[發(fā)明專利]一種適用于山體的太陽能熱氣流冷風復合發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510527455.3
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN105041587B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 周新平;許洋洋;黃勇;袁碩;譚棟文;張浩;張飛
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F03G6/04
• 分類號: F03G6/04;F03G6/06
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙)42224
• 代理人: 宋業(yè)斌

技術領域

本發(fā)明屬于太陽能熱氣流發(fā)電領域，更具體地，涉及一種適用于山體的太陽能熱氣流冷風復合發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術

隨著社會的飛速發(fā)展，人類對能源的需求越來越大，可傳統(tǒng)的化石燃料(煤、石油、天然氣)日漸枯竭，化石燃料燃燒過程還會產(chǎn)生嚴重的環(huán)境問題，人類面臨日趨嚴重的能源危機與環(huán)境污染，因此迫切需要尋找可行的大規(guī)模的可再生清潔能源利用技術。太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，其中，太陽能熱氣流發(fā)電技術作為一種利用太陽能發(fā)電的技術手段，正受到國內(nèi)外學者越來越多的研究，在我國山地占全國陸地面積的1/3，并且有許多山脈位于中高緯度且太陽輻射多的地區(qū)，因此有效利用山地地形條件結合太陽能熱氣流發(fā)電技術提高發(fā)電效率成為國內(nèi)外學者研究的熱點。

現(xiàn)有技術中對于如何將太陽能利用技術與山地的地形相結合已經(jīng)做出一些設計方案。例如，CN200410073048.1公開了一種太陽能煙囪發(fā)電裝置的建造方法，并涉及一種太陽能煙囪發(fā)電裝置，該發(fā)電裝置將太陽能煙囪建造在斜坡的坡頂上，并將集熱棚建造在山體傾斜陽面的斜坡上，利用太陽能實現(xiàn)發(fā)電；此外，CN201320304454.9公開了一種應用于山體的太陽能風力發(fā)電裝置，其包括順著山勢設置的對流管、設于對流管頂端和底端的加熱單元、風力發(fā)電單元以及控制單元，通過該裝置可實現(xiàn)持續(xù)供電。

然而，進一步的研究，上述現(xiàn)有技術仍然存在以下的缺陷或不足：上述的太陽能煙囪發(fā)電裝置只能利用集熱棚內(nèi)被加熱的空氣實現(xiàn)太陽能發(fā)電，其發(fā)電效率低、無法滿足大功率發(fā)電要求；而上述太陽能風力發(fā)電裝置，雖然可實現(xiàn)白天與晚上的持續(xù)發(fā)電，但其需額外設置加熱單元、控制單元和溫度傳感器，整體結構復雜，投資成本高。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種適用于山體的太陽能熱氣流冷風復合發(fā)電系統(tǒng)，其中結合太陽能熱氣流發(fā)電技術并利用山體地形產(chǎn)生的山谷風效應，相應設計了適用于不同山體結構的太陽能熱氣流冷風復合發(fā)電系統(tǒng)，并對其關鍵組件如太陽能熱氣流發(fā)電裝置、冷風發(fā)電裝置的結構及其具體設置方式進行研究和設計，相應的可有效利用山體地形產(chǎn)生的自然山谷風以及太陽輻射實現(xiàn)白天太陽能熱氣流發(fā)電以及晚上的冷風發(fā)電，具有發(fā)電效率高、發(fā)電可持續(xù)性強、適用性廣等優(yōu)點，因而尤其適用于中高緯度地區(qū)山體等場合。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種適用于山體的太陽能熱氣流冷風復合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能熱氣流發(fā)電裝置和冷風發(fā)電裝置，其中：

所述太陽能熱氣流發(fā)電裝置包括太陽能煙囪、集熱風棚和渦輪發(fā)電機組Ⅰ，所述太陽能煙囪設置在山體的頂部；所述集熱風棚沿著所述山體的斜坡設置在該斜坡的上部，并與所述太陽能煙囪相連；所述渦輪發(fā)電機組Ⅰ設置在所述太陽能煙囪與所述集熱風棚的交界處；

所述冷風發(fā)電裝置包括排風短煙囪、集風棚和渦輪發(fā)電機組Ⅱ，其中，所述排風短煙囪設置在所述山體的底部，其與所述集風棚相連；所述集風棚沿著所述斜坡的下部向上延伸，而所述斜坡位于所述集風棚與所述集熱風棚之間的部分則裸露在外，以此使得所述山體中的自然山谷風作為所述集風棚與所述集熱風棚的入口風；所述渦輪發(fā)電機組Ⅱ設置在所述排風短煙囪與所述集風棚的交界處；以此方式，利用太陽能輻射以及山體中的自然山谷風實現(xiàn)高效率持續(xù)發(fā)電。

作為進一步優(yōu)選的，白天，所述斜坡位于所述集熱風棚和集風棚之間的部分吸收太陽輻射以形成谷風熱氣流，該谷風熱氣流沿著所述斜坡進入集熱風棚中，以增加所述集熱風棚進風的熱量和風量，進而實現(xiàn)太陽能熱氣流增效發(fā)電；晚上，所述斜坡位于所述集熱風棚和集風棚之間的部分快速冷卻以形成山風，該山風沿著所述斜坡進入所述集風棚中，進而實現(xiàn)冷風發(fā)電。

作為進一步優(yōu)選的，所述渦輪發(fā)電機組Ⅰ設置在所述集熱風棚靠近所述太陽能煙囪位置處，所述渦輪發(fā)電機組Ⅰ中的渦輪為水平軸式。

作為進一步優(yōu)選的，所述渦輪發(fā)電機組Ⅰ設置在所述太陽能煙囪靠近所述集熱風棚位置處，所述渦輪發(fā)電機組Ⅰ中的渦輪為垂直軸式。

作為進一步優(yōu)選的，所述渦輪發(fā)電機組Ⅱ設置在所述集風棚靠近所述排風短煙囪位置處，所述渦輪發(fā)電機組Ⅱ中的渦輪為水平軸式。

作為進一步優(yōu)選的，所述渦輪發(fā)電機組Ⅱ設置在所述排風短煙囪靠近所述集風棚位置處，所述渦輪發(fā)電機組Ⅱ中的渦輪為垂直軸式。

作為進一步優(yōu)選的，所述集熱風棚貼覆所述斜坡的上部而建，所述集風棚貼覆所述斜坡的下部而建，所述集熱風棚與集風棚之間有較長的裸露山體。