[发明专利]太阳能储能发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能发电系统，更具体的说，本发明涉及一种利用太阳能产生的热能和空气能的综合发电系统，该系统还兼有储能的特点。

背景技术

随着人口增加和经济发展，人类对能源的消费需求越来越大，煤炭、石油、天然气等常规、一次能源不仅储量有限而且不可再生，可再生能源的开发与利用日益重要。目前大规模发展的可再生清洁能源包括太阳能、风能、生物质能等，照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源；而且太阳能发电干净，不产生公害。

采用太阳能发电主要有以下两种方式：

第一种方法是光电转换：利用光伏电池发电，发电效率可达10-15％左右，但是目前技术条件下光伏电池发电由于电池材料价格昂贵、发电效率不高，与传统的火电、水电和核电相比不具有经济上的优势。太阳能光伏发电技术的原理是利用太阳能光伏电池板把吸收到的太阳辐射转化为直流电能输出。尽管目前太阳能光伏发电技术在国内外已经得到了非常广泛的应用，但是，光伏电池的价格、发电效率和对太阳光光强的高要求也严重制约了太阳能光伏发电的发展，并且短期内难以有较大的突破。另外，对薄膜太阳能电池的研究开始于20世纪80年代，其大部分都采用硅作为基体材料，它是将多层的不同导电类型的多晶硅薄膜或非晶硅薄膜沉积起来，以达到增加太阳能光电转化效率的效果，其光电转换效率一般稳定在11％-13％。薄膜型太阳电池技术具有可吸收散射光、可挠性与可制作大面积太阳电池等特性，特别是与结晶硅型太阳电池相比，其所消耗的材料成本更为经济，但是与传统的火电、水电和核电相比仍然不具有经济上的优势，而且光伏发电多余电力的存储问题也是亟待解决和突破的难题。

第二种方法是光热转换发电：例如把太阳光聚焦转换为550℃左右的高温热能，用于加热热机工质，再由热机将热能转化为机械能，最后由发电机发电完成机电能量转换。高温太阳能热发电的循环通常采用斯特林循环，其装置是外燃式斯特林发动机。目前斯特林发动机有一些技术问题需要进一步解决，如膨胀室、压缩室、加热器、冷却室、再生器等的成本高，热量损失是内燃发动机的2-3倍等，不能批量生产等。又如，利用太阳能集热器，获得150℃以上的中温太阳能，利用朗肯循环发电。

利用地理和地形条件形成的风场进行风能发电的技术得到了开发和应用，不足之处是风能的日变化和季节变化剧烈，以及风能的获取与储存影响其大规模应用。另外，风力发电装置必须建设在风力资源丰富的地方，对风场选址要求较高；而且自然风的风力时强时弱，常常是在阴雨天气时伴随有强风，而在天气晴好的时候风力较弱，有时甚至会停止。这种风力的间歇性使得发电机的输出波动很大，严重影响了发电机的暂态稳定、系统频率控制和负荷潮流，同时，其发电效率及设备的利用率也不高，造成了资源浪费。

为了解决风力发电和太阳能发电所存在的问题和缺陷，人们想到了将太阳能与风能方法结合起来，利用热成风的原理，建造类似烟囱的风塔发电。太阳能热风发电技术最早是由德国J.Schlaich教授于1978年提出来的，其原理是利用太阳能集热器以及烟囱效应驱动风力涡轮带动发电机发电。热风发电技术被提出以来，引起了国内外学者的普遍关注。1982年德国和西班牙合作建造了世界上第1座太阳能热风试验型电站。随后，美国、德国、西班牙、印度、澳大利亚、埃及、摩洛哥和南非等国家的学者都对此产生了浓厚的研究兴趣并进行了大量的理论和实践研究。太阳能加热风塔下部的吸热空间的空气，热空气向上流动，带动风塔内的风力发电机发电。风塔一般都要搭建300米的高度，才有可实际利用的价值。就目前的发展来看，太阳能热风发电技术还存在着一些不够完善的地方，比如发电效率偏低，太阳能烟囱的需要比较高的高度等问题。

发明内容

在了解和回顾了现有技术中作为可再生资源的太阳能发电和风力发电的情况的基础上，本发明的目的在于解决以下一个或多个技术问题：

(1)现有技术中太阳能光伏发电效率低下、发电成本高昂以及电力存储的技术问题；

(2)现有技术中的风力发电受自然条件制约严重，而且发出的电力不稳定，并且由于频率和功率不稳定而导致储存和输送困难；

(3)太阳能热风技术需要建造高度达到300米以上的高塔，并且发电效率偏低；而且不能在夜间发电。