[實用新型]一種高空太陽能發(fā)電單元及發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720263520.0
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN206517342U
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張建軍
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東高空風能技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02S20/10
• 分類號: H02S20/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 鄭永泉,邱奕才

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高空太陽能發(fā)電單元及發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著人類對能源環(huán)境要求的發(fā)展，太陽能逐漸成為了重要的綠色能源。太陽能具備蘊藏量大且無污染等特點，現(xiàn)有的太陽能采集通常在地面上進行且需要鋪設(shè)大面積的太陽能電池板，占用大量空間選址比較困難且能量轉(zhuǎn)換效率較低，導(dǎo)致太陽能發(fā)電成本較高。而且太陽能采集容易受到天氣因素的影響，如陰天或者雨天則完全無法進行發(fā)電作業(yè)，使得現(xiàn)有的太陽能的應(yīng)用受到了大大的限制。而在距離地面一萬多米的高空，云量少，太陽光在白晝照射穩(wěn)定，且高空太陽能的輻射能量更強，同時高空太陽能受氣象條件和地域的影響也較小。

現(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮?00910113875.1的中國發(fā)明專利公開了一種高空風-太陽能發(fā)電裝置，該裝置由牽引索和定高索維系在既定高空位置高度的升力體構(gòu)成。其中升力體的上表面敷設(shè)太陽能電池，后部設(shè)有風力發(fā)電機組。由此該裝置晝間可穩(wěn)定地利用太陽能發(fā)電，同時可利用高空風晝夜穩(wěn)定地發(fā)電。該方案采用在升力體的上表面鋪設(shè)太陽能電池的方法進行高空太陽能發(fā)電，但該方法中升力體受風力作用影響較大，隨著太陽不同時間角度不同，太陽能電池受陽光輻射的角度也不定。另外，由于升力體受風向影響非常大，甚至可能太陽能電池無法接受太陽輻照吸收太陽能發(fā)電。

申請?zhí)枮?01510281883.2的中國發(fā)明專利公開了一種傘梯組合高空太陽能發(fā)電系統(tǒng)，包括與地面成一角度的軌道繩和固定于軌道繩上的若干太陽能發(fā)電組；太陽能發(fā)電組包括從下至上依次固定連接在軌道繩上的滑筒、下?lián)鯄K、上擋塊和升降傘，升降傘傘形邊緣與滑筒之間連接若干細繩且頂部中心套接在軌道繩上，升降傘表面上設(shè)置有一層太陽能薄膜，太陽能薄膜連接有太陽能儲能裝置。該發(fā)明在升降傘傘面上鋪設(shè)太陽能薄膜并通過軌道繩將其升入高空進行太陽能采集發(fā)電，避免受到天氣等因素影響，整個發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置于高空中，基本不占用地面空間且光照更加強烈，能量轉(zhuǎn)換率更高，同時還可以進行高空風能采集。但是由于升降傘在其做功過程中需要不斷地開傘和關(guān)傘，而太陽能薄膜設(shè)置于升降傘的表面，其做功過程中吸收太陽能的效率低，且發(fā)電功率不穩(wěn)定，因此該方案不適用于大量發(fā)電的情況，而只能僅僅作為升降傘的驅(qū)動的補充電力來使用。

同時該發(fā)明人還公開了另外一種技術(shù)方案，即申請?zhí)枮?01510281882.8的中國發(fā)明專利，公開了一種傘梯組合太陽能風能互補發(fā)電系統(tǒng)，包括：與地面成一角度的軌道繩以及若干固定于軌道繩上的發(fā)電組；發(fā)電組包括從下至上依次固定連接在軌道繩上的滑筒、下?lián)鯄K、上擋塊和升降傘，升降傘傘形邊緣與滑筒之間連接若干細繩且頂部中心套接在軌道繩上，滑筒末端還連接有若干串接于軌道繩上的太陽能發(fā)電組。其中，太陽能發(fā)電組由串接于軌道繩上的若干圓筒狀或者球狀電池板、貼覆于其表面上的太陽能薄膜和儲能電池組成。該發(fā)明通過升降傘將串接的太陽能發(fā)電組送入高空，于高空中采集太陽能，同時通過升降傘的上下驅(qū)動還可以采集高空風能，實現(xiàn)了高空太陽能和高空風能的綜合利用。該方案中的太陽能發(fā)電組本身不具備升力，且其重量較重，必須采用較多的平衡傘才能平衡其重量。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，本實用新型提供了一種獨立且發(fā)電效率高的高空太陽能發(fā)電單元及發(fā)電系統(tǒng)。

為實現(xiàn)本實用新型的目的，采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種高空太陽能發(fā)電單元，包括支架，所述支架設(shè)有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸上安裝有氣球，所述氣球的形狀為旋轉(zhuǎn)體，且安裝在所述轉(zhuǎn)軸上繞旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；所述氣球的表面覆蓋有薄膜太陽能，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)有用于帶動氣球轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置。

本實用新型通過在氣球上設(shè)置薄膜太陽能的方法實現(xiàn)高空太陽能的采集。同時，本實用新型還利用馬格魯斯效應(yīng)（如圖1所示），通過驅(qū)動裝置驅(qū)動氣球繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)可以帶動周圍流體旋轉(zhuǎn)，使得物體一側(cè)的流體速度增加，另一側(cè)流體速度減小，而根據(jù)伯努利定理，流體速度增加將導(dǎo)致壓強減小，流體速度減小將導(dǎo)致壓強增加，這樣就導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)物體在橫向的壓力差，并形成橫向力，因此當氣球上部的旋轉(zhuǎn)方向與風向相同，底部與風向相反時，根據(jù)馬格魯斯效應(yīng)則能產(chǎn)生一個向上的力將氣球托起，當轉(zhuǎn)速足夠快甚至能產(chǎn)生托起較重的物體。本實用新型就是利用了馬格魯斯效應(yīng)，通過氣球旋轉(zhuǎn)將發(fā)電單元送至高空中，改變了現(xiàn)有技術(shù)中采用充有低密度氣體的氣球或風箏等將太陽能發(fā)電單元送至高空的現(xiàn)狀，本方案結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)太陽能高空發(fā)電裝置的獨立。

進一步地，所述氣球呈圓柱體形或橢球形或橄欖形或球形。