[發(fā)明專利]一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與太陽能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210359059.0
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102852744A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王子龍;張華;胡立業(yè)
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;A01G1/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種能源、電力運(yùn)用技術(shù)，特別涉及一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與太陽能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合的方法。

背景技術(shù)

在能源問題日益突出的今天，太陽能的開發(fā)利用已成為實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)。太陽能發(fā)電是一種新興的可再生能源，其生產(chǎn)過程不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，又不會(huì)消耗其它地球資源或?qū)е碌厍驕厥倚?yīng)，因此受到世界各國的重視。

太陽能的利用有光電轉(zhuǎn)換和被動(dòng)式利用（光熱轉(zhuǎn)換）兩種方式。光電轉(zhuǎn)換主要是通過光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，但是現(xiàn)有的光伏電池普遍存在著效率不高、穩(wěn)定性低、適應(yīng)能力差、體積龐大且系統(tǒng)復(fù)雜等缺點(diǎn)，并且其電池效率隨著電池溫度的上升而降低，因此，還需增加一定的散熱設(shè)備，更進(jìn)一步提高的光伏發(fā)電的成本，不利于光伏發(fā)電的進(jìn)一步推廣。

太陽能熱風(fēng)發(fā)電構(gòu)想是由德國斯圖加特大學(xué)J.?Schlaich教授于1978?年提出的。該發(fā)電系統(tǒng)主要有3個(gè)基本組成部分：具有高透光性頂棚(如玻璃)?的集熱器、太陽能煙囪和透平發(fā)電機(jī)組。太陽光以輻射形式加熱集熱器下面的地面，使之溫度升高。環(huán)境空氣進(jìn)入集熱器后，受地面和陽光加熱，密度減小并沿集熱器頂進(jìn)入太陽能煙囪，在太陽能煙囪內(nèi)由于“煙囪作用”形成上升氣流。當(dāng)集熱器面積足夠大時(shí)，煙囪內(nèi)的上升氣流就可驅(qū)動(dòng)安裝在太陽能煙囪內(nèi)的風(fēng)力透平發(fā)電機(jī)組發(fā)電。同時(shí)，環(huán)境空氣不斷進(jìn)入集熱器，形成持續(xù)的氣流流動(dòng)。太陽能熱風(fēng)發(fā)電技術(shù)具有一系列優(yōu)點(diǎn)：(1)?太陽能幾乎是取之不盡,?用之不竭的清潔能源,?太陽能熱風(fēng)發(fā)電對環(huán)境無污染；(2)?太陽能熱風(fēng)電廠通過設(shè)置蓄熱系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)全天候運(yùn)行；(3)?太陽能熱風(fēng)電廠設(shè)備簡單，透平發(fā)電機(jī)組是唯一的運(yùn)動(dòng)部件，維護(hù)費(fèi)用低；(4)?不需冷卻水、不產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，對緩解全球變暖有積極作用。

國內(nèi)外學(xué)者對太陽能熱風(fēng)煙囪產(chǎn)生了濃厚的興趣。1982?年德國和西班牙合作，在西班牙的Manzanares建造了第1?座太陽能熱風(fēng)試驗(yàn)型電站。這座電站的煙囪高度為195?m，煙囪直徑為10.3?m，集熱棚直徑約242?m，集熱器面積約46?000?m²。電站內(nèi)設(shè)置了蓄熱系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)供電。白天透平發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500?r/min，輸出功率為100?kW；在夜間透平發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1?000?r/min，輸出功率40kW。1983?年美國科學(xué)家Krisst建造了一座煙囪高度為10?m，集熱器直徑為6?m，輸出功率為10W?的庭院式太陽能熱風(fēng)發(fā)電裝置。1997?年在美國佛羅里達(dá)大學(xué)花園建造了3?種不同形式的太陽能煙囪模型，并進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究。土耳其科學(xué)家Kulunk在土耳其的伊茲密爾市建造了1?個(gè)微型電站，這個(gè)電站的煙囪高2?m，直徑為7?cm，集熱器面積為9m²，發(fā)電功率為0.14W，煙囪中的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子功率為0.45W，發(fā)電機(jī)效率為31%。

國內(nèi)太陽能熱風(fēng)發(fā)電技術(shù)的研究起步較晚。華中科技大學(xué)建立了1座小型的太陽能熱風(fēng)發(fā)電裝置，并能正常運(yùn)行。上海理工大學(xué)搭建了一座太陽能熱風(fēng)煙囪試驗(yàn)臺，試驗(yàn)系統(tǒng)中集熱棚直徑為6.5m，煙囪高度為10m，煙囪直徑為0.3m，發(fā)電功率為5W。上海交通大學(xué)對將太陽能熱風(fēng)發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于我國寧夏地區(qū)的可行性和方案做了研究。此外，中國科技大學(xué)的葛新石和葉宏對太陽能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)的熱力學(xué)不完善性做了分析。指出太陽煙囪發(fā)電技術(shù)實(shí)質(zhì)上是太陽熱發(fā)電，它受熱力學(xué)定律的制約，作為熱發(fā)電系統(tǒng),熱源的熱空氣溫度很低,即使在理想條件下，系統(tǒng)的發(fā)電效率也較低。

傳統(tǒng)的太陽能熱風(fēng)發(fā)電技術(shù)存在以下缺點(diǎn)：1.其發(fā)電效率較低；2.占地面積較大；3.經(jīng)濟(jì)效益有限。對于我國，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡性，東西部的經(jīng)濟(jì)有一定的差別，這對于太陽能熱風(fēng)煙囪的發(fā)展會(huì)產(chǎn)生一定的影響，主要表現(xiàn)在，西部地區(qū)土地資源豐富，但經(jīng)濟(jì)條件較差，建造大規(guī)模的熱風(fēng)發(fā)電煙囪有一定的困難，而東部地區(qū)雖然經(jīng)濟(jì)條件較好，但土地資源有限，不適合建造大面積的熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對目前太陽能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益較低的問題，提出了一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與太陽能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合的方法，可以有效解決目前熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)所存在的問題，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和熱風(fēng)發(fā)電技術(shù)緊密結(jié)合，根據(jù)不同條件，最大程度的發(fā)揮了兩者各自的優(yōu)勢，提高了太陽能的綜合利用率，提高了土地資源的綜合利用率，同時(shí)降低了農(nóng)業(yè)和發(fā)電的成本，擴(kuò)大了太陽能熱風(fēng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。