置有滑動圈(2 )，所述滑動圈 (2)上設有繩端固定裝置(18)，位于煙囪基座(3)下方的基座立柱(5)，以煙囪基座(3)為中心呈輻射狀均勻分布有與基座立柱(5)數(shù)量相同的導風壁(15)，所述導風壁(15)與基座立柱(5)相連，導風壁(15)—直延伸到集熱棚(6)的邊緣；在所述檔風壁(16)在基座立柱 (5)之間，檔風壁能夠折疊，檔風壁的一端用擋風壁鉸鏈(17)固定在基座立柱(5)之上。
2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述光板豎板與地面的夾角75° 90°。
3.根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述旋轉機構(4)轉動角度在0-90°范圍。
4.根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述導風壁(15)與集熱棚支柱(12)的高度相同，厚度為100 120mm。
5.根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述煙囪(1)的內(nèi)孔截面為橢圓形，煙囪(1)與煙囪基座(3)內(nèi)孔的形狀大小尺寸一致。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)，包括集熱棚，煙囪基座，煙囪，風力發(fā)電機組，導風壁，擋風壁。所述集熱棚還包括采光板和采光板立柱，采光板還包括采光板豎板和采光板斜板，采光板豎板通過采光板鉸鏈與采光板斜板鉸接，靠重力下垂與采光板斜板閉合，煙囪基座包括上部的旋轉機構與下部的基座立柱，在其內(nèi)部安裝有風力發(fā)電機組，旋轉機構與煙囪連成一體，煙囪可以根據(jù)自然風向進行旋轉，以調整迎風面的面積，減小風阻，導風壁高度達集熱棚頂部，長度延伸至集熱棚邊緣，擋風壁的一側的鉸接在基座立柱上。當太陽光線不充足時打開迎風面的檔風壁，同時關閉背風面的擋風壁，利用自然風力進行發(fā)電，在雨水形成水流時可以被沖開，進行自動清潔。
文檔編號F03D11/00GK102251942SQ20111017090
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權日2011年6月23日
發(fā)明者崔小朝, 常紅, 常莉莉, 張偉偉, 林金保, 陳艷霞 申請人:太原科技大學