專(zhuān)利名稱(chēng)：一種提高太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的方法，屬于太陽(yáng)能熱氣流發(fā)
電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)也稱(chēng)為太陽(yáng)能塔筒發(fā)電系統(tǒng)，其主要建造材料是玻璃和水 泥，建造材料極易獲得，這種發(fā)電系統(tǒng)不像太陽(yáng)能光伏和熱發(fā)電系統(tǒng)，它不需要高技術(shù)的設(shè) 備和人才，不需要高科技制造技術(shù)，不需要冷卻水系統(tǒng)，維修也非常簡(jiǎn)便， 一經(jīng)建成，運(yùn)行維 護(hù)成本很低。它的缺點(diǎn)是占地面積巨大。由于熱空氣溫度低(溫升<55°0，發(fā)電的熱效 率很低，在人煙荒蕪、太陽(yáng)能資源充沛的沙漠戈壁地區(qū)，建造太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)有其現(xiàn) 實(shí)意義。由于太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電不需要聚光和跟蹤系統(tǒng)，換熱溫差又很低，所以成本相比太 陽(yáng)能熱發(fā)電形式具有優(yōu)勢(shì)。太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電，只占用沙漠和荒地，不需征用有限的土地， 不會(huì)同糧食和果蔬生產(chǎn)發(fā)生沖突。沙荒地帶是不毛之地，沒(méi)有人居住，因此不會(huì)帶來(lái)移民難 題，可以省下大量的移民安置資金。將大片的沙荒覆蓋，是減少沙塵的有效方法。我國(guó)由于 草原的荒漠化，每到冬春季節(jié)因少雨揚(yáng)起的沙塵暴，成了北方諸多城鄉(xiāng)的災(zāi)害性天氣，嚴(yán)重 影響了居民的生產(chǎn)和生活。建設(shè)沙漠太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電站，可以減少沙塵天氣，對(duì)改良?xì)夂?有重要意義。太陽(yáng)能熱氣流電站運(yùn)行時(shí)，排出的只是熱空氣，不會(huì)產(chǎn)生污染，環(huán)保性能極好。 其產(chǎn)生的溫室效應(yīng)和降水，還能改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，而且設(shè)計(jì)的規(guī)模越大，社會(huì)效益越顯 著。 太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能巨大集熱篷、塔筒、渦輪發(fā)電機(jī)組和電控系 統(tǒng)4個(gè)基本部分構(gòu)成。集熱篷和地面之間有一定的間隙，集熱篷中部設(shè)有塔筒，在塔筒底部 裝有渦輪發(fā)電機(jī)組。集熱篷用透光和隔熱的材料制做，能高效吸收太陽(yáng)能，太陽(yáng)能透過(guò)集熱 篷的覆蓋層后被吸熱層吸收，在集熱篷內(nèi)形成"溫室效應(yīng)"，使集熱篷內(nèi)的空氣溫度從邊緣 到中心不斷升高，密度降低；使篷內(nèi)形成熱空氣。塔筒由水泥、鋼筋、磚石制成，也可使用新 型的合成材料。塔筒在抽吸力下不斷把空氣向集熱篷中心匯集，形成沿塔筒上升的強(qiáng)大熱 氣流。發(fā)電系統(tǒng)由多臺(tái)熱機(jī)組成。熱機(jī)安裝在塔筒底部，集熱篷及塔筒內(nèi)強(qiáng)大熱氣流推動(dòng) 熱機(jī)組旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；同時(shí)，周?chē)目諝獗徊粩嗟匚爰療崤瘢纬蔁崃ρh(huán)。
建造太陽(yáng)能塔筒來(lái)發(fā)電的設(shè)想最初于1978年提出。西班牙在1981年建成了世界 上第一座太陽(yáng)塔筒熱氣流示范電站發(fā)電實(shí)驗(yàn)原型機(jī)組。其天篷區(qū)直徑240米，空氣集熱篷 面積為46000平方米，天篷高度2. Om，塔筒高度195. 46米，直徑10米?？諝鉁u輪機(jī)發(fā)電量 為50kW.天篷入口空氣溫度為298K，塔筒內(nèi)空氣溫度為318K，流速為10m/s，流量800kg/s， 總熱效率為0. 33%。這個(gè)示范電站用于測(cè)試材料和收集數(shù)據(jù)，為今后的商業(yè)化運(yùn)作提供依 據(jù)。由于采用了低成本材料，而且太陽(yáng)塔沒(méi)有進(jìn)行有效的保護(hù)，在1989年的一場(chǎng)風(fēng)暴后這 個(gè)電站成了一片廢墟。但是這個(gè)示范電站證明了太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電的可行性。
澳大利亞EnviroMission公司正在準(zhǔn)備建造一個(gè)規(guī)模龐大的太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電 站，即"太陽(yáng)塔"工程。該發(fā)電裝置擬建于澳大利亞新南威爾士州(New SouthWales)溫特烏斯郡(Wentworth)的波朗格(Buronga)。澳大利亞"太陽(yáng)塔"工程共分為六個(gè)階段進(jìn)行 設(shè)計(jì)優(yōu)化(已完成)、商業(yè)可行性預(yù)測(cè)和探討(已完成)、可行性最終討論(正在進(jìn)行)、設(shè) 計(jì)和施工方案的最終審定、施工和調(diào)試、投入商業(yè)運(yùn)作。EnviroMission目前還處于第三階 段運(yùn)作，主要包括項(xiàng)目協(xié)作和籌集資金。"太陽(yáng)塔"工程設(shè)計(jì)容量為200麗，塔底入口處空氣 溫度為7(TC，空氣流速為15m/s，塔頂空氣出口溫度為20°C。到了晚上，白天積聚在熱能存 儲(chǔ)單元中的熱能，此時(shí)開(kāi)始釋放出來(lái)，繼續(xù)推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，因而"太陽(yáng)塔"可以一年365天、 一天24小時(shí)不間斷地工作。 我國(guó)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的研發(fā)工作始于20世紀(jì)70年代末，由于工藝、材料、部件 及相關(guān)技術(shù)未得到根本解決，國(guó)家相關(guān)政策及研發(fā)導(dǎo)向重視程度不夠，研發(fā)經(jīng)費(fèi)不足，使熱 發(fā)電項(xiàng)目的研發(fā)相對(duì)滯后。 目前安徽凱立科技集團(tuán)股份有限公司的100兆瓦太陽(yáng)能熱氣流實(shí)驗(yàn)發(fā)電站項(xiàng)目 正在論證過(guò)程中。在國(guó)內(nèi)，上海交通大學(xué)、華中理工大學(xué)及中科院廣東能源所等幾所院校 在熱能及動(dòng)力工程領(lǐng)域有較強(qiáng)實(shí)力的研究機(jī)構(gòu)及高校對(duì)太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了一 定的研究。上海交通大學(xué)對(duì)太陽(yáng)能熱風(fēng)技術(shù)在寧夏地區(qū)的應(yīng)用進(jìn)行了可行性分析，擬構(gòu)建 一座太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電站，該太陽(yáng)能熱風(fēng)發(fā)電站集熱面直徑500m，太陽(yáng)能塔筒高200m，直徑 10m，并對(duì)銀川、平羅及賀蘭等三個(gè)地區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)分析表明，一年內(nèi)該電站月平均發(fā)電功 率大約為110 190kW，能為附近村莊提供電力，集熱篷還可用作農(nóng)用大棚，為促進(jìn)農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)發(fā)揮積極作用；華中科技大學(xué)為獲得太陽(yáng)能塔筒發(fā)電裝置內(nèi)氣流流速及溫度等分布的情 況中，構(gòu)建了一座塔筒高度8m，直徑0. 3m，集熱篷直徑10m，其周邊距離地面0. lm，在塔筒的 底部安裝了一個(gè)長(zhǎng)約0. 15m的多葉片渦輪機(jī)的太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電裝置，從而得到了理論分 析與實(shí)際裝置實(shí)驗(yàn)之間的差別。2005年華中科技大學(xué)對(duì)麗級(jí)的太陽(yáng)能熱氣流電站的流動(dòng) 特性及運(yùn)行特性等問(wèn)題進(jìn)行了比較深入的研究。 目前太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電正在蓬勃發(fā)展，授權(quán)專(zhuān)利主要有利用熱氣流進(jìn)行發(fā)電的裝 置(授權(quán)公告號(hào)CN100408937C)，一些專(zhuān)利申請(qǐng)公布主要有1、高效太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系 統(tǒng)；2、基于太陽(yáng)墻技術(shù)的太陽(yáng)能熱氣流電站；3、山體豎井式塔筒高效太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系 統(tǒng)。高效太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)采用依山而建的方式，設(shè)有變頻器和循環(huán)泵，并設(shè)有熱交換 裝置?；谔?yáng)墻技術(shù)的太陽(yáng)能熱氣流電站采用太陽(yáng)能塔筒依附建筑物墻建立的方式，為 城市建筑節(jié)能提供了思路。山體豎井式塔筒高效太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)采用全玻璃真空集 熱管下方設(shè)置反射板的方式。 已公開(kāi)的太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)，無(wú)論是已實(shí)施的，還是處于研發(fā)階段的，其集熱 篷底部均未考慮防止水蒸發(fā)的問(wèn)題。在集熱篷內(nèi)，水的蒸發(fā)將引起太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng) 的熱量損失，使發(fā)電量降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠有效提高太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的方法。
本發(fā)明的方法是在太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的集熱篷底部設(shè)置防止水蒸發(fā)的設(shè) 施。 在太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的集熱篷底部設(shè)置防止水蒸發(fā)的設(shè)施，其主要目的是為 了防止在集熱篷內(nèi)的水蒸發(fā)。在集熱篷內(nèi)水分的蒸發(fā)將引起太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的熱量損失，使發(fā)電量降低。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)集熱篷底部設(shè)置防止水蒸發(fā)的設(shè)施克 服了因水蒸發(fā)造成的熱量損失，從而提高發(fā)電量。另一方面，在巨大集熱篷底部設(shè)置防止水 蒸發(fā)的設(shè)施防有效地減少了沙漠水分蒸發(fā)量，有利于集熱篷周邊沙漠綠化，吸收C02，能夠 為低碳道路做一些工作。


圖1為實(shí)施例1的集熱篷片斷示意圖；
圖2為實(shí)施例2的集熱篷片斷示意圖。 圖中1、集熱篷透光材料，2、流動(dòng)空氣的空間，3、沙石或沙土覆蓋層，4、防止水蒸 發(fā)層，5、地基。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例l: 在太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的集熱篷底部鋪設(shè)防止水蒸發(fā)的材料，該材料采用塑料 薄膜，在防止水蒸發(fā)的材料的上面覆蓋沙石，用來(lái)固定塑料薄膜，防止塑料薄膜老化，如附 圖l所示。 在白天，大面積的集熱系統(tǒng)可以為發(fā)電系統(tǒng)提供所需熱能，根據(jù)設(shè)置在塔筒內(nèi)的 溫度、風(fēng)速傳感器，經(jīng)控制和調(diào)節(jié)熱氣流的風(fēng)速和溫度，從而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)電，其余熱儲(chǔ)存在 集熱篷底部防止水蒸發(fā)塑料薄膜上面覆蓋的沙石里和塑料薄膜下面的地基里，在晚間或陰 雨天，把儲(chǔ)存的熱能直接釋放出來(lái)，由于密度差產(chǎn)生浮升力而形成氣流，繼續(xù)推動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn) 動(dòng)，維持發(fā)電。這樣無(wú)論天氣好壞，沙漠太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)都能夠發(fā)電。
實(shí)施例2 : 采用瀝青覆蓋在太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的集熱篷底部的地基上面來(lái)防止集熱篷 底部水蒸發(fā)，如附圖2所示，防止水蒸發(fā)層4采用瀝青，其優(yōu)點(diǎn)1、黑色的瀝青換熱效率較 高，便于吸收太陽(yáng)能，也便于把儲(chǔ)存在地基里的熱能輻射出去；2、可防止高流速氣流揚(yáng)起塵土。
權(quán)利要求
一種提高太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的方法，其特征是在太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的集熱篷底部設(shè)置防止水蒸發(fā)的設(shè)施。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的方法，其特征是防止 水蒸發(fā)的設(shè)施采用塑料薄膜，上面覆蓋沙石。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的方法，其特征是防止 水蒸發(fā)的設(shè)施是在太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的集熱篷底部的地基上面覆蓋瀝青。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的方法，其特征是在太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的集熱篷底部設(shè)置防止水蒸發(fā)的設(shè)施。其優(yōu)點(diǎn)是在太陽(yáng)能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)集熱篷底部設(shè)置防止水蒸發(fā)的設(shè)施克服了因水蒸發(fā)造成的熱量損失，從而提高發(fā)電量。另一方面，在巨大集熱篷底部設(shè)置防止水蒸發(fā)的設(shè)施防有效地減少了沙漠水分蒸發(fā)量，有利于集熱篷周邊沙漠綠化，吸收CO2，能夠?yàn)榈吞嫉缆纷鲆恍┕ぷ鳌?br> 文檔編號(hào)F03G6/04GK101787965SQ20101000533
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者魏毅立 申請(qǐng)人:包頭市愛(ài)能控制工程有限責(zé)任公司