CN201781447U - 一种平流层悬浮充气平台太阳能发电站 - Google Patents

一种平流层悬浮充气平台太阳能发电站 Download PDF

Info

Publication number
CN201781447U
CN201781447U CN2010205368500U CN201020536850U CN201781447U CN 201781447 U CN201781447 U CN 201781447U CN 2010205368500 U CN2010205368500 U CN 2010205368500U CN 201020536850 U CN201020536850 U CN 201020536850U CN 201781447 U CN201781447 U CN 201781447U
Authority
CN
China
Prior art keywords
ground
output line
solar power
solar
inflation platform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010205368500U
Other languages
English (en)
Inventor
任永斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN2010205368500U priority Critical patent/CN201781447U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201781447U publication Critical patent/CN201781447U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

一种平流层悬浮充气平台太阳能发电站，主要由充气平台、太阳能电池、主缆绳、太阳能电池输出线、支缆绳、线路夹具、换流站、交流输出线路、地面缆绳固定点组成，该电站充气平台上安装有太阳能电池，主缆绳一端连接于充气平台下面的支缆绳，另一端固定在地面缆绳固定点上，电流经输出线送到地面的换流站变为交流后，由交流输出线路送出，太阳能电池输出线固定在主缆绳的线路夹具上，主缆绳采用上端大下端小的形状，该电站克服了地面太阳能电站受气候因素影响大和需要占用土地的缺点，为人类利用近空太阳能解决能源和环境问题提供了解决方案。

Description

一种平流层悬浮充气平台太阳能发电站
技术领域
本实用新型涉及一种平流层悬浮充气平台太阳能发电站，尤其是用缆绳控制悬浮在大气层的平流层的充气平台太阳能发电站。
背景技术
目前，太阳能发电站以地面电站为主，但是，在地面上大量建造大型太阳能电站几乎是不可能的，由于气候的原因，不是所有地区都有充足的阳光，而且对于土地资源本已十分紧张的人类来说，不可能拿出大量的土地建设规模庞大的太阳能电站，就算是没有多大利用价值的沙漠，也逃不了风、云、雷、电、冰、霜、雪、雨、沙尘暴等气候因素的影响，沙漠一般距离人类集居地较远，输输出线路长，也不是很理想的太阳能电站建设地，且不是所有国家和地区都有沙膜。于是，众多的科学家都把目光投向了太空：将太阳能发电站搬到天上，从宇宙中采集太阳能，即利用地球同步卫星在轨道上吸收太阳能并发电，然后将电能以微波或激光的形式传回地球，这是一个非常完美的设想，但是，由于高昂的发射成本以及电能传输的技术问题等原因，一直停留在设想阶段，目前实用的空中太阳能发电主要用在人造卫星、宇宙飞船、太阳能试验飞机等方面。在距离地面高度为10-50公里左右的大气平流层，云层很难到达这一高度，太阳每天照射12小时左右，年日照时间4300小时左右，这里空气干燥，灰尘和水汽很少，大气流动平稳，几乎没有有害气体的影响，这是近空太阳能发电的理想之地，所以很早就有人提出平流层太阳能发电站的构想，在平流层建太阳能电站与同一规模的地面太阳能电站相比，接收的太阳能要高出5～10倍，虽然比同步轨道上日照时间短，但这里距离地面很近，最近处仅仅十公里左右，电能可以用导线直接传输，比同步轨道电站的传输方式简单得多，电能传输效率高得多，建造成本低得多，对地面的安全影响小得多，管理维护容易得多，有人设想用气球、充气平台或飞艇装上太阳能电池，就可以发电用导线向地面输送，普通气球可靠性差，太阳能电池安装难，由于光照强度不均匀，电池间匹配难，连接地面与气球之间的普通缆绳受风力影响大，所以平流层太阳能电站和卫星同步轨道电站一样，目前仍停留在设想阶段。
发明内容
为了克服设想中的平流层太阳能电站的不足使人类第一次在地面上使用平流层太阳能发电成为现实，本实用新型提供了一种上表面为近似平面的充气平台太阳能电站，电能可以通过导线直接传到地面换流站，再变为交流电进入供电网络，使人类利用平流层太阳能发电成为现实，为人类短时间内摆脱能源危机和环境污染提供了一个解决方案。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
采用上表面为近似平面的充气平台，其上表面安装有太阳能电池，主缆绳一端连接于充气平台下面的支缆绳，另一端固定在地面缆绳固定点上，充气平台位于云层的上面，在太阳的照射下，太阳能电池产生直流电经太阳能电池正极输出线、太阳能电池负极输出线送到地面换流站，经过换流站将直流电变为交流后，由交流输出线路将电能送出，太阳能电池正极输出线、太阳能电池负极输出线固定在主缆绳的线路夹具上。把平台放到距地面平流层空间，最好是18公里左右，那里风速很小，空气密度也小，风的力量就显得微不足道，只考虑缆绳受风的影响；由于主缆绳的越上面受到的拉力越大，可以使主缆绳截面随高度增大而增大，使用上端大下端小的缆绳。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
附图是本实用新型示意图。
图中1.充气平台，2.太阳能电池，3.主缆绳，4.太阳能电池正极输出线，5.太阳能电池负极输出线，6.支缆绳，7.线路夹具，8.换流站，9.交流输出线路，10.云层，11.地面缆绳固定点，12.太阳。
具体实施方式
在附图中，充气平台1上的上表面为近似平面，其上安装有太阳能电池2，主缆绳3一端连接于充气平台1下面的支缆绳6，另一端固定在地面缆绳固定点11上，充气平台1位于云层10的上面，在太阳12的照射下，太阳能电池2产生直流电经太阳能电池正极输出线4、太阳能电池负极输出线5的电流送到地面附近然后送入换流站8，经过换流站8将直流电变为交流后，由交流输出线路9将电能送出，太阳能电池正极输出线4、太阳能电池负极输出线5固定在主缆绳3的线路夹具7上。把平台放到距地面18公里左右的平流层空间，那里风速很小，空气密度也小，风的力量就显得微不足道，只考虑缆绳受风的影响。
充气平台的结构选择及制造：只要上表面近似平面就行，其他几面形状不重要，其建造技术和如何上升到平流层可以参照飞艇或大型气球技术，这些技术目前已非常成熟，这里不在详述。
气体的选择：从经济角度讲，氢气是理想的选择，虽然氢气的安全性差些，由于平台运行在平流层，上面空气稀薄，仅为地面的十几分之一，使用氢气的安全性比地面高得多，万一出现泄漏，对地面影响极小，从安全角度讲，氦气是最理想的气体。
太阳能电池的选择：为了减小电池重量，选用薄膜太阳能电池，也可以使用最新的能够把太阳能电池“印刷”在气球上表面的技术，使太阳能电池的重量减少许多。
主缆绳选择：本实用新型成功的关键在于主缆绳，所以主缆绳的选择十分重要。前苏联科学家在1895年提出来的天梯设想，2000年，美国国家宇航局描述了建造太空电梯的概念，这需要极细的碳纤维制成的缆绳并能延伸到地球赤道上方36000公里。本实用新型主缆绳的长度为18公里，比天梯方案缆绳长度短2000倍左右，也选用选碳纤维缆绳，完全能够满足重量、强度的要求，比如现在有一种碳纤维缆绳可承受的拉力为17吨/平方厘米左右，具有强度高，耐腐蚀，抗老化的特点，为了尽可能地减小风力的影响，本实施例只使用一根缆绳，根据缆绳不同高度受到的拉力不同，越上面受力越大，越下面受力越小的特点，把缆绳加工成底部截面积小、缆绳顶部截面积大的形状，以达到即满足受力要求又节约材料、减轻缆绳重量、减小风力对缆绳的作用力的目的。
导线的选择：由于每条导线长度为18千米，必须考虑导线自重，选铝线为电能传输导线，导线可固定在缆绳上，由缆绳承担导线的部分重量。
根据常年气象记录资料，选择气象条件相对较好(常年风力较小)的地区作为建造平流层的充气平台太阳能发电站的地点，在地面上制造平台，可以参考飞艇或大型气球技术，气压调节装置也采用飞艇的技术，不再详述，不同的是在气球上表面敷设太阳能电池，太阳能电池敷设在地面上完成，最好是应用最新的太阳能电池制造技术，把太阳能电池“印刷”在气球的上表面；将建好的带有太阳能电池的气球与缆绳连接和铝输出线连接；选一个天气晴好大气层无风或风力较小的日子，将一个气球放到空中，靠气球自身的浮力带着缆绳和输出线升到平流层，将缆绳的一端固定在地面上，用输出线引入地面换流站就可以得到平流层的电能了，关于风力导致电站不稳定的问题，本实施例已经选择了碳纤维缆绳，强度不是问题，也就是非常极端的情况下，在缆绳的任意一处风向都相同时，主缆绳上受到的力也不很大，但极端情况基本不会出现，因为在18公里厚度的大气层内，要使每一高度风速最大且方向相同，是不可能的，实际情况是气流的在各高度的速度和方向是不一样的，方向和大小变化无常，例如高度为3公里处风速为10米/秒，东风，高度为10公里的空中风速为13米/秒，西风，缆绳在不同高度受到的风力大小方向各不相同，相互抵消后产生的余量才对电站造成影响，这一影响也是有限的，由于本实施例的电站和传统的水电站、火电站有本质的区别，并且非常轻，无机械运动部件，所以因风力使气球的前后左右上下运动对于发电的影响非常有限，也可能影响阳光照射强度，从而影响电压电流等变化，但这些变化是意料之中的，是可以接受的。

Claims (2)

1.一种平流层悬浮充气平台太阳能发电站，其特征是：充气平台(1)上的上表面为近似平面，其上安装有太阳能电池(2)，主缆绳(3)一端连接于充气平台(1)下面的支缆绳(6)，另一端固定在地面缆绳固定点(11)上，太阳能电池正极输出线(4)、太阳能电池负极输出线(5)固定在主缆绳(3)的线路夹具(7)上。
2.如权利要求1所述的一种平流层悬浮充气平台太阳能发电站，其特征是：主缆绳(3)上端大下端小。
CN2010205368500U 2010-09-16 2010-09-16 一种平流层悬浮充气平台太阳能发电站 Expired - Fee Related CN201781447U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010205368500U CN201781447U (zh) 2010-09-16 2010-09-16 一种平流层悬浮充气平台太阳能发电站

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010205368500U CN201781447U (zh) 2010-09-16 2010-09-16 一种平流层悬浮充气平台太阳能发电站

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201781447U true CN201781447U (zh) 2011-03-30

Family

ID=43794648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010205368500U Expired - Fee Related CN201781447U (zh) 2010-09-16 2010-09-16 一种平流层悬浮充气平台太阳能发电站

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201781447U (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103051245A (zh) * 2011-10-13 2013-04-17 河南瑞邦能源科技开发有限公司 利用平流层物理条件进行太阳能发电的装置
WO2013086738A1 (zh) * 2011-12-16 2013-06-20 深圳市瑞达时代科技有限公司 悬浮式太阳能发电***
CN104471724A (zh) * 2012-07-17 2015-03-25 肖泉 充气型聚光太阳能电站/气球和自支持线缆的装置和方法
CN107428409A (zh) * 2015-03-10 2017-12-01 A·M·鲍罗斯 移动人造云***
FR3059763A1 (fr) * 2016-12-06 2018-06-08 Rodrigo Guzman Dispositif destine a la production d'electricite de grande echelle sans emettre de gaz a effet de serre
CN109104144A (zh) * 2018-08-29 2018-12-28 西北工业大学 一种用于太阳能汽车的充气式可移动光伏装置
CN109703795A (zh) * 2018-12-11 2019-05-03 清华大学 平流层探针

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103051245A (zh) * 2011-10-13 2013-04-17 河南瑞邦能源科技开发有限公司 利用平流层物理条件进行太阳能发电的装置
CN103051245B (zh) * 2011-10-13 2015-12-02 河南瑞邦能源科技开发有限公司 利用平流层物理条件进行太阳能发电的装置
WO2013086738A1 (zh) * 2011-12-16 2013-06-20 深圳市瑞达时代科技有限公司 悬浮式太阳能发电***
CN104040878A (zh) * 2011-12-16 2014-09-10 深圳市瑞达时代科技有限公司 悬浮式太阳能发电***
CN104040878B (zh) * 2011-12-16 2016-06-15 深圳市瑞达时代科技有限公司 悬浮式太阳能发电***
CN104471724A (zh) * 2012-07-17 2015-03-25 肖泉 充气型聚光太阳能电站/气球和自支持线缆的装置和方法
CN107428409A (zh) * 2015-03-10 2017-12-01 A·M·鲍罗斯 移动人造云***
FR3059763A1 (fr) * 2016-12-06 2018-06-08 Rodrigo Guzman Dispositif destine a la production d'electricite de grande echelle sans emettre de gaz a effet de serre
CN109104144A (zh) * 2018-08-29 2018-12-28 西北工业大学 一种用于太阳能汽车的充气式可移动光伏装置
CN109104144B (zh) * 2018-08-29 2020-06-16 西北工业大学 一种用于太阳能汽车的充气式可移动光伏装置
CN109703795A (zh) * 2018-12-11 2019-05-03 清华大学 平流层探针
CN109703795B (zh) * 2018-12-11 2020-10-27 清华大学 平流层探针

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201781447U (zh) 一种平流层悬浮充气平台太阳能发电站
US20210197949A1 (en) High altitude gravity energy storage
US8006933B2 (en) Airborne power station
US20120235410A1 (en) Lighter than air wind and solar energy conversion system
US20090272841A1 (en) Albedo-derived airship power system
CN1657771A (zh) 高度自适应再生能源发电方法及其发电***
US8985499B2 (en) Stratosphere tethered platform for multiple uses
Aglietti et al. Harnessing high-altitude solar power
US20120097211A1 (en) Electric power generators and systems comprising same
CN103490706A (zh) 一种天空太阳能发电装置
CN210793607U (zh) 一种临近空间浮空器集群无线传能***
CN104806451A (zh) 飘浮于高空的发电设备
Aglietti et al. Solar power generation using high altitude platforms feasibility and viability
CN202186516U (zh) 高空联合发电装置
US20150240785A1 (en) Power generation device floating in the air
CN202435309U (zh) 利用平流层物理条件进行太阳能发电的装置
Aglietti et al. Aerostat for electrical power generation—concept feasibility
Hoshino et al. Design and analysis of solar power system for SPF airship operations
US8985498B2 (en) Stratosphere tethered photovoltaic power platform
KR20150101122A (ko) 고공에 부유하는 발전설비
CN1470432A (zh) 在高空平流层搭建作业平台的方法
EP2916000A1 (en) Ligher-than-air device converting solar and wind energy
KR101757275B1 (ko) 비행선을 이용한 고고도 발전설비
VASILESCU et al. WIND ENERGY CAPTURING DEVICES WITH POSSIBLE IMPLEMENTATION ON CONTAINER SHIPS.
CN109428538A (zh) 月球上的太阳能站

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110330

Termination date: 20120916