專利名稱:利用太陽能/空氣能全天候發(fā)電并網(wǎng)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種新能源發(fā)電的裝置,更具體地說,涉及一種利用太陽能/空氣能全天候發(fā)電并網(wǎng)的裝置。
背景技術(shù):
目前,太陽能發(fā)電和風(fēng)電由于天氣狀況,普遍出現(xiàn)發(fā)電不穩(wěn)定的局限。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有太陽能發(fā)電和風(fēng)電的不穩(wěn)定性局限,提供一種大量利用自然太陽熱能、空氣源風(fēng)能和熱能互補(bǔ)聚合,通過高效率的能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換,形成源源不斷高速氣流動能,在封閉氣輪室內(nèi)驅(qū)動強(qiáng)流發(fā)電機(jī),明顯高于目前風(fēng)電風(fēng)速數(shù)倍、風(fēng)壓動力與發(fā)電功率數(shù)十倍,實現(xiàn)全天候、大功率、高效率發(fā)電并網(wǎng)。為了解決上述技術(shù)問題,本實用新型采用了以下技術(shù)方案:利用太陽能/空氣能全天候發(fā)電并網(wǎng)的裝置,其特征在于:由對流發(fā)生容器1、強(qiáng)流發(fā)電機(jī)組2、萬向聚風(fēng)系統(tǒng)3、儲存蒸汽容器23和渦輪發(fā)電機(jī)30組成。所述對流發(fā)生容器1,金屬框架結(jié)構(gòu),透明玻璃外形,可設(shè)計不同形狀和大小容積,在容器I內(nèi)置多組空氣源熱泵9A、9B、9C,底部設(shè)置若干外部冷空氣進(jìn)口 6A、6B。所述強(qiáng)流發(fā)電機(jī)組2,設(shè)置在對流發(fā)生容器I頂部,圓柱型立式金屬結(jié)構(gòu)外形,包括了金屬防護(hù)罩22,圓柱橫臥金屬封閉氣輪室21,內(nèi)置氣輪機(jī)16、傳動軸17,傳動帶15和多組噴射加速器19、20,強(qiáng)流發(fā)電機(jī)18設(shè)置在封閉氣輪室21外,所述強(qiáng)流發(fā)電機(jī)組2可單獨或多臺組合,所述金屬防護(hù)罩22具有防噪音、防暴風(fēng)雨作用。所述萬向聚風(fēng)系統(tǒng)3,圓罩形金屬結(jié)構(gòu),設(shè)置在強(qiáng)流發(fā)電機(jī)組2頂部,包括采集風(fēng)力進(jìn)風(fēng)口 10、導(dǎo)風(fēng)管11、導(dǎo)風(fēng)口 12。所述儲存蒸汽容器23,金屬密封結(jié)構(gòu),設(shè)置在對流發(fā)生容器I內(nèi)底部,由.熱水發(fā)生器24和蒸汽爐27組成,其中熱水發(fā)生器24內(nèi)置電動熱泵與發(fā)熱材料25、熱水26,蒸汽爐27儲存蒸汽28,內(nèi)置蒸汽導(dǎo)管29連接渦輪發(fā)電機(jī)30。所述渦輪發(fā)電機(jī)30,設(shè)置在對流發(fā)生容器I內(nèi)底部,緊靠儲存蒸汽容器23旁,以蒸汽28為動力,是輔助發(fā)電機(jī)。通過對流發(fā)生容器1,大容積吸收太陽熱能4,隨著冷空氣的補(bǔ)充,形成不斷上升熱氣流5,熱氣流5導(dǎo)入口 13分別設(shè)置了噴射加速第一鼓風(fēng)機(jī)20C、第二鼓風(fēng)機(jī)20D,將熱氣流5加速形成第一股強(qiáng)流14,從對流發(fā)生容器I頂部熱氣流進(jìn)口 13連接封閉氣輪室21底部輸送進(jìn)入氣輪室內(nèi)21。來自不同方向的自然風(fēng)能8直接進(jìn)入萬向聚風(fēng)系統(tǒng)3,萬向聚風(fēng)系統(tǒng)3具有聚合加速作用,通過進(jìn)風(fēng)口 10聚集導(dǎo)風(fēng)管11,經(jīng)過第一鼓風(fēng)機(jī)20A、第二鼓風(fēng)機(jī)20B噴射加速,形成第二股強(qiáng)流14,從萬向聚風(fēng)系統(tǒng)3中間底部的氣流導(dǎo)入口 12連接封閉氣輪室21頂部輸送進(jìn)入氣輪室內(nèi)21。[0013]噴射加速鼓風(fēng)機(jī)20A、20B、20C、20D,具有雙重作用:一方面分別將風(fēng)能8、熱氣流5和氣壓儲存的壓縮氣體動能28聚集吸收形成強(qiáng)流14,另一方面將其加速輸送進(jìn)入封閉式氣輪室21內(nèi),加上氣輪室21內(nèi)置的多臺加速噴射鼓風(fēng)機(jī)19A、19B、19C、19D吹風(fēng),不斷保持強(qiáng)流14動能。在沒有風(fēng)能8、太陽熱能4狀態(tài)下,利用對流發(fā)生容器I內(nèi)余熱、啟動容器I內(nèi)空氣源熱泵9釋放熱能,保持氣流室內(nèi)溫差高于室外,繼續(xù)形成熱氣流5、強(qiáng)流14驅(qū)動強(qiáng)流發(fā)電機(jī)18,同時啟動渦輪發(fā)電機(jī)30發(fā)電。所述儲存蒸汽容器23和渦輪發(fā)電機(jī)30,根據(jù)并網(wǎng)的消納需求,在低峰時段,將發(fā)電富余電能,通過電熱泵與發(fā)熱材料25加熱水24溫度超過100°C轉(zhuǎn)換為蒸汽28儲存;在電網(wǎng)用電高峰狀態(tài)下,或沒有風(fēng)能8、太陽熱能4狀態(tài)下,開啟氣壓開關(guān)29,將蒸汽28釋放,驅(qū)動渦輪發(fā)電機(jī)30發(fā)電。本實用新型由于采用了上述結(jié)構(gòu),將太陽熱能4、風(fēng)能8高效率聚合,通過設(shè)置多組鼓風(fēng)機(jī)噴射器19、20吸納加速,促使進(jìn)入封閉氣輪室21內(nèi)的強(qiáng)流14呈高速單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,產(chǎn)生的強(qiáng)流14可人工調(diào)制風(fēng)速、流量,速度達(dá)到30米/秒以上,在封閉氣輪室21內(nèi),氣輪強(qiáng)流14驅(qū)動氣輪16機(jī)械轉(zhuǎn)動,同時氣輪16產(chǎn)生的掃風(fēng),兩種作用力相互循環(huán)驅(qū)動,動能利用率、轉(zhuǎn)化率有效提高。模擬、應(yīng)用熱泵原理,遵循能量守恒定律:將大量太陽熱能4、風(fēng)能8高效率聚合加速,在設(shè)定容積封閉室21內(nèi)釋放高速氣流14動能,氣流加速所消耗的電能是帶動強(qiáng)流14工作,僅起到促使空氣流循環(huán)加速運(yùn)動作用,此過程將大量空氣動能轉(zhuǎn)移到限定容積內(nèi)高勻速運(yùn)行,是一種能量轉(zhuǎn)移過程,由于大量空氣動能進(jìn)入,使發(fā)電得到的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣流加速、空氣源熱泵9消耗的電能,其所消耗電能僅為發(fā)電電能的30%。有效并控制氣輪機(jī)與發(fā)電機(jī)高勻速運(yùn)行,降低了氣輪機(jī)噪音,保證發(fā)電機(jī)保持大功率、滿負(fù)荷長時間勻速運(yùn)轉(zhuǎn),很好地解決了風(fēng)力發(fā)電面臨的種種難題:風(fēng)力不穩(wěn)定、風(fēng)向偏航、風(fēng)輪外置噪音、發(fā)電機(jī)失速與超速、功率轉(zhuǎn)化率低、發(fā)電量不均衡、單機(jī)功率小和供電上網(wǎng)。不穩(wěn)定等等不利因素,實現(xiàn)全天候、大功率、高效率發(fā)電并網(wǎng)。通過以下比對,可見本技術(shù)優(yōu)勢:由于在封閉氣輪室內(nèi)的氣流風(fēng)速可達(dá)到30米/秒以上,根據(jù)風(fēng)力發(fā)電功率與風(fēng)速三次方成正比的原理:P = 1/2ρ Π r"2v"3Cp,空氣質(zhì)量P系數(shù)按1.2,高速氣流V設(shè)計速度30米/秒,氣輪葉受風(fēng)面積A半徑6米,功率轉(zhuǎn)化系數(shù)Cp為0.6計算,本技術(shù)的強(qiáng)氣流風(fēng)壓密度動能達(dá)到P = 1/2X1.2X30'3 = 16.2KW/m2,強(qiáng)流發(fā)電機(jī)單機(jī)發(fā)電功率達(dá)到:P =1/2X1.2X3.14X6~2X30~3X0.6/1,000 = 1,099KW,明顯高于自然風(fēng)速常態(tài)下IOM/秒,風(fēng)壓氣流密度P = 1/2X1.2X10' = 0.6Kff/m2的27倍,單機(jī)發(fā)電功率是目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)功率P=1/2X1.2X3.14X6~2X10~3X0.4 = 27KW 的 41 倍。在結(jié)合附圖閱讀本實用新型的實施方式的詳細(xì)描述后,本實用新型的特點和優(yōu)點將變得更加清楚。
圖1是本實用新型的實施例一的示意圖;[0024]圖2是本實用新型的實施例二的示意圖;圖3是本實用新型的強(qiáng)流發(fā)電機(jī)組示意圖;圖4是本實用新型的萬向聚風(fēng)系統(tǒng)示意圖;圖5是本實用新型的強(qiáng)流噴射結(jié)構(gòu)示意圖;圖6是本實用新型的儲存蒸汽裝置和渦輪發(fā)電機(jī)示意圖。其中:1.對流發(fā)生容器,2.強(qiáng)流發(fā)電機(jī)組,3.萬向聚風(fēng)系統(tǒng),4.太陽熱能,5.熱氣流,6A外部冷空氣第一進(jìn)口、6B第二進(jìn)口,7.對流發(fā)生容器內(nèi)上升形成氣流,8.風(fēng)能,9A第一.熱泵、9B第二熱泵、9C第三.熱泵,10.風(fēng)力進(jìn)風(fēng)口,11.聚集導(dǎo)風(fēng)管,12.風(fēng)力導(dǎo)入口,13.熱氣流導(dǎo)入管入口,14.強(qiáng)流,15.傳動帶,16.氣輪機(jī),17.傳動軸,18.強(qiáng)流發(fā)電機(jī),19A封閉氣輪室內(nèi)置加速噴射第一鼓風(fēng)機(jī)、第二鼓風(fēng)機(jī)9B、第三鼓風(fēng)機(jī)19C、第四鼓風(fēng)機(jī)19D,20A風(fēng)力噴射加速第一鼓風(fēng)機(jī)、20B第二鼓風(fēng)機(jī),20C熱氣流噴射加速第一鼓風(fēng)機(jī)、20D第二鼓風(fēng)機(jī),21.金屬封閉氣輪室,22.金屬防護(hù)罩,23.儲存蒸汽容器,24.熱水發(fā)生器,25.電動熱泵與發(fā)熱材料,26.熱水,27.蒸汽爐,28.蒸汽,29.蒸汽導(dǎo)管,30.渦輪發(fā)電機(jī)。
具體實施方式
下面以一個實施方式對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明,但應(yīng)當(dāng)說明,本實用新型的保護(hù)范圍不僅僅限于此。實施例一:參閱圖1、圖3、圖4、圖5和圖6,一種利用太陽能/空氣能全天候發(fā)電并網(wǎng)的裝置,由.對流發(fā)生容器1、強(qiáng)流發(fā)電機(jī)組2、萬向聚風(fēng)系統(tǒng)3、儲存蒸汽裝置23和渦輪發(fā)電機(jī)30組成,所述對流發(fā)生容器I為直立圓錐形,所述強(qiáng)流發(fā)電機(jī)組2與萬向聚風(fēng)系統(tǒng)3設(shè)置為一套。本實施例為中小型發(fā)電,設(shè)計強(qiáng)流速度為30米/秒,氣輪葉迎風(fēng)半徑r為6米:年滿負(fù)荷發(fā)電時間8,400小時,噴射器鼓風(fēng)機(jī)和熱泵耗電30 %,受風(fēng)面積為3.14X6~2 = 113.04M2,空氣密度P按1.2KG/M3計,功率轉(zhuǎn)化系數(shù)Cp為0.6,P =1/2X1.2X3.14X6~2X30~3X0.6 = 1,099KW,發(fā)電機(jī)單機(jī)功率為 IMW:年發(fā)電量:1000KWX8,400 小時=8400, OOOKff (840 萬度),年可并網(wǎng)供電量:840X70%= 588萬度。實施例二:參閱圖2、圖3、圖4、圖5和圖6,本實施例與實施例一的區(qū)別在于:在本實施例中,所述的對流發(fā)生容器I外形不同,體積更大,是圓錐底基橫截面形狀,所述的強(qiáng)流發(fā)電機(jī)組2與萬向聚風(fēng)系統(tǒng)3設(shè)置多組。本實施例為大型發(fā)電設(shè)計,4臺X6.25萬KW = 25萬KW,設(shè)計強(qiáng)流速度為60米/秒,氣輪葉迎風(fēng)半徑r為16米,其他條件與實施例一相同:P = 1/2X1.2X3.14X16~2X60~3X0.6 = 62,507KW,發(fā)電機(jī)單機(jī)功率為 6.25 萬 Kff,年總發(fā)電量:25萬 KWX8, 400 小時=210,OOOOKff.h(21 億度),年可并網(wǎng)供電量:21億度X70%= 14.7億度。以上測算未包含蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)30發(fā)電量。[0045]雖然結(jié)合附圖描述了本實用新型的實施方式,但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)作出各種變形或修改,只要不超過本實用新型的權(quán)利要求所描述的保護(hù)范圍,都應(yīng)當(dāng)在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.利用太陽能/空氣能全天候發(fā)電并網(wǎng)的裝置,其特征在于:由對流發(fā)生容器(I)、強(qiáng)流發(fā)電機(jī)組(2)、萬向聚風(fēng)系統(tǒng)(3)、儲存蒸汽容器(23)和渦輪發(fā)電機(jī)(30)組成; 所述對流發(fā)生容器(I),金屬框架結(jié)構(gòu),透明玻璃外形,可設(shè)計不同形狀和大小容積,在容器(I)內(nèi)置多組空氣源熱泵(9A)、(9B)、(9C),底部設(shè)置若干外部冷空氣進(jìn)口 (M)、(6B); 所述強(qiáng)流發(fā)電機(jī)組(2),設(shè)置在對流發(fā)生容器(I)頂部,圓柱型立式金屬結(jié)構(gòu)外形,包括了金屬防護(hù)罩(22),圓柱橫臥金屬封閉氣輪室(21),內(nèi)置氣輪機(jī)(16)、傳動軸(17),傳動帶(15)和多組噴射加速器(19)、(20),強(qiáng)流發(fā)電機(jī)(18)設(shè)置在封閉氣輪室(21)外,所述強(qiáng)流發(fā)電機(jī)組(2)可單獨或多臺組合,所述金屬防護(hù)罩(22)具有防噪音、防暴風(fēng)雨作用; 所述萬向聚風(fēng)系統(tǒng)(3),圓罩形金屬結(jié)構(gòu),設(shè)置在強(qiáng)流發(fā)電機(jī)組(2)頂部,包括采集風(fēng)力進(jìn)風(fēng)口(10)、導(dǎo)風(fēng)管(11)、導(dǎo)風(fēng)口 (12); 所述儲存蒸汽容器(23),設(shè)置在對流發(fā)生容器(I)內(nèi)底部,金屬密封結(jié)構(gòu),由.熱水發(fā)生器(24)和蒸汽爐(27)組成,其中熱水發(fā)生器(24)內(nèi)置電動熱泵與發(fā)熱材料(25)、熱水(26),.蒸汽爐(27)儲存蒸汽(28),內(nèi)置蒸汽導(dǎo)管(29)連接渦輪發(fā)電機(jī)(30); 所述渦輪發(fā)電機(jī)(30),設(shè)置在對流發(fā)生容器(I)內(nèi)底部,緊靠儲存蒸汽容器(23)旁,以蒸汽(28)為動力,是輔助發(fā)電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用太陽能/空氣能全天候發(fā)電并網(wǎng)的裝置,其特征在于:所述對流發(fā)生容器(I),大容積吸收太陽熱能(4),隨著冷空氣的補(bǔ)充,形成不斷上升熱氣流(5),熱氣流導(dǎo)入口(13)分別設(shè)置了噴射加速第一鼓風(fēng)機(jī)(20C)、第二鼓風(fēng)機(jī)(20D),將熱氣流(5)加速形成第一股強(qiáng)流(14),從對流發(fā)生容器(I)頂部熱氣流進(jìn)口(13)連接封閉氣輪室(21)底部輸送進(jìn)入氣輪室內(nèi)(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用太陽能/空氣能全天候發(fā)電并網(wǎng)的裝置,其特征在于:來自不同方向的自然風(fēng)能(8)直接進(jìn)入萬向聚風(fēng)系統(tǒng)(3),萬向聚風(fēng)系統(tǒng)(3)具有聚合加速作用,通過進(jìn)風(fēng)口(10)聚集導(dǎo)風(fēng)管(11),經(jīng)過第一鼓風(fēng)機(jī)(20A)、第二鼓風(fēng)機(jī)(20B)噴射加速,形成第二股強(qiáng)流(14),從萬向聚風(fēng)系統(tǒng)(3)中間底部的氣流導(dǎo)入口(12)連接封閉氣輪室(21)頂部輸送進(jìn)入氣輪室內(nèi)(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用太陽能/空氣能全天候發(fā)電并網(wǎng)的裝置,其特征在于:噴射加速鼓風(fēng)機(jī)(20A)、(20B)、(20C)、(20D),具有雙重作用:一方面分別將風(fēng)能(8)、熱氣流(5)和氣壓儲存的壓縮氣體動能(28)聚集吸收形成強(qiáng)流(14),另一方面將其加速輸送進(jìn)入封閉式氣輪室(21)內(nèi),加上氣輪室(21)內(nèi)置的多臺加速噴射鼓風(fēng)機(jī)(19A)、(19B)、(19C)、(19D)吹風(fēng),不斷保持強(qiáng)流(14)動能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用太陽能/空氣能全天候發(fā)電并網(wǎng)的裝置,其特征在于:在沒有風(fēng)能(8)、太陽熱能(4)狀態(tài)下,利用對流發(fā)生容器⑴內(nèi)余熱、啟動容器⑴內(nèi)空氣源熱泵(9)釋放熱能,保持氣流室內(nèi)溫差高于室外,繼續(xù)形成熱氣流(5)、強(qiáng)流(14)驅(qū)動強(qiáng)流發(fā)電機(jī)(18),同時啟動渦輪發(fā)電機(jī)(30)發(fā)電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用太陽能/空氣能全天候發(fā)電并網(wǎng)的裝置,其特征在于:所述儲存蒸汽容器(23)和渦輪發(fā)電機(jī)(30),根據(jù)并網(wǎng)的消納需求,在低峰時段,將發(fā)電富余電能,通過電熱泵與發(fā)熱材料(25)加熱水(26)溫度超過100°C轉(zhuǎn)換為蒸汽(28)儲存;在電網(wǎng)用電高峰狀態(tài)下,或沒有風(fēng)能(8)、太陽熱能(4)狀態(tài)下,開啟氣壓開關(guān)(29),將蒸汽(28)釋放,驅(qū)動渦輪發(fā)電機(jī) (30)發(fā)電。
專利摘要利用太陽能/空氣能全天候發(fā)電并網(wǎng)的裝置,由對流發(fā)生容器、強(qiáng)流發(fā)電機(jī)組、萬向聚風(fēng)系統(tǒng)、儲存蒸汽容器和渦輪發(fā)電機(jī)組成,通過大量利用太陽熱能、空氣源風(fēng)能和熱能聚合加速,形成源源不斷高速氣流動能,在封閉氣輪室內(nèi)驅(qū)動強(qiáng)流發(fā)電機(jī),明顯高于目前風(fēng)電風(fēng)壓動力與發(fā)電功率數(shù)十倍。在沒有風(fēng)能、太陽熱能狀態(tài)下,利用對流發(fā)生容器內(nèi)余熱、啟動容器內(nèi)空氣源熱泵釋放熱能,保持氣流室內(nèi)溫差高于室外,繼續(xù)形成熱氣流。在并網(wǎng)的低峰時段,將發(fā)電富余電能,通過電熱泵與發(fā)熱材料加熱水溫度超過100C°轉(zhuǎn)換為蒸汽儲存;在用電高峰狀態(tài)下,或沒有風(fēng)能、太陽熱能狀態(tài)下,將蒸汽釋放,驅(qū)動渦輪發(fā)電機(jī),實現(xiàn)全天候、大功率、高效率發(fā)電并網(wǎng)。
文檔編號F01D15/10GK202991351SQ20122048964
公開日2013年6月12日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
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