[发明专利]一种适用于山体的太阳能热气流冷风复合发电系统

说明书

技术领域

本发明属于太阳能热气流发电领域，更具体地，涉及一种适用于山体的太阳能热气流冷风复合发电系统。

背景技术

随着社会的飞速发展，人类对能源的需求越来越大，可传统的化石燃料(煤、石油、天然气)日渐枯竭，化石燃料燃烧过程还会产生严重的环境问题，人类面临日趋严重的能源危机与环境污染，因此迫切需要寻找可行的大规模的可再生清洁能源利用技术。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，其中，太阳能热气流发电技术作为一种利用太阳能发电的技术手段，正受到国内外学者越来越多的研究，在我国山地占全国陆地面积的1/3，并且有许多山脉位于中高纬度且太阳辐射多的地区，因此有效利用山地地形条件结合太阳能热气流发电技术提高发电效率成为国内外学者研究的热点。

现有技术中对于如何将太阳能利用技术与山地的地形相结合已经做出一些设计方案。例如，CN200410073048.1公开了一种太阳能烟囱发电装置的建造方法，并涉及一种太阳能烟囱发电装置，该发电装置将太阳能烟囱建造在斜坡的坡顶上，并将集热棚建造在山体倾斜阳面的斜坡上，利用太阳能实现发电；此外，CN201320304454.9公开了一种应用于山体的太阳能风力发电装置，其包括顺着山势设置的对流管、设于对流管顶端和底端的加热单元、风力发电单元以及控制单元，通过该装置可实现持续供电。

然而，进一步的研究，上述现有技术仍然存在以下的缺陷或不足：上述的太阳能烟囱发电装置只能利用集热棚内被加热的空气实现太阳能发电，其发电效率低、无法满足大功率发电要求；而上述太阳能风力发电装置，虽然可实现白天与晚上的持续发电，但其需额外设置加热单元、控制单元和温度传感器，整体结构复杂，投资成本高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于山体的太阳能热气流冷风复合发电系统，其中结合太阳能热气流发电技术并利用山体地形产生的山谷风效应，相应设计了适用于不同山体结构的太阳能热气流冷风复合发电系统，并对其关键组件如太阳能热气流发电装置、冷风发电装置的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效利用山体地形产生的自然山谷风以及太阳辐射实现白天太阳能热气流发电以及晚上的冷风发电，具有发电效率高、发电可持续性强、适用性广等优点，因而尤其适用于中高纬度地区山体等场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种适用于山体的太阳能热气流冷风复合发电系统，其特征在于，该发电系统包括太阳能热气流发电装置和冷风发电装置，其中：

所述太阳能热气流发电装置包括太阳能烟囱、集热风棚和涡轮发电机组Ⅰ，所述太阳能烟囱设置在山体的顶部；所述集热风棚沿着所述山体的斜坡设置在该斜坡的上部，并与所述太阳能烟囱相连；所述涡轮发电机组Ⅰ设置在所述太阳能烟囱与所述集热风棚的交界处；

所述冷风发电装置包括排风短烟囱、集风棚和涡轮发电机组Ⅱ，其中，所述排风短烟囱设置在所述山体的底部，其与所述集风棚相连；所述集风棚沿着所述斜坡的下部向上延伸，而所述斜坡位于所述集风棚与所述集热风棚之间的部分则裸露在外，以此使得所述山体中的自然山谷风作为所述集风棚与所述集热风棚的入口风；所述涡轮发电机组Ⅱ设置在所述排风短烟囱与所述集风棚的交界处；以此方式，利用太阳能辐射以及山体中的自然山谷风实现高效率持续发电。

作为进一步优选的，白天，所述斜坡位于所述集热风棚和集风棚之间的部分吸收太阳辐射以形成谷风热气流，该谷风热气流沿着所述斜坡进入集热风棚中，以增加所述集热风棚进风的热量和风量，进而实现太阳能热气流增效发电；晚上，所述斜坡位于所述集热风棚和集风棚之间的部分快速冷却以形成山风，该山风沿着所述斜坡进入所述集风棚中，进而实现冷风发电。

作为进一步优选的，所述涡轮发电机组Ⅰ设置在所述集热风棚靠近所述太阳能烟囱位置处，所述涡轮发电机组Ⅰ中的涡轮为水平轴式。

作为进一步优选的，所述涡轮发电机组Ⅰ设置在所述太阳能烟囱靠近所述集热风棚位置处，所述涡轮发电机组Ⅰ中的涡轮为垂直轴式。

作为进一步优选的，所述涡轮发电机组Ⅱ设置在所述集风棚靠近所述排风短烟囱位置处，所述涡轮发电机组Ⅱ中的涡轮为水平轴式。

作为进一步优选的，所述涡轮发电机组Ⅱ设置在所述排风短烟囱靠近所述集风棚位置处，所述涡轮发电机组Ⅱ中的涡轮为垂直轴式。

作为进一步优选的，所述集热风棚贴覆所述斜坡的上部而建，所述集风棚贴覆所述斜坡的下部而建，所述集热风棚与集风棚之间有较长的裸露山体。