高聚光太阳能热气流风光耦合塔发电系统技术方案

本实用新型专利技术是高聚光太阳能热气流风光耦合塔发电系统，包括涡轮发电机、透平风叶，二、三级涡轮风电机，若干个垂直轴风电机，垂直轴风力机，高聚光集热镜，导流塔内壁平板保热器，蛇形管式集热器，菲涅尔聚光器，高聚光砷化镓光伏电池系统，薄膜光伏电池系统。优点：高聚光集热效率比常规烟囱式热发电集热棚空气温度高，高温热气流进入导流塔风速提高5-10m/S。提高涡轮机发电功率30％做功。降低导流塔高度60％以上。增加空气负压，降低空气密度，增强热气流烟囱效应。涡轮机与垂直轴发电机耦合弥补夜晚风速降低的动力补偿。垂直轴风力机通过齿轮带动涡轮发电机可同时驱动，又可交替独立驱动涡轮发电机旋转发电。达到全天候持续发电。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是高聚光太阳能热气流风光耦合塔发电系统，属于太阳能利用
技术背景能源是人类赖以生存和发展的最重要的物质基础之一。太阳是地球的生命和能量之源，在人类社会不过数百年的现代工业化发展过程中，巨大的能量消耗使得这些经过亿万年才沉积起来的化石能源即将消耗殆尽，人类要想在地球继续繁衍生息和不断发展， 就必须寻找和开发新的能源。大规模地开发和利用太阳能正是最有效的途径之一。太阳每年送给地球的辐射能约有130万亿吨标准煤，相当于目前全球消耗的各种能量总和的一万倍。虽然太阳辐射能的总量很大，但能流密度很低。因此，要想得到一定的太阳辐射功率必须有足够大的采光面积。同时受昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等条件的限制，还有阴暗云雨等随机因素的影响，太阳辐射能是间断而不稳定的。目前开发的以新能源、新材料，高技术为基础的太阳能利用技术，例如风力发电、太阳能光伏发电，太阳能高温热力发电、生物质能发电。国外早80年代初期，西班牙建了一个功率50KW的太阳能烟囱发电试验电站等。因技术难度高，成本高昂、运营费用高、发电间歇性“垃圾电”。因其局限性而难以大规模替代传统能源。
技术实现思路
本技术提出的是高聚光太阳能热气流风光耦合塔发电系统，其目的旨在采用高聚光太阳能热气流耦合塔发电技术，利用成熟工程技术，解决大规模太阳能利用发电中存在的上述难题。使得在短时期内建成数百兆瓦量级的高聚光太阳能热气流风光耦合塔发电站成为可能。利用太阳能的无污染可再生能源应用。本技术的技术解决方案其特征是包括涡轮发电机、透平风叶、二级涡轮风电机、三级涡轮风电机、若干个垂直轴风电机、垂直轴风力机、高聚光集热镜、导流塔内壁平板保热器、蛇形管式集热器、菲涅尔聚光器、薄膜光伏电池系统，高聚光砷化镓电池系统，其中透平风叶连接涡轮发电机，透平风叶设在导流塔入口处；二级涡轮风电机、三级涡轮风电机与若干个垂直轴风电机耦合，用于提高导流塔全天候发电；薄膜光伏电池系统、高聚光砷化镓电池系统与涡轮发电机、二级涡轮风电机、三级涡轮风电机、若干个垂直轴风电机、垂直轴风力机耦合，形成风光集成发电系统；高聚光集热镜、薄膜光伏电池系统、菲涅尔聚光器设在导流塔下面的正阳面，用于数倍集聚太阳的直射光和散射光，从而提高集热器空气温度；导流塔内壁平板保热器、蛇形管式集热器设在导流塔的内壁上。本技术的优点1、高聚光集热效率比常规烟囱式热发电集热棚空气温度大幅提高，高温热气流进入导流塔风速提高5-10m/S.提高涡轮机发电功率30%做功。降低导流塔高度60%以上。增加空气负压，降低空气密度，增强热气流烟囱效应。2、涡轮机与垂直轴发电机耦合弥补夜晚风速降低的动力补偿。垂直轴风力机通过齿轮带动涡轮发电机可同时驱动，又可交替独立驱动涡轮发电机旋转发电。达到全天候持续发电。改变单机风电、光伏电、太阳能热电间歇式的发电模式。3、高聚光砷化镓光伏电池比多晶硅光伏电池发电效率高40%.余热加热真空管热水集热器利用60%的热能。储能自动循环补充夜晚导流塔气流温度。4、导流塔顶垂直轴发电机可同时驱动，又可交替独立驱动发电机旋转发电。垂直轴风力机通过齿轮带动导流塔上部的抽风叶轮旋转抽风，强制性抽风补偿塔内气流速度的不足。当夜间无太阳辐射和风大时，可由导流塔顶垂直轴风力机带动塔内抽风机旋转抽风， 提高导流塔内热气流风速互补发电。5、经济效益优好玻璃低集热区特色种植有效利用温室效应。6、回报率高回收时间是风电的1/2时间。光伏电的1/3时间。聚光热气流风光耦合发电兆瓦级年发电高于常规烟囱式50%。该技术实施后可提前回收投资期3-4年。6、 社会效益明显首先，无环境污染，可节能减排年烟尘排放观.5吨，col 550公斤，s02 633 万吨；其次，高聚光光伏和薄膜光伏、垂直轴发电不另占用土地、共用电源智能化控制系统。 余热自循环系统，高效优化资源综合利用，减少占用土地50 %以上面积，可现代农业安排工人工作，种植特色农业大棚经济植物。附图说明附图1是高聚光太阳能热气流风光耦合塔的结构示意图。图中的1是涡轮电机，设在地面下；2是透平风叶；3是菲涅尔聚光器；4是进风控制门；5是二级涡轮风电机；6是三级涡轮风电机；7是垂直轴风电机；8是导流塔内壁平板保热器；9是蛇形管式集热器；10是循环平板真空管集热器；11是地下储热器；12是循环水泵；13是余热循环泵；14是薄膜光伏组件；15是黑色卵石或黑色地膜16是垂直轴风力机； 17是抽风叶轮；18是高聚光集热镜；19是薄膜光伏电池系统；20是玻璃温室；21是高聚光砷化镓电池系统；22是阴面隧道聚热导流筒；23是隧道顶面高聚光集热镜。具体实施方式对照附图，其结构是包括涡轮发电机1、透平风叶2、二级涡轮风电机5、三级涡轮风电机6、若干个垂直轴风电机7、垂直轴风力机16、高聚光集热镜18、导流塔内壁平板保热器8、蛇形管式集热器9、菲涅尔聚光器3、薄膜光伏电池系统19，其中透平风叶2连接涡轮发电机1，透平风叶2设在导流塔入口处；二级涡轮风电机5、三级涡轮风电机6与若干个垂直轴风电机7耦合，用于提高导流塔全天候发电；薄膜光伏电池系统19、高聚光砷化镓电池系统21与涡轮发电机1、二级涡轮风电机5、三级涡轮风电机6、若干个垂直轴风电机7、垂直轴风力机16耦合，形成风光集成发电系统；高聚光集热镜18、薄膜光伏电池系统19、菲涅尔聚光器3设在导流塔下面的正阳面，用于数倍集聚太阳的直射光和散射光，从而提高集热器空气温度；导流塔内壁平板保热器8、蛇形管式集热器9设在导流塔的内壁上。导流塔内壁平板保热器8和蛇形管式集热器9相通，导流塔内壁平板保热器8和蛇形管式集热器9与余热循环泵13相通，导流塔内壁平板保热器8、蛇形管式集热器9和余热循环泵13与循环平板真空管集热器10相通，循环平板真空管集热器10与地下储热器 11相通，循环平板真空管集热器11与循环水泵12相连。高聚光集热镜18设置在导流塔下部的正阳面，太阳能高聚光集热镜18与中温区薄膜光伏电池系统19相邻；导流塔下部的右侧是低温区玻璃温室20，导流塔四壁布有若干4个垂直轴风电机7，导流塔底部阴面各有一个进风控制门4，导流塔下部左侧上装有隧道顶面高聚光集热镜23，导流塔下部左侧设有余热循环泵13，导流塔下部正阳面的高聚光集热镜18、薄膜光伏电池系统19的地面上设有循环平板真空管集热器10。循环平板真空管集热器10的一端通过循环水泵12与地下储热器11的一端相接， 循环平板真空管集热器10的另一端与地下储热器11的另一端相接；循环平板真空管集热器10的上方是高聚光砷化镓电池系统21，与隧道顶面高聚光集热镜23相邻的是阴面隧道聚热导流筒22，导流塔底部二侧的若干个进风控制门4设在地面黑色卵石或黑色地膜15 上。导流塔外正阳面壁设置薄膜光伏组件14。垂直轴风力机16装在塔顶与抽风叶轮17连接。高聚光集热镜18用于大面积收集低能量密度的太阳辐射能。并将其转换为器内空气的热能，从而使位于集热器中央，高达数百米的导流塔两端产生数百帕的压力差。并在导流塔和集热室内产生强大气流以驱动涡轮发电机组产生电力。集热器空气温度越高，导流塔风速越快。发电效率越高。所述的隧道顶面高聚光集热镜1000倍型号SF1000-B1.用于大面积收集低能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪广耀，汪源，王斌，
申请(专利权)人：南京清洁可再生能源研究设计院，
类型：实用新型
国别省市：