一種天空太陽能發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】一種天空太陽能發(fā)電裝置，眾多的太陽能電池組成太陽能電池陣列，安裝在縱橫支架上，并安裝蓄電池組、輸配電纜、電纜絞車，纜繩、纜繩絞車，地面或船上有電能接收系統(tǒng)和栓掛裝置。至少一個(gè)系留氣球或飛艇艇身安裝固定裝置并連接活動(dòng)支架，活動(dòng)支架連接縱橫支架，以此連接太陽能電池陣列，并飄浮、行進(jìn)在空中發(fā)電，通過電纜向地面或船上電能接收系統(tǒng)或蓄電池供電。本實(shí)用新型能夠避免土地、天氣對太陽能利用的影響，提高太陽能電池發(fā)電效率50%以上，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模發(fā)電，還可以在城市、海面、江面、湖面、海島等無土地的地方使用，還具有遮陽、遮雨、照明、運(yùn)輸?shù)榷喾N功能。
【專利說明】一種天空太陽能發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于一種太陽能發(fā)電裝置，尤其是一種天空太陽能發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是一種清潔能源，發(fā)電方法一般都是在地面上建立太陽能發(fā)電站。由于地面上需要占用耕地和山林，城市土地受限，空氣潔凈度差，用電量大的城市、特別是東部地區(qū)適合建立太陽能發(fā)電站的土地非常有限，而海面、湖面、江面以及海島等空域?qū)掗煹牡胤絽s無法利用太陽能，加之我國東部地區(qū)夏季多雨、多云，因此這些地方太陽能的發(fā)電利用明顯低于西部地區(qū)。地面發(fā)電每天平均有效利用時(shí)間只有5—6個(gè)小時(shí)，并且地面發(fā)電站的太陽能電池陣列很多是固定的，調(diào)整方向、追蹤太陽很困難，無法保證太陽直射時(shí)間。
[0003]浮空器包括飛艇、系留氣球，是靠氦氣或氫氣充氣，能夠長時(shí)間停留在空中，并可以隨意升降或飛行。天空空氣潔凈，太陽輻照度比地面平均高30%，如果將太陽能電池特別是薄膜太陽能電池組成陣列，安裝到飛艇和系留氣球上，利用它們的浮力升到高空，這樣每天都可以發(fā)出10幾個(gè)小時(shí)的電來，并且可以升降不同高度，甚至升到平流層，像飛毯一樣飛來飛去，上升或者下降，從而不再受地面建筑、土地、地域、陰天、雨雪天的限制，發(fā)電量比地面發(fā)電至少多一倍以上。例如我國太陽日輻射量最高的青藏高原西部為6.4Kffh/ m2，而浙江、上海等地只有3.2-3.8Kffh/ m%基本相差一半，如果利用本實(shí)用新型將太陽能電池升到云層之上，那么這些地區(qū)所能利用的太陽日輻射量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于青藏高原西部。
[0004]在國外有太陽能飛艇和太陽能飛機(jī)，在飛艇上或飛機(jī)機(jī)頂和兩翼覆蓋薄膜太陽能電池，靠太陽能供電飛翔，但不是專用的太陽能發(fā)電設(shè)備，發(fā)電只能供自身使用。以色列正在研制一種太陽能發(fā)電氣球，是在氣球上部鋪上薄膜太陽能電池陣列，但是其電池陣列面積只有氣球頂部大小，發(fā)電量較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的就是設(shè)計(jì)一種利用太陽能在空中發(fā)電的裝置，用飛艇和系留氣球，將太陽能電池陣列上升到離地面數(shù)百米甚至上萬米潔凈的天空，沒有任何遮擋地發(fā)電。并且可以隨意設(shè)計(jì)、調(diào)整電池陣列的大小、角度、高度，以增加發(fā)電時(shí)間和發(fā)電量，從而避開土地、地域、陰雨天的限制，解決我國東部地區(qū)太陽能發(fā)電利用率低的問題。此外還能像飛毯一樣飛來飛去，隨處發(fā)電，并為人們遮陽、遮雨、照明、運(yùn)送貨物等。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種天空太陽能發(fā)電裝置，包括太陽能電池陣列、縱橫支架、蓄電池組、輸配電纜、電纜絞車、地面或水面上電能接收系統(tǒng)、纜繩、纜繩絞車、栓掛裝置、飛艇、固定裝置、活動(dòng)支架、吊掛裝置、系留氣球、螺旋槳及電動(dòng)機(jī)、風(fēng)力發(fā)電裝置、輪船。
[0007]眾多的太陽能電池特別是薄膜太陽能電池組成陣列，安裝在縱橫支架上，太陽能電池陣列可以做成凹面型或凸面型或凹凸起伏型或傾斜型，可以調(diào)整角度，以增加太陽能直射時(shí)間，太陽能電池背板要結(jié)實(shí)、輕便，能夠抗湍流、抗惡劣天氣?？v橫支架包括梁式支架、衍架、拱架、凹形支架等，也包括其它形式的固定、支撐裝置，很長、很結(jié)實(shí)，用以長距離、穩(wěn)固地支撐、固定、調(diào)整太陽能電池陣列，拱架、凹形支架是用以配合凸面型或凹面型太陽能電池陣列。在縱橫支架上安裝蓄電池組，由太陽能電池陣列充電，蓄電池組還包括控制器、逆變器以及其它配套設(shè)備，用以收集、轉(zhuǎn)換、輸出電能，臨時(shí)存儲(chǔ)電能，以及為飛艇、照明等提供和控制電能。在縱橫支架上靠近蓄電池組處安裝輸配電纜和電纜絞車，輸配電纜卷在電纜絞車上，并通過電纜絞車收起、放下，輸配電纜頂端從絞車中心穿過與蓄電池組連接，輸配電纜底端有插頭，插頭有保護(hù)裝置，輸配電纜與地面的至少一個(gè)電能接收系統(tǒng)或變電站活動(dòng)連接。至少一個(gè)飛艇或系留氣球在太陽能電池陣列的下方或上方或旁邊連接太陽能電池陣列，依靠縱橫支架，包括梁式支架、衍架或拱架、活動(dòng)支架等連接裝置和方式連接。飛艇艇身上安裝至少一個(gè)固定裝置，固定裝置包括半圓形或圓形或弧形，固定裝置套在并固定連接在飛艇上，可通過粘接的方式或其它方式連接飛艇表面，也可以安放在飛艇艇身下面。至少一個(gè)活動(dòng)支架一端連接固定裝置，另一端連接縱橫支架，起到支撐、調(diào)整太陽能電池陣列作用，活動(dòng)支架也可以采用其它的連接方式(包括直接連接方式)連接硬式飛艇艇身。在縱橫支架或飛艇的下方連接吊艙或吊掛裝置，用于裝人、吊掛貨物、吊掛蓄電池及控制系統(tǒng)等。在縱橫支架上或飛艇上安裝至少一個(gè)纜繩絞車系統(tǒng)，包括纜繩和絞車，絞車也包括卷揚(yáng)機(jī)，優(yōu)選3— 8個(gè)纜繩絞車系統(tǒng)，并通過纜繩連接地面，纜繩下端有栓掛裝置，地面上有相對應(yīng)的栓掛裝置，包括其它類型的連接裝置，相互活動(dòng)連接在一起，用以穩(wěn)定、下拉所述的天空太陽能發(fā)電設(shè)備，飛艇、縱橫支架上的絞車都可以收放纜繩，通過纜繩收放還可調(diào)節(jié)太陽能電池陣列的角度、高度，纜繩可以采用芳綸纖維等輕質(zhì)、高強(qiáng)度材料。也可以在地面上安裝絞車，纜繩上端連接到飛艇或梁式支架上。
[0008]至少一個(gè)系留氣球或飛艇可以通過纜繩在太陽能電池陣列的上方吊掛縱橫支架或活動(dòng)支架，從而吊掛起太陽能電池陣列，系留氣球可以單獨(dú)使用，也可以配合飛艇使用。
[0009]可在縱橫支架的電纜絞車旁設(shè)置電纜倉以及絞盤，用于放置、盤卷輸配電纜；在纜繩絞車旁設(shè)置纜繩倉以及絞盤，用于放置、盤卷纜繩，在電纜倉和纜繩倉里可采用前后雙絞盤或多絞盤方式和雙絞車方式收放電纜和纜繩。
[0010]可在縱橫支架的端頭、活動(dòng)支架或飛艇上加裝風(fēng)力發(fā)電裝置，包括發(fā)電機(jī)、葉輪，發(fā)出的電輸入蓄電池組中，通過輸配電纜輸入地面或發(fā)電船的電能接收系統(tǒng)中。
[0011]在飛艇或地面有控制系統(tǒng)對飛艇、太陽能電池陣列、蓄電池組、供電等進(jìn)行自動(dòng)、人工或遙控控制；飛艇有人工或自動(dòng)或遙控駕駛系統(tǒng)，充放氣系統(tǒng)等。
[0012]飛艇優(yōu)選硬式飛艇。飛艇或系留氣球上部可安裝薄膜太陽能電池，為其自身或蓄電池供電?？梢杂锰柲芗療釤崮転轱w艇提供動(dòng)力源。飛艇飛行時(shí)可使用電池陣列或蓄電池中的電能，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)和螺旋槳旋轉(zhuǎn)。停留時(shí)則不需要啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，只靠飛艇自身懸浮。
[0013]可以不使用飛艇只使用系留氣球，甚至也不使用系留氣球，而在系留氣球上或縱橫支架上安裝至少一套螺旋槳和電動(dòng)機(jī)，由太陽能電池陣列或蓄電池組提供電能，螺旋槳可以調(diào)整角度，像直升機(jī)或“魚鷹直升機(jī)”一樣，帶動(dòng)天空太陽能發(fā)電裝置升降、懸浮和行進(jìn)。也可以采用利用熱能的電動(dòng)機(jī)。
[0014]在江、河、湖、海、沼澤等水面上，將至少一個(gè)輪船或類似船體的平臺(tái)停泊或航行。輪船或平臺(tái)上安裝蓄電池組、電能接收系統(tǒng)、纜繩栓掛裝置等，纜繩、電纜向上連接絞車，太陽能電池陣列由纜繩栓掛輪船上方，太陽能電池陣列發(fā)出的電能，通過輸配電纜，進(jìn)入到船上的蓄電池組或電能接收系統(tǒng)中，通過輸配電纜為岸上的城鄉(xiāng)供電。可以在輪船上安裝大容量蓄電池陣列，成為專門的發(fā)電船，可固定在城市、海島附近的水域，為城市、海島供電，也可以航行，例如從青島航行到上海，為上海供電。
[0015]在太陽能電池陣列、縱橫支架、蓄電池組、輸配電纜、飛艇、系留氣球、纜繩上安裝至少一個(gè)警示燈和防雷裝置，以免飛機(jī)碰撞和雷擊。
[0016]太陽能電池背板、陣列、縱橫支架、梁式支架、衍架或拱架、活動(dòng)支架、固定裝置、吊掛裝置等為輕型、硬質(zhì)、耐候材料如鋁合金、鈦合金、玻璃鋼、碳纖維等材料?；顒?dòng)支架可以制作成液壓或油壓升降方式，可以任意升降高度，據(jù)此調(diào)整太陽能電池陣列的角度。
[0017]太陽能電池陣列可采用折疊、分拆等方式，便于收攏。太陽能電池陣列可以傾斜一定角度，通過纜繩、飛艇可以自動(dòng)調(diào)整方向，保證電池陣列始終正對著太陽，太陽直射時(shí)間得到延長。每塊太陽能電池陣列下方可單獨(dú)安裝調(diào)整機(jī)構(gòu)，由控制系統(tǒng)控制、調(diào)整角度，增加太陽直射時(shí)間，避免強(qiáng)湍流破壞。在太陽能電池陣列上方安裝集水、排水系統(tǒng)，將雨水分流到周邊。
[0018]可在不同地區(qū)、城市建立地面電能接收系統(tǒng)或電能接收基站或變電站，當(dāng)上海有雨時(shí)，將本實(shí)用新型天空太陽能發(fā)電設(shè)備飛駛到無云、無雨的北京或昆明上空繼續(xù)為當(dāng)?shù)氐碾娔芙邮障到y(tǒng)或接收基站或變電站供電。
[0019]如果遇到狂風(fēng)、雨雪天、陰天則將纜繩松開，在本實(shí)用新型飛艇的運(yùn)送下，像飛毯一樣上升到云層之上，甚至平流層之上，繼續(xù)接受陽光發(fā)電，可用自帶的蓄電池儲(chǔ)存，雨過天晴、狂風(fēng)過后，再降下來，向地面蓄電池或變電站供電。
[0020]可以在飛行中運(yùn)輸貨物或人員，甚至還可以用于偵察、勘探、信號(hào)傳輸?shù)取?br> [0021]本實(shí)用新型可以飛到海洋、湖面、江面、沼澤、沙漠、公園等上空發(fā)電，通過電纜向陸地、地面供電。
[0022]可以在航行的輪船上方安裝本實(shí)用新型，通過纜繩連接輪船，為輪船航行供電。
[0023]可將本實(shí)用新型設(shè)計(jì)成比體育場或廣場略大，安放在體育場或廣場的上方，雨天用于遮雨，陽光強(qiáng)烈用于遮陽，如果在梁式支架下方安裝一些強(qiáng)光燈，晚上還可以用于照明。
[0024]甚至可以制作比整個(gè)城市略大，或很多個(gè)本實(shí)用新型集合到一起，聯(lián)組使用，為整個(gè)城市遮陽、遮雨、照明，夏天還可以節(jié)省大量空調(diào)、電扇、照明費(fèi)用?？稍诳v橫支架下方安裝滑動(dòng)裝置，吊掛空中運(yùn)輸車，來回運(yùn)送人或物。
[0025]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:可以自由飄浮、飛行在空中，能夠避免土地、天氣對太陽能利用的影響，提高太陽能電池發(fā)電效率50%以上，能夠大規(guī)模發(fā)電，還可以在城市、海面、江面、湖面、海島等無土地的地方使用，還具有遮陽、遮雨、照明、運(yùn)輸?shù)榷喾N功能。某地區(qū)發(fā)生大的自然災(zāi)害地區(qū)時(shí)，如果大面積停電，就可以利用本實(shí)用新型飛過去臨時(shí)供電。
[0026]【具體實(shí)施方式】:
[0027]【專利附圖】

【附圖說明】。
[0028]圖1為本實(shí)用新型及實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖3為實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]本實(shí)用新型及實(shí)施例1:
[0032]如圖1所示:[0033]一種天空太陽能發(fā)電裝置，包括太陽能電池陣列(1)、縱橫支架(2)、蓄電池組
(3)、輸配電纜(4)、電纜絞車(5)、電能接收系統(tǒng)(6)、纜繩(7)、纜繩絞車(8)、栓掛裝置
(9)、飛艇(10)、固定裝置(11)、活動(dòng)支架(12)、吊掛裝置(13)、系留氣球(14)、螺旋槳及電動(dòng)機(jī)(15)、風(fēng)力發(fā)電裝置(16)、船體(17)。
[0034]將眾多薄膜太陽能電池組成長330米，寬330米，10萬平方米的太陽能電池陣列(1)，裝機(jī)容量約100麗。太陽能電池陣列的背板、托架都要用鋁合金材料或纖維材料如碳纖維、玻璃纖維等輕型、耐候、硬質(zhì)材料。太陽能電池陣列(1)安裝在多個(gè)縱橫支架(2)上，所述的縱橫支架(2)像大梁一樣相互連接，也可以活動(dòng)連接，支撐起整個(gè)太陽能電池陣列(1)及其附屬設(shè)施，在縱橫支架(2)中間區(qū)域安裝蓄電池組(3)以及配套的控制器、逆變器等，并在靠近蓄電池組(3)處安裝電纜絞車(5)，輸配電纜(4)卷在電纜絞車(5)上，過長的電纜放在電纜倉里，由絞盤盤起，輸配電纜(4)頂端與蓄電池組(3)連接，底端有插頭，與地面的至少一個(gè)電能接收系統(tǒng)(6)活動(dòng)連接，2個(gè)飛艇(10)艇身安裝固定裝置(11)并連接活動(dòng)支架(12)，所述的固定裝置(11)，即是能夠穩(wěn)固的連接在飛艇艇身上的裝置，最好采用環(huán)抱的方式，呈圓形或半圓形環(huán)抱在艇身上，不擠壓艇身，如用纖維材料粘貼在艇身上，也可以采用其它連接方式?？梢陨?、調(diào)整角度的活動(dòng)支架(12)連接縱橫支架(2)，在縱橫支架(2 )上或飛艇(10 )上安裝4一 5個(gè)纜繩絞車系統(tǒng)(8 )，纜繩(7 )下端與地面上相對應(yīng)的栓掛裝置(9)活動(dòng)連接，在縱橫支架(2)或飛艇(10)的下方連接吊掛裝置(13)，可以吊掛人員、貨物，也可以吊掛蓄電池組，增加蓄電量，比如在飛行時(shí)發(fā)出的電能，就可以儲(chǔ)存在這些蓄電池組(3)里面，到有電能接收系統(tǒng)(6)的地方后，通過電纜(4)輸出。在太陽能電池陣列(1)、縱橫支架(2)、蓄電池組(3)、輸配電纜(4)、飛艇(10)、系留氣球(14)、纜繩(7)上安裝警示燈和防雷裝置，以防止飛機(jī)碰撞，以及防雷擊。
[0035]實(shí)施例2:
[0036]在縱橫支架(2)上安裝一個(gè)長500米，寬300米的太陽能電池陣列(1)和蓄電池組(3 )以及電纜(4 )、電纜絞車(5 )、纜繩(7 )、纜繩絞車(8 )，在縱橫支架(2 )上面拴上4一8個(gè)系留氣球(14)，漂浮在太陽能電池陣列(1)之上。在海面停泊1一4艘輪船(16)，輪船(16)上安裝電能接收系統(tǒng)(6)和大容量蓄電池組(3)以及栓掛裝置(9)，成為發(fā)電船。太陽能電池陣列(1)通過纜繩(7)栓掛在輪船(16)的上方，發(fā)出的電能通過輸配電纜(4)向輪船(17)上的大容量蓄電池組(3)供電儲(chǔ)存，并通過輸配電纜(4)向陸地或海島城鄉(xiāng)供電。
[0037]實(shí)施例3:
[0038]在縱橫支架(2)上安裝一個(gè)最長處200米，最寬處100米的橢圓形太陽能電池陣列(1)和蓄電池組(3 )以及輸配電纜(4 )、電纜絞車(5 )、纜繩(7 )、纜繩絞車(8 )?？v橫支架(2 )四角長于太陽能電池陣列(1)，在縱橫支架(2)四角各安裝一臺(tái)電動(dòng)機(jī)和螺旋槳，螺旋槳可調(diào)整角度，像“魚鷹運(yùn)輸直升機(jī)”那樣的可變角度的螺旋槳，使得整個(gè)系統(tǒng)懸浮或飛行，上升或下降，太陽能電池方陣或蓄電池組(3)為電動(dòng)機(jī)供電,帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)太陽能電池陣列(1)飄浮或飛行在空中發(fā)電。在縱橫支架前端安裝至少一套風(fēng)力發(fā)電裝置，包括葉輪、變速箱、發(fā)電機(jī)、控制器等，與太陽能電池陣列共同發(fā)電，增大了發(fā)電量，使得能量得到更多利用，在地面或發(fā)電船(17)上安裝電能接收系統(tǒng)(6)和大容量蓄電池組(3)以及栓掛裝置
(9)，太陽能電池陣列(1)和風(fēng)力發(fā)電裝置(16)發(fā)出的電能通過輸配電纜(4)向陸地、發(fā)電船或海島城鄉(xiāng)供電。
【權(quán)利要求】
1.一種天空太陽能發(fā)電裝置，包括太陽能電池陣列、縱橫支架、蓄電池組、輸配電纜、電纜絞車、電能接收系統(tǒng)、纜繩、纜繩絞車、栓掛裝置、飛艇、固定裝置、活動(dòng)支架、吊掛裝置、系留氣球、螺旋槳及電動(dòng)機(jī)、風(fēng)力發(fā)電裝置、輪船，其特征是:眾多的太陽能電池特別是薄膜太陽能電池組成太陽能電池陣列，安裝在縱橫支架上，在所述的縱橫支架上安裝蓄電池組，并在靠近蓄電池組處安裝電纜絞車，輸配電纜卷在電纜絞車上，輸配電纜頂端與蓄電池組連接，底端有插頭，與地面或水面上的至少一個(gè)電能接收系統(tǒng)活動(dòng)連接，至少一個(gè)飛艇艇身安裝固定裝置并連接活動(dòng)支架，活動(dòng)支架連接縱橫支架，在縱橫支架上或飛艇上安裝至少一個(gè)纜繩絞車系統(tǒng)，纜繩下端與地面上相對應(yīng)的栓掛裝置活動(dòng)連接，在縱橫支架或飛艇的下方連接吊掛裝置，至少一個(gè)系留氣球或飛艇通過纜繩在太陽能電池陣列的上方吊掛縱橫支架，在太陽能電池陣列、縱橫支架、蓄電池組、輸配電纜、飛艇、系留氣球、纜繩上安裝至少一個(gè)警示燈和防雷裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種天空太陽能發(fā)電裝置，其特征是:在縱橫支架上安裝電纜倉和纜繩倉，在電纜倉和纜繩倉里分別安裝至少一個(gè)絞盤和絞車。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種天空太陽能發(fā)電裝置，其特征是:在飛艇或地面有自動(dòng)、人工或遙控控制系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種天空太陽能發(fā)電裝置，其特征是:在系留氣球上或縱橫支架上安裝至少一套螺旋槳和電動(dòng)機(jī)，螺旋槳可以調(diào)整角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種天空太陽能發(fā)電裝置，其特征是:將至少一個(gè)輪船或類似船體的平臺(tái)停泊或航行在江、河、湖、海、沼澤等水面上，輪船或平臺(tái)上安裝蓄電池組、電能接收系統(tǒng)、纜繩栓掛裝置，所述的天空太陽能發(fā)電設(shè)備由纜繩栓掛在輪船上方，可以在輪船上安裝大容量蓄電池陣列，成為專門的發(fā)電船。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的一種天空太陽能發(fā)電裝置，其特征是:縱橫支架包括梁式支架、托架、衍架、拱架、凹形架。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的一種天空太陽能發(fā)電裝置，其特征是:可在縱橫支架的端頭、活動(dòng)支架或飛艇上加裝至少一套風(fēng)力發(fā)電裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的一種天空太陽能發(fā)電裝置，其特征是:在太陽能電池陣列上方安裝集水、排水系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H02S10/12GK203482143SQ201320629579
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】陸偉 申請人:陸偉