[发明专利]高空太阳能、风能发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能、风能发电技术，特别是一种高空太阳能、风能发电系统。

背景技术

由于地表对风的阻滞和空气的粘滞性，离地表越近，风力越小；由于空气中悬浮微粒对阳光的阻碍和散射，离地表越近，阳光越弱。现有的太阳能和风能发电装置，离地表高度不超过180多米，捕获的太阳能和风能不多，所以发电效率不高。现有的太阳能和风能发电装置还占据宝贵的陆地或海域。

研究人员经27年研究地球大气层中风能的能量分布发现，位于9700米高空的风的能量密度最高。美国斯坦福大学的气候专家克里斯蒂娜.阿彻和肯.卡尔代拉研究认为，在全天任何时候，高空风所具有的能量都高达全球消耗电能的100倍以上。他表示：“即便仅利用高空风能的1％，也可能足以持续提供全人类所需的能源”。研究人员还发现，在全球范围内，风的能量密度最高的区域为日本、中国东部、美国东海岸、澳大利亚南部和非洲东部。可是要建造180多米以上塔杆并安装风力发电机，都难以施工，甚至不可能实现，更不要说建高空风力发电系统了。要实现高空风力发电，需要创新的技术。

发明内容

本发明为了弥补现有太阳能和风能发电装置的缺陷，利用高空的高密度风能、高空强烈的太阳光，公开一种高空太阳能、风能发电系统。

本发明按下述技术方案实现。

如图1示，为所述高空太阳能、风能发电系统的结构示意图。切头切尾的流线型发电气艇I这样构成：涡轮或风轮8、涡轮或风轮16分别安装在发电机10转轴的左端右端，发电机10用支架9、支架15同轴地固定在圆管12内圆；在圆管12外圆垂直于圆管12轴线间隔固定若干圆形支架11，所有圆形支架11沿轴向形成的轮廓为流线型，蒙皮13蒙接在所有圆形支架11的外圆和圆管12两端的外圆形成切头切尾的流线型体，太阳能光伏发电膜板14蒙接在蒙皮13表面；现在可弯曲的太阳能光伏发电膜板(例如非晶硅太阳能光伏发电膜)已较低成本大量生产出来，并在太阳能光伏发电工程得到应用。在圆管12、圆形支架11、蒙皮13围成的空间内充比空气轻的气体(比如氦气)。

发电机10输出端子、太阳能光伏发电膜板14输出端子均用电缆(图中未画)连接到可转动万向连接球7，万向连接球7与发电气艇I联接；抗拉电缆6有多芯导线，抗拉电缆6具有导电和牵拉功能，抗拉电缆6上端通过万向连接球7分别与太阳能光伏发电膜板14、发电机10连通，抗拉电缆6依次通过接可转动万向连接球5、固定于基础的卷扬机3连接到控制器2，控制器2与蓄电池1连接并另有外接供电接口；可转动万向连接球5的外壳固定在系留塔4的顶端，系留塔4固定于基础。

只要发电气艇I的大小设计得当，当其内充比空气轻的气体(比如氦气)后，会上浮到预定的高空，而且由于抗拉电缆6和系留塔4的牵拉不会任意漂离，只能绕系留塔4迎风漂动。

遵循阻力最小原理，发电气艇I总是迎风漂浮，风驱动涡轮或风轮8、涡轮或风轮16，从而带转发电机10发电；受阳光辐射发电气艇I外表的太阳能光伏发电膜板14发电，同时，携带热能的大量的红外光能穿过太阳能光伏发电膜板14的非晶硅发电薄膜或其它发电薄膜加热蒙皮13，蒙皮13相当于集热器，它收集太阳的热量并通过圆形支架11传导给圆管12，被加热的圆管12加热管内的风使其增压，加强驱转涡轮或风轮8、涡轮或风轮16的风力，增加了发电机10的发电功率，就是说发电气艇I也利用太阳热能发电。太阳热能驱转涡轮或风轮8、涡轮或风轮16，这象燃油驱动航空涡轮喷气发动机。发电气艇I发出的电均通过电缆输给控制器2，控制器2将输入的电进行整流滤波、电流变换后直接外供或存入蓄电池1。

卷扬机3的作用是：当发电气艇I需要维护时，当龙卷风(台风)、飓风、特大雷雨、冰雹、雪来临时，当有其它特情时，卷拉抗拉电缆6，将发电气艇I拉近地面采取措施保护或维修。

本发明有益的效果：

1、现有的太阳能光伏发电装置，由于大量的红外光穿过其太阳能光伏发电板，因而太阳能光伏发电板几乎无法利用约占阳光辐射到太阳能光伏发电板总能的43％的红外光；而现有的太阳能集热器无法有效的利用太阳光的部分辐射能。本发明同时利用比近地面太阳光热强的高空太阳光热发电，充分有效地利用太阳能，提高了利用太阳能的效率，降低了太阳能发电成本。