[發明專利]垂直軸風力與太陽能熱氣流互補發電裝置

無效

• 申請號: 201310277374.3
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103352802A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 李彥軍;胡迎明;張鵬;楊龍濱;宋福元;王維
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D3/04;F03G6/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種發電裝置。

背景技術

從目前新能源領域來看，大力開發和利用可再生清潔能源是我國優化能源結構，改善環境，促進經濟社會可持續發展的重要戰略措施之一。太陽能和風能是取之不竭用之不盡的可再生能源，已經得到了廣泛的應用。但是對太陽能的開采主要集中在太陽能光伏發電。太陽能光伏電池板的發電效率很低，13%左右，投資成本卻很高，為常規電價的5～15倍，性價比很低，國內市場很小。同時太陽照射的能量分布密度小，一般情況下，每平方米太陽強度為1000W/m2，即要占用巨大的面積。并且地面應用太陽能光伏發電時有間歇性，在晚上或陰雨天不能或很少發電。太陽能煙囪熱氣流發電是一種重要的非聚光類太陽能熱發電技術。該技術是由德國J.Schlaich教授在1978年首先提出的。隨后在西班牙建成了世間上第一座50kW示范電站，證明了該技術的可行性。太陽能煙囪熱氣流發電系統是一種清潔的將劣質能源變成優質能源轉化裝置，與傳統的發電方式相比，具有無環境污染、運行穩定、使用周期長等優點。相反，熱效率低、占地面積大，集熱棚易損壞、功率輸出不穩定，難以實現并網等缺點制約該技術的大規模應用。

對于風力發電，其效率稍微高些，能達到35%左右，但其成本仍然很高，占用大片土地，且要求也比較苛刻，風力發電裝置必須安裝在風力資源豐富的地方。此外，風力發電也受天氣的強烈影響，在陰雨天會有強風，而在晴天時風力較小，這種風力時強時弱的間歇性使得發電機的輸出波動很大，由于風電的波形不是標準的正弦函數波形，對電網沖擊太大，嚴重影響了發電機的穩定、系統頻率控制。垂直軸風力機葉片是垂直設置的且環繞同一垂直軸旋轉，與水平軸風力發電機相比，垂直軸發電機的葉片對材料沒有苛刻的要求，重力荷載均衡，更容易實現自動化生產，發展迅速。但仍存在許多問題，最關鍵的是功率輸出的波動問題。由于風速的不可控性使風電具有不確定性和易變性。

綜上所述，無論是風力發電還是太陽能發電，其都有一定的缺陷，并且都受天氣的嚴重影響，導致發電輸出不穩定，同時從開采設備來講，風力發電和太陽能發電都是從事著單一能源的開采和利用，沒有考慮到將能源結合起來進行開采和利用，這樣既浪費空間，成本又高。在收集某一方面能源時又浪費了另一種能源，雖然利用了一些能源但沒有對清潔能源進行最大程度的開采和利用。本發明把太陽能和風能結合起來進行開采利用，發電效率更高，供電更穩定，在地理條件允許的條件下，還可以利用工業余熱進行綜合發電。

發明內容

本發明的目的在于提供不僅能夠利用太陽能集熱器和導風筒產生的熱氣流驅動發電機發電，而且也能夠利用自然風力或自然風力和熱氣流廢氣組成混合風共同驅動發電機發電的垂直軸風力與太陽能熱氣流互補發電裝置。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明垂直軸風力與太陽能熱氣流互補發電裝置，其特征是：包括導風筒、發電裝置外殼，發電裝置外殼固定在導風筒上方，發電裝置外殼里安裝磁極，磁極里安裝電樞繞組，導風筒里安裝空氣渦輪，發電裝置外殼上方設置垂直軸風機葉片，空氣渦輪通過渦輪傳動軸連接電樞繞組，垂直軸風機葉片通過風機傳動軸連接磁極，渦輪傳動軸和風機傳動軸均連接棘輪，棘輪控制渦輪傳動軸和風機傳動軸向相反方向轉動。

本發明還可以包括：

1、導風筒的下方安裝集熱器，集熱器包括水浴蓄熱層、透光板，透光板與導風筒相連、位于水浴蓄熱層的上方，水浴蓄熱層和透光板之間設置風道。

2、所述的風道為迂回旋轉形式布置。

3、導風筒上位于空氣渦輪上方的位置設置廢氣利用管，廢氣利用管的出口面向垂直軸風機葉片。

本發明的優勢在于：

1、本發明在風力發電基礎上，加入了對太陽能或工業余熱收集方式的熱氣流發電。在一年中的大部分時間可以發電，可保證發電裝置穩定運行，提高發電效率，同時系統裝置的建設選址不受地域的限制，有利于在國內推廣應用。

2、本發明在集熱器底部設置水浴蓄熱層，白天能存儲太陽能，晚上可以持續供熱有利于形成平穩的熱氣流，排除瞬時陰晴的干擾，產生優質平穩的電能，同時還可以利用工業余熱，只需用工業余熱加熱水浴蓄熱層即可，實現了能源的多重利用。

3、在太陽能集熱器中安裝了風道，風道呈迂回旋轉形式布置，可增加空氣與水浴蓄熱層的換熱時間，形成旋轉氣流，更有利于驅動渦輪發電，同時中間加承重擋板，可提高建筑的穩定性和降低工程建設的難度。

4、與傳統的熱氣流發電的不同之處是安裝了廢氣利用管，由廢氣利用管導出的廢氣與外部自然風形成混合風同時推動風機葉片進行發電，充分利用自然風能和殘余太陽能。