[发明专利]人造空气流发电的方法和人造空气流发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，更具体地说是涉及一种人造空气流发电的方法和一种人造空气流发电系统。

背景技术

随着人类对电能的需求的日益增大，电能成为人类生产生活活动最主要的动力来源。但是，过度使用燃料制取电能，已使得气候出现异常。长此以往，人类将不得不面对大自然的报复，并将付出越来越惨重的代价。

自然界中有许多种已知且取之不尽用之不竭的能源。怎样更简便地、与自然友善亲和地来开发利用这些能源，是人类一直努力的方向。

众所周知，风是流动着的空气，即空气流，是由于空气被加热或冷却而形成，是将空气的位能转化为动能的一种自然现象。虽然空气中有巨大的能量，但由于风的无序运动，开发利用起来不太方便，所以迄今为止尚未被人类进行充分利用。

现有技术中，可查到一些利用烟囱效应(或称“塔效应”)加热空气以人为制造空气流并用于发电的技术方案，其结构大致为：在柱状中空筒体(以下简称“柱筒”)的下部和上部分别设有进风口和出风口，并在进风口或出风口处设置风力发电机。其工作原理是：利用烟囱效应，把柱筒内的下端空气加热，受热后的空气产生自主的上升运动并获得一定的上升加速度；柱筒越高，柱筒两个端部的空气温差越大，空气的流速越快，同时，对柱筒外的常温空气的抽吸作用也越大；只要不断地加热柱筒下部的空气，其形成的风流就可推动风力发电机运转，实现人造空气流发电。上个世纪80年代，西班牙科学家曾设想建造高度为300-500米的柱筒，并最终建造了高度为270米的柱筒进行人造空气流发电实验，该系统装机容量为26KW，实验取得了成功并顺利发出了电。

利用人造空气流发电，可解决低温差发电中常见的因气体比容大而引起的产生的气体处理量大，并进而导致处理设备庞大、辅机耗能多、热交换器/冷凝器内外侧污染、工质选用/维护及补充/安全防护等问题。不过，利用烟囱效应加热空气，往往要求把柱筒建得非常高，才能得到可为工业利用的、足够大的气体上升加速度。所以，上面提及的在西班牙的实验虽然实现了成功发电，但是，由于建设如此高度的柱筒其建造难度及造价极高，该类方案一直未见投入规模推广及商业运营。

发明内容

本发明的目的，即在于在上述方案的基础上，提供一种适用面更广、成本更低、更适于推广的人造空气流发电的方法和人造空气流发电系统。

一、本发明人造空气流发电的方法，包括以下步骤：

1)设置一处于直立或大致斜立状态的柱筒；该柱筒的两端，分别设有进风口和出风口；所述柱筒，是具有平整光滑或大致平整光滑的内表面的柱状中空筒体；

所述柱筒，为单筒单节形式的单柱筒，或者，是由若干个所述单柱筒串接连通而成的柱筒串；或者，是多个所述单柱筒或柱筒串或由这二者的组合组成的柱筒群；所述柱筒群具有共用的一个总进风口和共用的一个或多个最终出风口，所述总进风口和与其相连通的各柱筒/柱筒串的进风口之间可选择地采用连通管道连通；所述单柱筒、柱筒串、柱筒群的最终出风口的总截面积，远大于所述总进风口的截面积；

所述的共用最终出风口，可以是指柱筒群的所有组成单柱筒/柱筒串共用同一最终出风口，也可以是指柱筒群的所有组成单柱筒/柱筒串分为几组，各组具有共用的同一最终出风口，此时该柱筒群具有几个最终出风口；所述单柱筒、柱筒串、柱筒群的最终出风口的总截面积与所述总进风口的截面积的比值，与环境温度及加热或冷却后的空气温度、及、柱筒大小及数量、及、可用于实际发电的风速要求等因素有关，故该所述单柱筒、柱筒串、柱筒群的最终出风口的总截面积与所述总进风口的截面积的实际比值，应结合上述具体参数而定。一般情况下，该比值越大越好；

所述柱筒串，可由多节直立的单柱筒串接而成，或由多节斜立的单柱筒串接而成，或由部分直立而另一部分斜立的多节单柱筒串接而成，亦或者，由外形与具体地形或应用环境相适应的一个单柱筒或多节单柱筒串接而成；串接的所述各单柱筒相互联接处具气密性；

所述柱筒最终出风口与总进风口之间的垂直高度，为几十米至一百米；

2)将从所述总进风口被自然抽吸入所述柱筒内的自然温度的空气在柱筒内或者在所述连通管道内进行加热和/或冷却；

3)位于所述总进风口处的气流进入柱筒的通路上，或者，位于所述总进风口与最终出风口间的、并靠近所述总进风口一侧的气流通路上，设有将气流能转换为机械能及电能的装置；该装置在所述被自然抽吸入所述柱筒内的空气流的驱动下，实现发电。