[發明專利]一種太陽能熱聲壓電發電系統及其發電方法

無效

• 申請號: 201310349311.4
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN103401472A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 嚴科飛;任偉華
• 申請（專利權）人: 內蒙古金崗重工有限公司
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;F03G7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于新能源技術領域，本發明涉及太陽能熱發電技術，尤其涉及一種太陽能熱聲壓電發電系統及其發電方法。

背景技術

目前太陽能熱發電系統中普遍采用蒸汽機以及斯特林外燃機等發電方式發電，現有的蒸汽機發電系統利用率和發電效率較差，熱利用率低，只能用建造系統規模足夠大來提高太陽能的利用率，因此導致其建造成本高，周期長；而現有的斯特林外燃機發電系統中，機械運動部件較多，使得整個系統的制造和安裝工藝復雜，成本較高，且運行的可靠性和實用性也較差，這在一定程度上限制了太陽能的推廣和應用。熱聲發電是基于熱聲效應，將熱能轉化為聲波，再將聲波轉化為電能，具有能源適應性好、無運動部件、可靠性高等優點，因此太陽能熱聲發電成為研究熱點。目前在太陽能熱聲發電技術的領域中，主要采用電解質-磁場耦合發電系統(如專利CN101344077A)、直線振蕩發電系統(如專利CN101629558A)，這些發電系統存在結構復雜、體積大、工作頻率低、不能進行大功率發電等缺點，且不能有效發揮熱聲發動機容易產生高頻壓力波的優勢的問題。

發明內容

要解決的技術問題

針對現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種太陽能熱聲壓電發電系統及其發電方法，解決現有技術中存在的結構復雜、體積大、工作頻率低、不能進行大功率發電、且不能有效發揮熱聲發動機容易產生高頻壓力波的優勢等問題。

技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供一種太陽能熱聲壓電發電系統，包括：1)太陽能聚光裝置，用于將太陽光聚焦在熱聲發動機上；2)熱聲發動機，用于將太陽能聚光裝置聚焦后產生的熱能轉換成聲波；3)聲波變換裝置，用于將熱聲發動機轉換成的聲波轉換成振幅和壓力適合壓電發電裝置工作的機械振動；4)壓電發電裝置，用于將機械振動轉換成電能；5)電能變換裝置，用于將壓電發電裝置轉換的電能進行調整和轉換；6)儲能裝置，用于儲存經電能變換裝置調整和變換后的電能。

優選地，所述的太陽能聚光裝置可以是碟式太陽能聚光裝置、塔式太陽能聚光裝置、槽式太陽能聚光裝置或前述二種或二種以上組合聚光裝置。

優選地，所述的太陽能聚光裝置上還可設置太陽光線跟蹤系統，使得太陽能聚光裝置能夠隨著太陽光的入射方向而變化。由此聚光點也會發生變化，所以熱聲發動機要與太陽能聚光裝置發生關聯動作，以保證聚焦后的光線能夠入射到熱聲發動機上。

優選地，所述的熱聲發動機是駐波熱聲發動機或行波熱聲發動機或串級混合型熱聲發動機。

優選地，所述的壓電發電裝置由振動膜片和壓電材料疊放在一起構成，振動膜片將機械振動的壓力轉化為振動膜片的振動，振動膜片的振動對壓電材料進行擠壓，從而產生電能。較優地，所述的振動膜片為合金振動膜片。所述的壓電材料由壓電陶瓷、壓電鐵電性材料、壓電聚合物、壓電復合材料之一或其組合制成。

優選地，所述的電能變換裝置包括控制模塊、整流模塊和逆變模塊?？刂颇K和整流模塊之間，控制模塊和逆變模塊之間都通過線路相連?？刂颇K發出控制指令對整流模塊和逆變模塊進行控制；整流模塊由變壓器、整流主電路和濾波器等組成，整流模塊將壓電發電裝置內壓電材料產生的交流電整流為直流電存儲在儲能裝置中；逆變模塊由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成，逆變模塊將儲能裝置中的低壓直流逆變為合適的交流電以供使用。

優選地，所述的儲能裝置是鎳鎘電池或鎳氫電池或鋰電池或鋰聚合物電池或鉛酸電池。

進一步地，本發明還提供了一種太陽能熱聲壓電發電的方法，包括如下步驟：

1)太陽能聚光裝置將太陽光聚焦在熱聲發動機上；

2)熱聲發動機將太陽能聚光裝置聚焦后產生的熱能轉換成聲波；

3)聲波變換裝置將聲波轉換成振幅和壓力適合壓電發電裝置工作的機械振動；

4)壓電發電裝置將機械振動轉換成電能；

5)電能變換裝置將壓電發電裝置轉換的電能進行調整和轉換；

6)儲能裝置儲存經電能變換裝置調整和變換后的電能。

優選地，通過在所述太陽能聚光裝置上設置太陽光線跟蹤系統，使得太陽能聚光裝置能夠隨著太陽光的入射方向而變化；并且熱聲發動機與太陽能聚光裝置發生關聯動作，使聚焦后的光線能夠入射到熱聲發動機上。

本發明的有益效果在于：