一种伞梯高空太阳能发电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种伞梯高空太阳能发电系统，包括：与地面成一定角度的缆绳和设置于缆绳上的若干太阳能发电单元；所述太阳能发电单元包括自下而上设置的固定于缆绳上伞头装置、顶部中心套于缆绳上的伞体以及套于缆绳上并与伞体的顶部中心连接的伞尾装置，所述伞头装置通过伞绳与所述伞体的边缘连接；所述伞体表面设有薄膜太阳能；所述伞尾装置用于控制改变所述伞体受太阳辐照的辐照面积。本发明专利技术还公开了上述系统的控制方法。与现有技术比较，本发明专利技术基本不占用地面空间，受天气影响较小，同时阳光辐照强度更大，能量转换率更高；同时本发明专利技术实现了与现行电网的匹配，提高对高空太阳能发电的有效利用率。本发明专利技术结构简单，控制方法简单有效，灵活性高。

A high altitude solar power generation system and its control method in an umbrella ladder

The invention discloses an umbrella aerial ladder solar power system, including: cable and ground into a certain angle and number of solar power generation unit is arranged on the cable; the solar power unit comprises a fixed set on the top of the bottom on the umbrella head device, set in the center of the umbrella body and an umbrella tail device on the top of the umbrella body and the center and connected to the cable, wherein the umbrella head device and the umbrella by parachute body edge connection; wherein the umbrella body is arranged on the surface of thin film solar energy; the umbrella tail device used to control the changes in the area of irradiation by solar irradiation of the umbrella body. The invention also discloses the control method of the system. Compared with the existing technology, the invention basically does not occupy the ground space, is less affected by the weather, and has greater sunlight radiation intensity and higher energy conversion rate. At the same time, the invention achieves the match with the existing power grid and improves the effective utilization rate of high-altitude solar power generation. The structure of the invention is simple, the control method is simple, effective, and the flexibility is high.

【技术实现步骤摘要】
一种伞梯高空太阳能发电系统及其控制方法
本专利技术涉及高空太阳能发电领域，具体涉及一种伞梯高空太阳能发电系统及其控制方法。
技术介绍
太阳能是一种清洁能源，发电方法一般都是在地面上建立太阳能发电站。由于地面上需要占用耕地和山林，城市土地受限，空气洁净度差，用电量大的城市、特别是东部地区适合建立太阳能发电站的土地非常有限，而海面、湖面、江面以及海岛等空域宽阔的地方却无法利用太阳能，加之我国东部地区夏季多雨、多云，因此这些地方太阳能的发电利用明显低于西部地区。地面发电每天平均有效利用时间只有5~6个小时，并且地面发电站的太阳能电池阵列很多是固定的，调整方向、追踪太阳很困难，无法保证太阳直射时间。国外有太阳能飞艇和太阳能飞机，在飞艇上或飞机机顶和两翼覆盖薄膜太阳能电池，靠太阳能供电飞翔，但不是专用的太阳能发电设备，发电只能供自身使用。现行电网根据用电的高峰不同，对各个电站发电并网的功率要求也是变化的。另外，由于现有的高空太阳能发电系统多采用贴覆于飞艇上或飞机表面的方式，因此其阳光照射面积固定，发电的功率也就只能根据当时太阳辐照强度改变，难以根据实际需要调节辐照面积，灵活性差，难以与现行电网匹配，这就导致太阳能发电的电能难以并网使用，反而导致了很大的资源浪费。
技术实现思路
为克服现有的技术缺陷，本专利技术提供了一种结构简单且可根据电网实际需要进行调节的伞梯高空太阳能发电系统及其控制方法。为实现本专利技术的目的，采用以下技术方案予以实现：一种伞梯高空太阳能发电系统，包括：与地面成一定角度的缆绳和设置于缆绳上的若干太阳能发电单元；所述太阳能发电单元包括自下而上设置的固定于缆绳上伞头装置、顶部中心套于缆绳上的伞体以及套于缆绳上并与伞体的顶部中心连接的伞尾装置，所述伞头装置通过伞绳与所述伞体的边缘连接；所述伞体表面设有薄膜太阳能；所述伞尾装置用于控制改变所述伞体受太阳辐照的辐照面积。本专利技术提供了一种伞梯高空太阳能发电系统，在现有高空伞梯的基础上，本专利技术将薄膜太阳能设置于各高空伞的伞体表面得到太阳能发电单元，并通过缆绳将其升入高空进行太阳能采集发电，避免了受到天气等因素影响，且整个发电系统设置于高空中，基本不占用地面空间，同时阳光辐照强度更大，能量转换率更高。另外，本专利技术还设置有伞尾装置调节伞体的太阳能辐照面积，在实际发电过程中，系统可根据电网需求以及当时的阳光辐照强度等因素计算出各个太阳能发电单元伞体的辐照面积，然后控制各太阳能发电单元的伞尾装置作业。进一步地，所述伞体由若干相互独立的伞面组成，所述伞面分别与伞尾装置连接，所述伞尾装置分别控制所述伞面做圆周运动。本方案将伞体分为若干独立的伞面，在实际控制过程中，伞尾装置可分别控制各个伞面的旋转以改变伞体的辐照面积。其中，各伞面的面积可以相同，也可以不同，具体根据实际需要来确定。本方案中，伞体的最小辐照面积则为其中一个伞面的面积。进一步地，所述伞尾装置为可沿所述缆绳上下运动的驱动器。本方案通过控制驱动器向上或向下运动来增大或减小伞体的受风面积，也就是伞体受太阳辐照的辐照面积。本方案中，伞体的最小辐照面积可以近似为0。进一步地，薄膜太阳能通过3D打印的方式打印于所述伞体上。本方案直接将薄膜太阳能打印于伞体上，能有效避免薄膜太阳能与伞体连接时难以贴覆而导致的撕扯破坏、积水致使内部结冰或表面结冰等情况。进一步地，所述伞体包括网格骨架以及与网格骨架连接的薄膜太阳能。本方案通过将网络骨架作为支撑和固定结构，将薄膜太阳能连接于网格骨架上，也就是通过网络骨架将薄膜太阳能作为高空伞的伞体，网络骨架能大大提高薄膜太阳能承受高空风力的能力。另外，本方案的设置方式使得薄膜太阳能能够直接与空气传热，避免薄膜太阳能表面的温度过高而降低其发电效率。优选地，所述网格骨架由多根高强度纤维扁带拼接而成。优选地，所述网格骨架和所述薄膜太阳能分别设有相配合扣眼，所述薄膜太阳能的扣眼通过细绳与所述网格骨架的扣眼连接。优选地，所述网格骨架和所述薄膜太阳能边缘分别设置相配合的搭扣，所述网格骨架和所述薄膜太阳能通过所述搭扣连接。进一步地，所述网格骨架与所述薄膜太阳能的连接处还设有防风布。一种伞梯高空太阳能发电系统的控制方法，具体步骤包括：S1：根据电网需求电量得出所述伞梯高空太阳能发电系统的目标发电量，由控制系统根据目标发电量计算出各个太阳能发电单元的辐照面积的分配方案；S2：根据步骤S1得出的分配方案，控制系统控制各个太阳能发电单元的伞尾装置，使各个太阳能发电单元的辐照面积与分配方案相符。本专利技术通过控制系统计算得出各个太阳能发电单元的辐照面积，并制定出具体的分配方案，最后根据分配方案向伞尾装置下达控制命令，让伞尾装置改变伞体的辐照面积。本方案实现了对伞梯高空太阳能发电系统的自动控制，使得发电系统能根据电网需求自动控制系统的发电量（发电功率），使得本系统能与现行电网匹配，实现对高空太阳能发电的有效利用。本专利技术的控制方法简单有效，灵活性高。进一步地，步骤S1具体为：控制系统获取各个太阳能发电单元上的太阳辐射强度以及缆绳的倾斜角度，根据预定原则以及目标发电量，确定以最大的辐照面积发电的太阳能发电单元的数目，然后根据剩余发电量确定剩余太阳能发电单元的辐照面积，得到分配方案。其中，所述预定原则可以是上部优先或下部优先原则。上部优先/下部优先原则具体是：根据目标电量、各个太阳能发电单元上的太阳辐射强度以及缆绳的倾斜角度，确定优先上部或优先下部的太阳能发电单元完全展开以最大的辐照面积进行发电的数目n，然后根据目标发电量的剩余电量确定其之下或之上的太阳能发电单元（也就是第n+1个太阳能发电单元）的辐照面积，而剩余的太阳能发电单元都采用最小辐照面积。进一步地，步骤S2中，伞尾装置改变太阳能发电单元的辐照面积的方法具体为：（1）当伞尾装置为可沿所述缆绳上下运动的驱动器时：伞尾装置接收到控制系统的控制信号，根据控制信号在缆绳上向上/向下/保持静止，使太阳能发电单元的辐照面积分配方案相符；（2）当伞体为由若干相互独立的伞面组成，且伞面分别与伞尾装置连接时：伞尾装置接收到控制系统的控制信号，根据控制信号分别控制各个伞面的旋转来改变伞体的辐照面积，使太阳能发电单元的辐照面积分配方案相符。与现有技术比较，本专利技术提供了一种伞梯高空太阳能发电系统及其控制方法，由于整个发电系统设置于高空中，基本不占用地面空间，受天气影响较小，同时阳光辐照强度更大，能量转换率更高；同时本专利技术通过改变太阳能发电单元的辐照面积来实现对发电系统发电量的调节，以实现与现行电网的匹配，提高对高空太阳能发电的有效利用率。本专利技术结构简单，控制方法简单有效，灵活性高。附图说明图1为太阳能发电单元的结构示意图；图2为实施例1完全展开的示意图；图3为实施例1完全闭合的示意图；图4为实施例2完全展开的示意图；图5为实施例2完全闭合的示意图；图6为薄膜太阳能的一种固定方式示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术实施方式作进一步详细地说明。实施例1一种伞梯高空太阳能发电系统，包括位于地面的控制系统和伞梯。伞梯包括与地面成一定角度的缆绳10、位于缆绳顶端的升力引导体和设置于缆绳上的若干太阳能发电单元20。如图1所示，太阳能发电单元20包括自下而上设置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伞梯高空太阳能发电系统，其特征在于，包括：与地面成一定角度的缆绳和设置于缆绳上的若干太阳能发电单元；所述太阳能发电单元包括自下而上设置的固定于缆绳上伞头装置、顶部中心套于缆绳上的伞体以及套于缆绳上并与伞体的顶部中心连接的伞尾装置，所述伞头装置通过伞绳与所述伞体的边缘连接；所述伞体表面设有薄膜太阳能；所述伞尾装置用于控制改变所述伞体受太阳辐照的辐照面积。

【技术特征摘要】
1.一种伞梯高空太阳能发电系统，其特征在于，包括：与地面成一定角度的缆绳和设置于缆绳上的若干太阳能发电单元；所述太阳能发电单元包括自下而上设置的固定于缆绳上伞头装置、顶部中心套于缆绳上的伞体以及套于缆绳上并与伞体的顶部中心连接的伞尾装置，所述伞头装置通过伞绳与所述伞体的边缘连接；所述伞体表面设有薄膜太阳能；所述伞尾装置用于控制改变所述伞体受太阳辐照的辐照面积。2.根据权利要求1所述的伞梯高空太阳能发电系统，其特征在于，所述伞体由若干相互独立的伞面组成，所述伞面分别与伞尾装置连接，所述伞尾装置分别控制各所述伞面做圆周运动；或所述伞尾装置为可沿所述缆绳上下运动的驱动器。3.根据权利要求1或2所述的伞梯高空太阳能发电系统，其特征在于，薄膜太阳能通过3D打印的方式打印于所述伞体上。4.根据权利要求1或2所述的伞梯高空太阳能发电系统，其特征在于，所述伞体包括网格骨架以及与网格骨架连接的薄膜太阳能。5.根据权利要求4所述的伞梯高空太阳能发电系统，其特征在于，所述网格骨架和所述薄膜太阳能分别设有相配合扣眼，所述薄膜太阳能的扣眼通过细绳与所述网格骨架的扣眼连接；或所述网格骨架和所述薄膜太阳能边缘分别设置相配合的搭扣，所述网格骨架和所述薄膜太阳能通过所述搭扣连接。6.根据权利要求4或5所述的伞梯高空太阳能发电系统，其特征在于，所述网格骨架与所述薄膜太阳能的连接处还设有防风布。7.一种伞梯高空太阳能发电系统的控制方法，其特征在于，具体步骤包括：S1：根据电网需求电量得出所述伞梯高空太阳能发电系统的目标发电量，由控制系统根据目标发电量计算出各个太阳能发电单元的辐照面...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建军，
申请(专利权)人：广东高空风能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44