CN202991351U - 利用太阳能/空气能全天候发电并网的装置 - Google Patents
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Abstract
利用太阳能/空气能全天候发电并网的装置，由对流发生容器、强流发电机组、万向聚风***、储存蒸汽容器和涡轮发电机组成，通过大量利用太阳热能、空气源风能和热能聚合加速，形成源源不断高速气流动能，在封闭气轮室内驱动强流发电机，明显高于目前风电风压动力与发电功率数十倍。在没有风能、太阳热能状态下，利用对流发生容器内余热、启动容器内空气源热泵释放热能，保持气流室内温差高于室外，继续形成热气流。在并网的低峰时段，将发电富余电能，通过电热泵与发热材料加热水温度超过100C°转换为蒸汽储存；在用电高峰状态下，或没有风能、太阳热能状态下，将蒸汽释放，驱动涡轮发电机，实现全天候、大功率、高效率发电并网。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新能源发电的装置，更具体地说，涉及一种利用太阳能/空气能全天候发电并网的装置。
背景技术
目前，太阳能发电和风电由于天气状况，普遍出现发电不稳定的局限。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有太阳能发电和风电的不稳定性局限，提供一种大量利用自然太阳热能、空气源风能和热能互补聚合，通过高效率的能量转移和转换，形成源源不断高速气流动能，在封闭气轮室内驱动强流发电机，明显高于目前风电风速数倍、风压动力与发电功率数十倍，实现全天候、大功率、高效率发电并网。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术方案：
利用太阳能/空气能全天候发电并网的装置，其特征在于：由对流发生容器1、强流发电机组2、万向聚风***3、储存蒸汽容器23和涡轮发电机30组成。
所述对流发生容器1，金属框架结构，透明玻璃外形，可设计不同形状和大小容积，在容器1内置多组空气源热泵9A、9B、9C，底部设置若干外部冷空气进口6A、6B。
所述强流发电机组2，设置在对流发生容器1顶部，圆柱型立式金属结构外形，包括了金属防护罩22，圆柱横卧金属封闭气轮室21，内置气轮机16、传动轴17，传动带15和多组喷射加速器19、20，强流发电机18设置在封闭气轮室21外，所述强流发电机组2可单独或多台组合，所述金属防护罩22具有防噪音、防暴风雨作用。
所述万向聚风***3，圆罩形金属结构，设置在强流发电机组2顶部，包括采集风力进风口10、导风管11、导风口12。
所述储存蒸汽容器23，金属密封结构，设置在对流发生容器1内底部，由.热水发生器24和蒸汽炉27组成，其中热水发生器24内置电动热泵与发热材料25、热水26，蒸汽炉27储存蒸汽28，内置蒸汽导管29连接涡轮发电机30。
所述涡轮发电机30，设置在对流发生容器1内底部，紧靠储存蒸汽容器23旁，以蒸汽28为动力，是辅助发电机。
通过对流发生容器1，大容积吸收太阳热能4，随着冷空气的补充，形成不断上升热气流5，热气流5导入口13分别设置了喷射加速第一鼓风机20C、第二鼓风机20D，将热气流5加速形成第一股强流14，从对流发生容器1顶部热气流进口13连接封闭气轮室21底部输送进入气轮室内21。
来自不同方向的自然风能8直接进入万向聚风***3，万向聚风***3具有聚合加速作用，通过进风口10聚集导风管11，经过第一鼓风机20A、第二鼓风机20B喷射加速，形成第二股强流14，从万向聚风***3中间底部的气流导入口12连接封闭气轮室21顶部输送进入气轮室内21。
喷射加速鼓风机20A、20B、20C、20D，具有双重作用：一方面分别将风能8、热气流5和气压储存的压缩气体动能28聚集吸收形成强流14，另一方面将其加速输送进入封闭式气轮室21内，加上气轮室21内置的多台加速喷射鼓风机19A、19B、19C、19D吹风，不断保持强流14动能。
在没有风能8、太阳热能4状态下，利用对流发生容器1内余热、启动容器1内空气源热泵9释放热能，保持气流室内温差高于室外，继续形成热气流5、强流14驱动强流发电机18，同时启动涡轮发电机30发电。
所述储存蒸汽容器23和涡轮发电机30，根据并网的消纳需求，在低峰时段，将发电富余电能，通过电热泵与发热材料25加热水24温度超过100℃转换为蒸汽28储存；在电网用电高峰状态下，或没有风能8、太阳热能4状态下，开启气压开关29，将蒸汽28释放，驱动涡轮发电机30发电。
本实用新型由于采用了上述结构，将太阳热能4、风能8高效率聚合，通过设置多组鼓风机喷射器19、20吸纳加速，促使进入封闭气轮室21内的强流14呈高速单向旋转运动，产生的强流14可人工调制风速、流量，速度达到30米/秒以上，在封闭气轮室21内，气轮强流14驱动气轮16机械转动，同时气轮16产生的扫风，两种作用力相互循环驱动，动能利用率、转化率有效提高。
模拟、应用热泵原理，遵循能量守恒定律：将大量太阳热能4、风能8高效率聚合加速，在设定容积封闭室21内释放高速气流14动能，气流加速所消耗的电能是带动强流14工作，仅起到促使空气流循环加速运动作用，此过程将大量空气动能转移到限定容积内高匀速运行，是一种能量转移过程，由于大量空气动能进入，使发电得到的能量远远大于气流加速、空气源热泵9消耗的电能，其所消耗电能仅为发电电能的30％。
有效并控制气轮机与发电机高匀速运行，降低了气轮机噪音，保证发电机保持大功率、满负荷长时间匀速运转，很好地解决了风力发电面临的种种难题：风力不稳定、风向偏航、风轮外置噪音、发电机失速与超速、功率转化率低、发电量不均衡、单机功率小和供电上网。不稳定等等不利因素，实现全天候、大功率、高效率发电并网。
通过以下比对，可见本技术优势：
由于在封闭气轮室内的气流风速可达到30米/秒以上，根据风力发电功率与风速三次方成正比的原理：
P＝1/2p∏r^2v^3Cp，空气质量p系数按1.2，高速气流V设计速度30米/秒，气轮叶受风面积A半径6米，功率转化系数Cp为0.6计算，本技术的强气流风压密度动能达到P＝1/2X1.2X30^3＝16.2KW/m2，强流发电机单机发电功率达到：P＝1/2X1.2X3.14X6^2X30^3X0.6/1,000＝1,099KW，明显高于自然风速常态下10M/秒，风压气流密度P＝1/2X1.2X10^＝0.6KW/m2的27倍，单机发电功率是目前风力发电机单机功率P＝1/2X1.2X3.14X6^2X10^3X0.4＝27KW的41倍。
在结合附图阅读本实用新型的实施方式的详细描述后，本实用新型的特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本实用新型的实施例一的示意图；
图2是本实用新型的实施例二的示意图；
图3是本实用新型的强流发电机组示意图；
图4是本实用新型的万向聚风***示意图；
图5是本实用新型的强流喷射结构示意图；
图6是本实用新型的储存蒸汽装置和涡轮发电机示意图。
其中：
1.对流发生容器，2.强流发电机组，3.万向聚风***，4.太阳热能，5.热气流，6A外部冷空气第一进口、6B第二进口，7.对流发生容器内上升形成气流，8.风能，9A第一.热泵、9B第二热泵、9C第三.热泵，10.风力进风口，11.聚集导风管，12.风力导入口，13.热气流导入管入口，14.强流，15.传动带，16.气轮机，17.传动轴，18.强流发电机，19A封闭气轮室内置加速喷射第一鼓风机、第二鼓风机9B、第三鼓风机19C、第四鼓风机19D，20A风力喷射加速第一鼓风机、20B第二鼓风机，20C热气流喷射加速第一鼓风机、20D第二鼓风机，21.金属封闭气轮室，22.金属防护罩，23.储存蒸汽容器，24.热水发生器，25.电动热泵与发热材料，26.热水，27.蒸汽炉，28.蒸汽，29.蒸汽导管，30.涡轮发电机。
具体实施方式
下面以一个实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，但应当说明，本实用新型的保护范围不仅仅限于此。
实施例一：
参阅图1、图3、图4、图5和图6，一种利用太阳能/空气能全天候发电并网的装置，由.对流发生容器1、强流发电机组2、万向聚风***3、储存蒸汽装置23和涡轮发电机30组成，所述对流发生容器1为直立圆锥形，所述强流发电机组2与万向聚风***3设置为一套。
本实施例为中小型发电，设计强流速度为30米/秒，气轮叶迎风半径r为6米：
年满负荷发电时间8,400小时，喷射器鼓风机和热泵耗电30％，受风面积为3.14X6^2＝113.04M2，空气密度p按1.2KG/M3计，功率转化系数Cp为0.6，P＝1/2X1.2X3.14X6^2X30^3X0.6＝1,099KW，发电机单机功率为1MW：
年发电量：1000KWX8,400小时＝8400,000KW(840万度)，
年可并网供电量：840X70％＝588万度。
实施例二：
参阅图2、图3、图4、图5和图6，本实施例与实施例一的区别在于：在本实施例中，所述的对流发生容器1外形不同，体积更大，是圆锥底基横截面形状，所述的强流发电机组2与万向聚风***3设置多组。
本实施例为大型发电设计，4台X6.25万KW＝25万KW，设计强流速度为60米/秒，气轮叶迎风半径r为16米，其他条件与实施例一相同：
P＝1/2X1.2X3.14X16^2X60^3X0.6＝62,507KW，发电机单机功率为6.25万KW，
年总发电量：25万KWX8,400小时＝210,0000KW.h(21亿度)，
年可并网供电量：21亿度X70％＝14.7亿度。
以上测算未包含蒸汽涡轮发电机30发电量。
虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域的技术人员可以在所附权利要求的范围之内作出各种变形或修改，只要不超过本实用新型的权利要求所描述的保护范围，都应当在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.利用太阳能/空气能全天候发电并网的装置，其特征在于：由对流发生容器(1)、强流发电机组(2)、万向聚风***(3)、储存蒸汽容器(23)和涡轮发电机(30)组成；
所述对流发生容器(1)，金属框架结构，透明玻璃外形，可设计不同形状和大小容积，在容器(1)内置多组空气源热泵(9A)、(9B)、(9C)，底部设置若干外部冷空气进口(6A)、(6B)；
所述强流发电机组(2)，设置在对流发生容器(1)顶部，圆柱型立式金属结构外形，包括了金属防护罩(22)，圆柱横卧金属封闭气轮室(21)，内置气轮机(16)、传动轴(17)，传动带(15)和多组喷射加速器(19)、(20)，强流发电机(18)设置在封闭气轮室(21)外，所述强流发电机组(2)可单独或多台组合，所述金属防护罩(22)具有防噪音、防暴风雨作用；
所述万向聚风***(3)，圆罩形金属结构，设置在强流发电机组(2)顶部，包括采集风力进风口(10)、导风管(11)、导风口(12)；
所述储存蒸汽容器(23)，设置在对流发生容器(1)内底部，金属密封结构，由.热水发生器(24)和蒸汽炉(27)组成，其中热水发生器(24)内置电动热泵与发热材料(25)、热水(26)，.蒸汽炉(27)储存蒸汽(28)，内置蒸汽导管(29)连接涡轮发电机(30)；
所述涡轮发电机(30)，设置在对流发生容器(1)内底部，紧靠储存蒸汽容器(23)旁，以蒸汽(28)为动力，是辅助发电机。
2.根据权利要求1所述利用太阳能/空气能全天候发电并网的装置，其特征在于：所述对流发生容器(1)，大容积吸收太阳热能(4)，随着冷空气的补充，形成不断上升热气流(5)，热气流导入口(13)分别设置了喷射加速第一鼓风机(20C)、第二鼓风机(20D)，将热气流(5)加速形成第一股强流(14)，从对流发生容器(1)顶部热气流进口(13)连接封闭气轮室(21)底部输送进入气轮室内(21)。
3.根据权利要求1所述利用太阳能/空气能全天候发电并网的装置，其特征在于：来自不同方向的自然风能(8)直接进入万向聚风***(3)，万向聚风***(3)具有聚合加速作用，通过进风口(10)聚集导风管(11)，经过第一鼓风机(20A)、第二鼓风机(20B)喷射加速，形成第二股强流(14)，从万向聚风***(3)中间底部的气流导入口(12)连接封闭气轮室(21)顶部输送进入气轮室内(21)。
4.根据权利要求1所述利用太阳能/空气能全天候发电并网的装置，其特征在于：喷射加速鼓风机(20A)、(20B)、(20C)、(20D)，具有双重作用：一方面分别将风能(8)、热气流(5)和气压储存的压缩气体动能(28)聚集吸收形成强流(14)，另一方面将其加速输送进入封闭式气轮室(21)内，加上气轮室(21)内置的多台加速喷射鼓风机(19A)、(19B)、(19C)、(19D)吹风，不断保持强流(14)动能。
5.根据权利要求1所述的一种利用太阳能/空气能全天候发电并网的装置，其特征在于：在没有风能(8)、太阳热能(4)状态下，利用对流发生容器(1)内余热、启动容器(1)内空气源热泵(9)释放热能，保持气流室内温差高于室外，继续形成热气流(5)、强流(14)驱动强流发电机(18)，同时启动涡轮发电机(30)发电。
6.根据权利要求1所述的一种利用太阳能/空气能全天候发电并网的装置，其特征在于：所述储存蒸汽容器(23)和涡轮发电机(30)，根据并网的消纳需求，在低峰时段，将发电富余电能，通过电热泵与发热材料(25)加热水(26)温度超过100℃转换为蒸汽(28)储存；在电网用电高峰状态下，或没有风能(8)、太阳热能(4)状态下，开启气压开关(29)，将蒸汽(28)释放，驱动涡轮发电机(30)发电。
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