CN103807122B - 太阳能温差发电机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种新的太阳能热发电方案，该方案以程控开关式温差发动机为核心，利用聚光槽加热温差发动机的加热器，而温差发动机则利用加热器和冷却器之间的温差产生动力输出，再通过发电机转化为电力输出。此种发电装置在生产过程中耗能低、污染小；使用过程中不消耗水，不需要大面积的平整土地，可分期建设，边建设边发电，大幅降低投资风险。与现有各种太阳能发电技术相比，该方法更简单，更高效，也更便宜。该发明有望大幅度降低太阳能发电的成本，有助于太阳能发电的普及，为节能减排、减少污染、建设可持续发展的绿色工业做出贡献。

Description

太阳能温差发电机

技术领域

本发明涉及太阳能发电技术领域，更具体的说是涉及一种太阳能温差发电机。

背景技术

太阳能发电最常见的是光伏发电，光伏发电在使用时非常清洁，但是生产过程却是高耗能，并且有比较严重的污染，而且按现在的生产水平，采用光伏发电的单位成本仍然过于高昂，是所有太阳能发电技术里面成本最高的一种。

另一种被认为大有前途的太阳能发电技术是光热发电，现有的光热发电技术在产品生产过程中没有高耗能、重污染的问题，但光热发电需要用水冷却，而太阳能丰富的地方往往是缺水的地方，这是一对矛盾；光热电站也需要有一个较大面积的平整土地，土方工程量很大。而且光热发电一次性投资成本高，建设周期长，不能像光伏那样分期建设，边建设边发电，这意味着很高的投资风险，这些不利因素的存在，使得光热发电虽然远景看好，但远远不如光伏发电普及。

采用斯特林发动机的太阳能发电技术也有见到，斯特林太阳能发电装置的优点是太阳能能量转化效率高，缺点是每个单体的功率比较小，因此采用斯特林发动机技术的太阳能发电装置，小批量使用尚可，但是如果作为大型商业化太阳能发电，就不太适用。

上述几种太阳能发电技术，除了各自独有的问题外，一种共同的问题是以上述几种太阳能发电技术生产的电力，单位成本过高，这使得这些技术都无法与使用矿物燃料的传统能源进行公平的市场竞争，这种状况影响了太阳能这种最清洁能源的推广使用。

因此，本发明提出了一种新的太阳能发电方式，这种发电方式基于本人发明的程控开关式温差发动机(参见专利申请号201410058639.5)。

发明内容

本发明提出了一种新的太阳能发电方式，这种发电方式基于本人发明的程控开关式热气机，其中：所述程控开关式温差发动机，包括ECU、开关式热交换装置组合、专用气动马达；所述的开关式热交换装置组合包括进气门、冷却器、换气门、加热器、出气门；加热器的一端通过出气门与专用气动马达的进气口连接，冷却器的一端通过进气门与专用气功马达的出气口连接，加热器和冷却器的另一端通过换气门连接在一起；所述开关式热交换装置组合中的进气门、出气门、换气门为电磁阀，受ECU控制；所述专用气动马达的一种，是活塞式气动马达，包括气缸、活塞、活塞销、连杆、曲轴、缸盖、设置在缸盖上的进气口、出气口；其中缸盖上安装有开关式热交换装置组合，设置在缸盖上的进气口与开关式热交换装置组合的出气门连接，设置在缸盖上的出气口与开关式热交换装置组合的进气门连接，每台活塞式气动马达上安装的开关式热交换装置组合至少有两组，这种发电方式与斯特林发动机有类似之处，但是单机功率可以做到很大。该方案通过聚焦太阳光能，使其在焦点出产生高温高热，用于为程控开关式热气机的加热器加热。程控开关式热气机利用聚光焦点处的高温和常温空气之间的温差产生动力，进而带动发电机产生电力输出。

本发明的技术方案是：一种太阳能温差发电机，包括支架、追踪器、槽式抛物面反射镜、程控开关式温差发动机、发电机。所述的程控开关式温差发动机的加热器安置在槽式抛物面反射镜的焦点线上，与镜面平行；所述的程控开关式温差发动机的冷却器安置在比加热器更远离镜面的外侧，与加热器平行。

所述的加热器和冷却器，可以由多个单管组成。

所述的程控开关式温差发动机的冷却器可安装翅片以帮助散热，翅片设计为迎光面面积最小。

所述的程控开关式温差发动机的开关式热交换装置组合的加热器呈圆弧状排列。

所述的程控开关式温差发动机的加热器面向反射镜的一面可安装光伏电池，其它部分涂装有隔热材料。

所述的程控开关式温差发动机的冷却器可用圆管封闭以便采用液体冷却剂或气体冷却剂进行冷却。

所述的槽式抛物面反射镜可以是一个或两个，只有一个时把程控开关式温差发动机安装在槽式抛物面反射镜的一侧，两个时则把程控开关式温差发动机安装在两个槽式抛物面反射镜中间。

所述的发电机可采用交流发电机，也可采用直流发电机。

本发明的有益效果

本发明提出的这种新型太阳能发电装置，其优点是生产过程中耗电少，污染小；使用过程不消耗水，对土地平整度要求不高，可边建设边发电，因而可大幅度降低投资风险；其次该装置的单机功率可以做到很大，这样就降低了按每瓦计算的设备成本。本发明理论上可大幅度降低太阳能发电的单位价格，甚至有可能降低到比煤电还低(因为节省了燃料费用支出)，这将大大促进太阳能的利用，并逐步取代煤电，为经济发展提供清洁廉价的能源，对节能减排、保护环境将作出巨大贡献，为绿色工业文明的发展提供坚实的基础。

附图说明

图1为该太阳能温差发电机示意图的侧视图；

图2为该太阳能温差发电机示意图的俯视图；

图3为图1中的加热器和散热器的结构示意图；

图4为图3中的散热器结构示意图的侧视图。

图中1.支架、2.槽式抛物面反射镜、3.程控开关式温差发动机的加热器、4.程控开关式温差发动机的的冷却器、5.程控开关式温差发动机的缸体、6.发电机、7.光伏电池、8.隔热材料、9、散热翅片。

实施方式

实施例一：参见图1-图4，一种太阳能温差发电机，包括支架、追踪器、槽式抛物面反射镜、程控开关式温差发动机、发电机。其中程控开关式温差发动机，包括ECU、开关式热交换装置组合、专用气动马达；开关式热交换装置组合包括进气门、冷却器、换气门、加热器、出气门；加热器的一端通过出气门与专用气动马达的进气口连接，冷却器的一端通过进气门与专用气功马达的出气口连接，加热器和冷却器的另一端通过换气门连接在一起；开关式热交换装置组合中的进气门、出气门、换气门为电磁阀，受ECU控制；专用气动马达的一种，是活塞式气动马达，包括气缸、活塞、活塞销、连杆、曲轴、缸盖、设置在缸盖上的进气口、出气口；其中缸盖上安装有开关式热交换装置组合，设置在缸盖上的进气口与开关式热交换装置组合的出气门连接，设置在缸盖上的出气口与开关式热交换装置组合的进气门连接，每台活塞式气动马达上安装的开关式热交换装置组合至少有两组。程控开关式温差发动机的加热器安置在槽式抛物面反射镜的焦点线上，与镜面平行；所述的程控开关式温差发动机的冷却器安置在比加热器更远离镜面的外侧，与加热器平行。

所述的加热器和冷却器，可以由多个单管组成。

所述的程控开关式温差发动机的冷却器可安装翅片以帮助散热，翅片设计为迎光面面积最小并涂装有反光材料。

所述的程控开关式温差发动机的开关式热交换装置组合的加热器呈圆弧状排列。

所述的程控开关式温差发动机的加热器面向反射镜的一面可安装光伏电池，其它部分涂装有隔热材料。

所述的程控开关式温差发动机的冷却器可用圆管封闭以便采用液体冷却剂或气体冷却剂进行冷却。

所述的槽式抛物面反射镜可以是一个或两个，只有一个时把程控开关式温差发动机安装在槽式抛物面反射镜的一侧，两个时则把程控开关式温差发动机安装在两个槽式抛物面反射镜中间。

所述的发电机可采用交流发电机，也可采用直流发电机。

太阳能温差发电机是程控开关式温差发动机的一项应用，该方案以槽式抛物面反射镜聚集太阳能，用于加热程控开关式温差发动机的加热器(以下简称加热器)，而程控开关式温差发动机的冷却器(以下简称冷却器)则以常温空气对其进行冷却，使加热器和冷却器之间产生较大的温差，而程控开关式温差发动机则将温差转化为动力，再经由发电机电力输出。

对冷却器的冷却一般由空气完成，但也可以根据实际需要，把冷却器封闭在管道里，然后让某种低温液体或气体流过管道，对冷却器进行降温，以此方法可以提高温差发动机的效率，但成本也更高。

一个太阳能温差发电机可安装一或两个槽式抛物面反射镜，两个槽式抛物面反射镜性价比更高。下面以两个槽式抛物面反射镜为例，该太阳能温差发电机的工作过程：

当具有两个槽式抛物面反射镜时，程控开关式温差发动机放在两个槽式抛物面反射镜的中间位置，而程控开关式温差发动机的开关式热交换装置组合的数量则需要2的倍数个，亦即可以是2组、4组、6组等等，一边一半平均分布在两个槽式抛物面反射镜中，轮流工作。在实际使用中，更多得热交换装置组合数量意味着每组有更多的时间实现更充分的热交换，以提高整体效率。

提高加热效率的第二条路径是增加加热器和冷却器的表面积，因此可以把加热器和冷却器设计成由多个更细的管路组成。

加热器面对反射镜的那一面，可以安装光伏电池，这样就进行了两次太阳能发电：一次是光伏发电，一次是光热发电，光能利用效率更高；这样的组合只需要很少量的光伏电池，成本很低；同时在这样的组合中，光伏电池可以起到把热能均匀分布到加热器上的作用，而加热器则可以把光伏电池上积聚的热量带走，降低光伏电池的温度，提高光伏电池的使用寿命，这可谓是绝佳配合。

该装置使用发电机将程控开关式温差发动机的动力输出转化为电力，发电机可以是直流发电机，也可以是交流发电机。在作为分布式能源单独使用的时候，装置交流发电机也许更加实用，这样各种电器可直接接入。当作为大型太阳能发电站集群使用时，装置直流发电机则可直接使用应用于光伏的各种电力传送设备，如逆变器等等，不需要额外开发新设备。

Claims (8)

1.一种太阳能温差发电机，包括支架、追踪器、槽式抛物面反射镜、程控开关式温差发动机、发电机；所述程控开关式温差发动机，包括ECU、开关式热交换装置组合、专用气动马达；所述的开关式热交换装置组合包括进气门、冷却器、换气门、加热器、出气门；加热器的一端通过出气门与专用气动马达的进气口连接，冷却器的一端通过进气门与专用气动 马达的出气口连接，加热器和冷却器的另一端通过换气门连接在一起，所述开关式热交换装置组合中的进气门、出气门、换气门为电磁阀，受ECU控制；所述专用气动马达是活塞式气动马达，包括气缸、活塞、活塞销、连杆、曲轴、缸盖、设置在缸盖上的进气口、出气口；其中缸盖上安装有开关式热交换装置组合，设置在缸盖上的进气口与开关式热交换装置组合的出气门连接，设置在缸盖上的出气口与开关式热交换装置组合的进气门连接，每台活塞式气动马达上安装的开关式热交换装置组合至少有两组，其特征是：所述的程控开关式温差发动机的加热器安置在槽式抛物面反射镜的焦点线上，与镜面平行；所述的程控开关式温差发动机的冷却器安置在比加热器更远离镜面的外侧，与加热器平行。

2.根据权利要求1所述的太阳能温差发电机，其特征是：所述的加热器和冷却器，由多个单管组成。

3.根据权利要求1所述的太阳能温差发电机，其特征是：所述的程控开关式温差发动机的冷却器安装翅片以帮助散热，翅片设计为迎光面面积最小。

4.根据权利要求1所述的太阳能温差发电机，其特征是：所述的程控开关式温差发动机的开关式热交换装置组合的加热器单管呈圆弧状排列。

5.根据权利要求1或4所述的太阳能温差发电机，其特征是：所述的程控开关式温差发动机的加热器面向反射镜的一面安装光伏电池，其它部分涂装有隔热材料。

6.根据权利要求1所述的太阳能温差发电机，其特征是：所述的程控开关式温差发动机的冷却器用圆管封闭以便采用液体冷却剂或气体冷却剂进行冷却。

7.根据权利要求1所述的太阳能温差发电机，其特征是：所述的槽式抛物面反射镜是一个或两个，一个则把程控开关式温差发动机安装在槽式抛物面反射镜的一侧，两个时则把程控开关式温差发动机安装在两个槽式抛物面反射镜中间。

8.根据权利要求1所述的太阳能温差发电机，其特征是：所述的发电机采用交流发电机或采用直流发电机。