多能源發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種多能源發(fā)電裝置，為一種將太陽能、風能和熱空氣能進行綜合利用的多能源發(fā)電技術，其中，太陽能發(fā)電子系統(tǒng)包括反射鏡鏡場與安裝在塔頂?shù)奶柲芙邮掌?，風力發(fā)電子系統(tǒng)包括風輪和發(fā)電機，熱能發(fā)電子系統(tǒng)包括設在承載塔內(nèi)部的流通通道、與流通通道相通的熱能收集裝置、設置在承載塔內(nèi)的風輪以及發(fā)電機。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的多能源發(fā)電裝置，通過合理的布局及設計，能夠綜合利用太陽能、風能和熱能中至少兩個能源形成組合以進行聯(lián)合發(fā)電，有效解決單獨一種新能源發(fā)電技術因受自然因素限制而出現(xiàn)的工作不穩(wěn)定與供電不足的問題，大幅提高新能源技術供電的穩(wěn)定性以及能源資源的綜合利用效率。
【專利說明】多能源發(fā)電裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源發(fā)電領域，尤其涉及一種綜合利用太陽能、風能和熱能等多種能源集成發(fā)電的系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]最近幾年，新能源的利用技術有了長足的發(fā)展，隨著世界各國的大力提倡，利用新能源太陽能、風能、潮汐能、地熱能等進行發(fā)電的技術逐漸得到了實際應用。雖然如此，但是上述新能源形式在實際的應用過程中仍然存在著各種各樣的局限性。例如:目前，太陽能發(fā)電的成本較高，受天氣制約嚴重，導致其只能在白天工作，陰雨天或夜晚就不能供電；風力雖然發(fā)電環(huán)境效益較好，不收白天黑夜的限制，只要風力強就可以工作，但風速的隨時變化，致使其供電的穩(wěn)定性受到嚴重的影響；其余如潮汐能、地熱能受到時間和地域的限制也十分嚴重。為了擺脫資源的不確定性對新能源推廣應用的制約，現(xiàn)有系統(tǒng)大多借助儲能系統(tǒng)來穩(wěn)定供電。但是在這種長期虧電狀態(tài)下工作的電池組工作壽命很短，成本很高，并不能經(jīng)濟有效的解決新能源系統(tǒng)穩(wěn)定供電的問題。
[0003]鑒于各個新能源發(fā)電形式之間存在互補性，近來新能源發(fā)電的發(fā)展逐漸從單向的發(fā)展方式走向相互集成，出現(xiàn)了各種新能源形式之間以及新能源與傳統(tǒng)能源之間的相互集成的技術形式。例如風一個風光互補系統(tǒng)綜合考慮系統(tǒng)工作地點的資源情況、系統(tǒng)負載情況，來設計互補發(fā)電系統(tǒng)結構，可以在一定程度上彌補光電和風電單獨作業(yè)時出現(xiàn)的資源不穩(wěn)定所導致的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種綜合利用太陽能、風能和熱能中至少兩種能源進行聯(lián)合發(fā)電的多能源發(fā)電裝置，用于解決現(xiàn)有單獨使用的新能源發(fā)電系統(tǒng)受自然因素限制工作不穩(wěn)定、影響儲能系統(tǒng)的使用壽命等問題。
[0005]本發(fā)明提供的多能源發(fā)電裝置，，包括:承載塔；多能源發(fā)電系統(tǒng)，所述多能源發(fā)電系統(tǒng)包括如下三種發(fā)電子系統(tǒng)中的至少兩種:太陽能發(fā)電子系統(tǒng)，包括:反射鏡鏡場，設置在所述承載塔的就近區(qū)域；太陽能轉換器，設置在所述承載塔上且面對所述反射鏡鏡場、用于吸收經(jīng)由所述反射鏡鏡場反射過來的太陽光并將所述太陽光轉化為電能和熱能；與所述反射鏡鏡場和所述太陽能轉換器相連的管理控制裝置；風力發(fā)電子系統(tǒng)，包括:設置在所述承載塔的頂部或側部的風輪以及與所述風輪相關聯(lián)的發(fā)電機；熱能發(fā)電子系統(tǒng)，包括:設置在所述承載塔的內(nèi)部、供熱空氣上升流動的流通通道；設置在所述承載塔的底部并與所述流通通道相通的熱能收集裝置，用于收集熱氣流；設置在所述承載塔的流通通道的頂部的風輪以及與所述風輪相關聯(lián)的發(fā)電機；所述熱氣流自所述承載塔的內(nèi)部上升流動形成煙囪效應，帶動所述風輪轉動；電力子系統(tǒng)，與所述多能源系統(tǒng)中的各個發(fā)電子系統(tǒng)相連，用于接收所述多能源系統(tǒng)中各個發(fā)電子系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能并將所述電能進行轉換。
[0006]可選地，所述反射鏡鏡場包括一個或多個的反射鏡；每一個所述反射鏡都配置有對應的跟蹤裝置，以驅(qū)動所述反射鏡調(diào)整跟蹤太陽光的反射角度。
[0007]可選地，所述反射鏡為平面反射鏡或曲面反射鏡，所述反射鏡的形狀為三角形、四邊形或多邊形。
[0008]可選地，所述跟蹤裝置采用一維、準二維、二維、準三維、三維跟蹤方式中的任一種。
[0009]可選地，所述太陽能轉換器采用太陽能光伏發(fā)電轉換器、太陽能熱電轉換器、太陽能熱光伏轉換器、太陽能集熱發(fā)電轉換器以及上述多種太陽能轉換器的任意組合中的任一者。
[0010]可選地，所述熱能收集裝置采用的是原地收集熱能方式或直接引入外來熱能方式。
[0011]可選地，所述原地收集熱能方式采用溫室大棚式設計；包括:
[0012]熱量收集通道，近地設置并具有與所述承載塔的底部的流通通道相通的接口 ；
[0013]覆于所述熱量收集通道的熱量收集覆蓋物，用于在太陽光照射下收集熱量并利用所述熱量收集通道將所述熱量傳輸至所述承載塔的塔內(nèi)。
[0014]可選地，所述熱量收集覆蓋物包括透明薄膜或者玻璃。
[0015]可選地，所述直接引入外來熱能方式采用的熱能工業(yè)生產(chǎn)、電力發(fā)電、采礦或者自然熱源。
[0016]可選地，所述承載塔內(nèi)部具有適于氣流做上升運動的流通通道。
[0017]通過合理的布局及設計，本發(fā)明提供的多能源發(fā)電裝置能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能、風能和熱能中至少兩個能源形成組合以進行聯(lián)合發(fā)電。相較于各個發(fā)電子系統(tǒng)單獨使用的現(xiàn)有技術，可以防止其中一種發(fā)電子系統(tǒng)因受自然因素限制而出現(xiàn)工作不穩(wěn)定、供電不足等現(xiàn)象，并提高各種能源資源的綜合利用效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的多能源發(fā)電裝置在第一實施方式中的功能框圖。
[0019]圖2是本發(fā)明的多能源發(fā)電裝置在第二實施方式中的功能框圖。
[0020]圖3是本發(fā)明的多能源發(fā)電裝置在第三實施方式中的功能框圖。
[0021]圖4是本發(fā)明的多能源發(fā)電裝置在第四實施方式中的功能框圖。
【具體實施方式】
[0022]以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。
[0023]請參閱圖1。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術上的實質(zhì)意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發(fā)明所揭示的技術內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術內(nèi)容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。[0024]本發(fā)明對現(xiàn)有新能源發(fā)電技術進行了改進，提出了一種綜合利用太陽能、風能和熱能中的至少兩種能源形成組合以進行聯(lián)合發(fā)電的多能源發(fā)電裝置，不僅可獲得穩(wěn)定的供電電源，更可以進一步提高各種能源資源的綜合利用效率。以下將通過具體實施例來對本發(fā)明所提出的多能源發(fā)電裝置進行詳細說明。
[0025]第一實施方式:
[0026]圖1是本發(fā)明的多能源發(fā)電裝置在第一實施方式中的功能框圖。如圖1所示，所述在多能源發(fā)電裝置包括:承載塔11，構建于承載塔11上的太陽能發(fā)電子系統(tǒng)、風力發(fā)電子系統(tǒng)、熱能發(fā)電子系統(tǒng)，以及用于接收上述各個發(fā)電子系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能并將所述電能進行轉換的電力子系統(tǒng)19。
[0027]以下對上述各個部分進行詳細描述。
[0028]承載塔11是主要起到承載作用的結構。所述承載塔11為高塔、高層建筑、住宅。承載塔11 一般設計得具有一定的高度，并可以獲得較大的和較均勻的風力。
[0029]太陽能發(fā)電子系統(tǒng)，包括:反射鏡鏡場12、太陽能轉換器13以及管理控制裝置14。
[0030]反射鏡鏡場12設置在承載塔11的就近區(qū)域(例如距離承載塔11 一定范圍的地面)。進一步地，在本實施方式中，反射鏡鏡場12進一步包括用于反射太陽光的一個或多個的反射鏡121，每一個反射鏡121都配置有對應的跟蹤裝置123。利用跟蹤裝置123，可以驅(qū)動對應的反射鏡121調(diào)整跟蹤太陽光的反射角度，即:根據(jù)季節(jié)、時日、天氣陰晴等條件下太陽的運轉規(guī)律，實時驅(qū)動反射鏡121調(diào)整反射角度。
[0031]太陽能轉換器13設置在承載塔11的頂部且面對反射鏡鏡場12，用于吸收經(jīng)由反射鏡鏡場12反射過來的太陽光并將所述太陽光轉化為電能和熱能。在本實施方式中，太陽能轉換器13可以采用包括例如太陽能光伏發(fā)電轉換器、太陽能熱電轉換器、太陽能熱光伏轉換器或太陽能集熱發(fā)電轉換器等在內(nèi)的能實現(xiàn)光-電直接或者間接轉換的各種轉換器單體或轉換器組合，即，太陽能轉換器13既可以是太陽能光伏發(fā)電轉換器、太陽能熱電轉換器、太陽能熱光伏轉換器和太陽能集熱發(fā)電轉換器中的任一者，也可以是由太陽能光伏發(fā)電轉換器、太陽能熱電轉換器、太陽能熱光伏轉換器和太陽能集熱發(fā)電轉換器所構成的任意組合(兩個轉換器的組合、三個轉換器的組合、以及四個轉換器的組合)中的任一者。管理控制裝置14與反射鏡鏡場12和太陽能轉換器13相連，用于控制整個太陽能發(fā)電子系統(tǒng)的運作。
[0032]風力發(fā)電子系統(tǒng)，包括:設置在承載塔11的頂部(風輪軸平行于塔)或側部(風輪軸垂直于塔)的風輪15和與風輪15相連的發(fā)電機17。風輪15是用于把風的動能轉變?yōu)闄C械能的重要部件，它由兩個(或更多個)螺旋槳形的葉輪組成。當風吹向葉輪時，葉輪上產(chǎn)生氣動力驅(qū)動風輪15轉動，利用發(fā)電機17，將風輪15轉動得到的機械能轉換為電能。在本實施方式中，風輪15的數(shù)量可以是一個或多個，例如當有多個風輪15時，各個風輪15可以設置在承載塔11的不同高度處和/或不同的周壁上。由于風力發(fā)電子系統(tǒng)中的風輪15和所述發(fā)電機的構造及其工作原理已為本領域技術人員所熟知的現(xiàn)有技術，故不在此贅述。
[0033]熱能發(fā)電子系統(tǒng)，包括:設置在所述承載塔11的內(nèi)部、適于氣流做上升運動的流通通道21 ;設置在承載塔11的底部并與承載塔11的流通通道21相通的熱能收集裝置，設置在承載塔11的流通通道21的頂部的風輪18以及與風輪18相連的發(fā)電機17。
[0034]在本實施方式中，流通通道21是設置在承載塔11的內(nèi)部空間中用于形成氣流上升流動的結構。優(yōu)選地，流通通道21上下貫通。在這里，流通通道21的截面呈圓形或矩形，較佳地，呈圓形。特別地，流通通道21自底部至頂部呈由寬變窄的漸縮結構(大致呈圓錐體)。當然，流通通道21的結構并不以此為限，在其他實施例中，流通通道21的結構仍可有其他變化，例如:在一個實施例中，流通通道21可以是上下等寬的直筒結構；而在另一實施例中，流通通道21可以是直筒結構和漸縮結構相結合，例如，可以是下半部為等寬結構而上半部為漸縮結構的結合，或者也可以是下半部為漸縮結構而上半部為等寬結構的結合，在此不一而足。承載塔11可以是磚砌、混凝土澆筑或者金屬架構。
[0035]所述熱能收集裝置采用的是原地收集熱能方式或直接引入外來熱能方式(所述直接引入外來熱能方式采用的熱能工業(yè)生產(chǎn)、電力發(fā)電、采礦或者自然熱源)?，F(xiàn)以原地收集熱能方式為例進行說明，特別地，在本實施方式中，熱能收集裝置采用在塔周圍的任意空閑區(qū)域設置溫室大棚的設計。所述溫室大棚式設計進一步包括:熱量收集通道20，近地設置并具有與承載塔11的底部的流通通道21相通的接口 ；覆于熱量收集通道20的熱量收集覆蓋物16 (例如透明薄膜或者玻璃)。在實際應用中，上述熱能收集裝置可以通過如下方式設計:將例如為透明薄膜或者玻璃的熱量收集覆蓋物16在支撐物的協(xié)助下覆蓋于底面，這樣，就使得熱量收集覆蓋物16與地面之間構成熱量收集通道。在實際應用中，熱量收集覆蓋物16在太陽光的照射下收集熱量(即使得熱量收集空間中的空氣受熱)并利用熱量收集通道20將所述受熱氣體傳輸至承載塔11的塔內(nèi)，利用承載塔11中流通通道21的底部與頂部的溫度差推動氣流由流通通道21的底部向流通通道21的頂部流動，即，所述熱氣流自所述承載塔11的內(nèi)部上升流動形成煙?效應，流動的氣流驅(qū)動設置在塔內(nèi)頂部的風輪18以及與風輪18相連的發(fā)電機17實現(xiàn)空氣熱動力發(fā)電。另外，由上可知，流通通道21設計為自所述底部至頂部呈由寬變窄的漸縮結構，達?芬奇-卡斯特里原理揭示，在這個上升過程中熱空氣的流速會逐漸增加，提高資源的利用率。
[0036]再有，在本實施方式中，太陽能轉換器13背部與流通通道21內(nèi)的熱氣流直接或者間接接觸，這樣，這些上升的氣流會經(jīng)過太陽能轉換器13的背表面時還可以帶走太陽能轉換器13產(chǎn)生一部分熱量，對太陽能轉換器13起到被動式散熱的作用。
[0037]還有，發(fā)電機17是風力發(fā)電`子系統(tǒng)和熱能發(fā)電子系統(tǒng)共用的，當然，并不以此為限，在其他情形下，風力發(fā)電子系統(tǒng)和熱能發(fā)電子系統(tǒng)也可以分別使用各自的發(fā)電機。
[0038]電力子系統(tǒng)19，與所述太陽能發(fā)電子系統(tǒng)、所述風力發(fā)電子系統(tǒng)、以及所述熱能發(fā)電子系統(tǒng)相連，用于接收所述太陽能發(fā)電子系統(tǒng)、所述風力發(fā)電子系統(tǒng)、以及所述熱能發(fā)電子系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能并將所述電能進行轉換。
[0039]第二實施方式:
[0040]圖2是本發(fā)明的多能源發(fā)電裝置在第二實施方式中的功能框圖。
[0041]與第一實施方式相比,在第二實施方式中，多能源發(fā)電系統(tǒng)中所包括的發(fā)電子系統(tǒng)的組合不相同。
[0042]具體而言，在第一實施方式中，多能源發(fā)電裝置中的多能源發(fā)電系統(tǒng)包括了三種發(fā)電子系統(tǒng):太陽能發(fā)電子系統(tǒng)、風力發(fā)電子系統(tǒng)以及熱能發(fā)電子系統(tǒng)；而在第二實施方式中，多能源發(fā)電裝置中的多能源發(fā)電系統(tǒng)包括了太陽能發(fā)電子系統(tǒng)和風力發(fā)電子系統(tǒng)在內(nèi)的兩種發(fā)電子系統(tǒng)。
[0043]第三實施方式:[0044]圖3是本發(fā)明的多能源發(fā)電裝置在第三實施方式中的功能框圖。
[0045]與第一實施方式相比,在第三實施方式中，多能源發(fā)電系統(tǒng)中所包括的發(fā)電子系統(tǒng)的組合不相同。
[0046]具體而言，在第一實施方式中，多能源發(fā)電裝置中的多能源發(fā)電系統(tǒng)包括了三種發(fā)電子系統(tǒng):太陽能發(fā)電子系統(tǒng)、風力發(fā)電子系統(tǒng)以及熱能發(fā)電子系統(tǒng)；而在第三實施方式中，多能源發(fā)電裝置中的多能源發(fā)電系統(tǒng)包括了太陽能發(fā)電子系統(tǒng)和熱能發(fā)電子系統(tǒng)在內(nèi)的兩種發(fā)電子系統(tǒng)。
[0047]第四實施方式:
[0048]圖4是本發(fā)明的多能源發(fā)電裝置在第四實施方式中的功能框圖。
[0049]與第一實施方式相比,在第四實施方式中，多能源發(fā)電系統(tǒng)中所包括的發(fā)電子系統(tǒng)的組合不相同。
[0050]具體而言，在第一實施方式中，多能源發(fā)電裝置中的多能源發(fā)電系統(tǒng)包括了三種發(fā)電子系統(tǒng):太陽能發(fā)電子系統(tǒng)、風力發(fā)電子系統(tǒng)以及熱能發(fā)電子系統(tǒng)；而在第四實施方式中，多能源發(fā)電裝置中的多能源發(fā)電系統(tǒng)包括了風力發(fā)電子系統(tǒng)和熱能發(fā)電子系統(tǒng)在內(nèi)的兩種發(fā)電子系統(tǒng)。
[0051]綜上所述，本發(fā)明提供的多能源發(fā)電裝置，通過合理的布局及設計，能夠綜合利用太陽能、風能和熱能中至少兩個能源形成組合以進行聯(lián)合發(fā)電。相較于各個發(fā)電子系統(tǒng)單獨使用的現(xiàn)有技術，本發(fā)明通過多種新能源發(fā)電子系統(tǒng)相結合，可以緩解單獨一種發(fā)電子系統(tǒng)因受自然因素限制而出現(xiàn)的工作不穩(wěn)定、供電不足等問題的影響，并提高各種能源資源的綜合利用效率。
[0052]應當指出，本實施例僅列示性說明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項技術的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對上述實施例進行修改。因此，本發(fā)明的權利保護范圍，應如權利要求書所列。
【權利要求】
1.一種多能源發(fā)電裝置，其特征在于，包括: 承載塔； 多能源發(fā)電系統(tǒng)，所述多能源發(fā)電系統(tǒng)包括如下三種發(fā)電子系統(tǒng)中的至少兩種: 太陽能發(fā)電子系統(tǒng)，包括:反射鏡鏡場，設置在所述承載塔的就近區(qū)域；太陽能轉換器，設置在所述承載塔上且面對所述反射鏡鏡場、用于吸收經(jīng)由所述反射鏡鏡場反射過來的太陽光并將所述太陽光轉化為電能和熱能；與所述反射鏡鏡場和所述太陽能轉換器相連的管理控制裝置； 風力發(fā)電子系統(tǒng)，包括:設置在所述承載塔的頂部或側部的風輪以及與所述風輪相關聯(lián)的發(fā)電機； 熱能發(fā)電子系統(tǒng)，包括:設置在所述承載塔的內(nèi)部、供熱空氣上升流動的流通通道；設置在所述承載塔的底部并與所述流通通道相通的熱能收集裝置，用于收集熱氣流；設置在所述承載塔的流通通道的頂部的風輪以及與所述風輪相關聯(lián)的發(fā)電機；所述熱氣流自所述承載塔的內(nèi)部上升流動形成煙?效應，帶動所述風輪轉動； 電力子系統(tǒng)，與所述多能源系統(tǒng)中的各個發(fā)電子系統(tǒng)相連，用于接收所述多能源系統(tǒng)中各個發(fā)電子系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能并將所述電能進行轉換。
2.根據(jù)權利要求1所述的多能源發(fā)電裝置，其特征在于，所述反射鏡鏡場包括一個或多個的反射鏡；每一個所述反射鏡都配置有對應的跟蹤裝置，以驅(qū)動所述反射鏡調(diào)整跟蹤太陽光的反射角度。
3.根據(jù)權利要求2所述的多能源發(fā)電裝置，其特征在于，所述反射鏡為平面反射鏡或曲面反射鏡，所述反射鏡的形狀為三角形、四邊形或多邊形。
4.根據(jù)權利要求2所述的多能源發(fā)電裝置，其特征在于，所述跟蹤裝置采用一維、準二維、二維、準三維、三維跟蹤方式中的任一種。
5.根據(jù)權利要求1所述的多能源發(fā)電裝置，其特征在于，所述太陽能轉換器采用太陽能光伏發(fā)電轉換器、太陽能熱電轉換器、太陽能熱光伏轉換器、太陽能集熱發(fā)電轉換器以及上述多種太陽能轉換器的任意組合中的任一者。
6.根據(jù)權利要求1所述的能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述熱能收集裝置采用的是原地收集熱能方式或直接引入外來熱能方式。
7.根據(jù)權利要求6所述的多能源發(fā)電裝置，其特征在于，所述原地收集熱能方式采用溫室大棚式設計；包括: 熱量收集通道，近地設置并具有與所述承載塔的底部的流通通道相通的接口 ； 覆于所述熱量收集通道的熱量收集覆蓋物，用于在太陽光照射下收集熱量并利用所述熱量收集通道將所述熱量傳輸至所述承載塔的塔內(nèi)。
8.根據(jù)權利要求7所述的多能源發(fā)電裝置，其特征在于，所述熱量收集覆蓋物包括透明薄膜或者玻璃。
9.根據(jù)權利要求6所述的多能源發(fā)電裝置，其特征在于，所述直接引入外來熱能方式采用的熱能工業(yè)生產(chǎn)、電力發(fā)電、采礦或者自然熱源。
10.根據(jù)權利要求1所述的多能源發(fā)電裝置，其特征在于，所述承載塔內(nèi)部具有適于氣流做上升運動的流通通道。
【文檔編號】H02S10/12GK103670969SQ201210316413
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月30日 優(yōu)先權日:2012年8月30日
【發(fā)明者】陳小源, 魯林峰, 楊康, 陳海燕, 汪昌州, 金波, 付苓, 王旭洪, 李中麗 申請人:中國科學院上海高等研究院