[发明专利]一种采用压缩空气储能系统的太阳能烟囱发电设备

说明书

本发明公开了一种采用压缩空气储能系统的太阳能烟囱发电设备，包括集热棚，集热棚上端与太阳能烟囱连通，太阳能烟囱下部设置有若干风力涡轮机，风力涡轮机通过变速装置与压缩机的活塞连接，压缩机的出气口与高压储气罐的进气口连接，高压储气罐的出气口与换热器的进气口连接，集热棚上方设置有集热装置，集热装置与蓄热单元热端的进气口连接，蓄热单元热端与换热器的进气口连接，换热器的输出轴与膨胀机的进气口连接，膨胀机的功率输出轴与发电机的转子连接，换热器的出气口与集热装置的连接，通过压缩空气储能系统改善太阳能烟囱发电系统功率波动问题，可以保证太阳能烟囱发电系统全天候平稳高效的运转，提高发电效率。

技术领域

本发明属于太阳能发电设备技术领域，具体涉及一种采用压缩空气储能系统的太阳能烟囱发电设备。

背景技术

随着科学技术的不断进步和人口不断增长，人们对能源的利用需求越来越大，石油、煤炭、天然气等常规能源不仅储量是有限而且利用后还存在严重的环境污染，加之能源危机的频繁出没，必然需要清洁可再生的能源来满足人们的生产生活需要。目前大规模开发利用的清洁可再生能源主要包括太阳能、风能、生物质能，而每秒照射到地球的太阳能可达五百万吨标准煤所释放的能量，每四十分钟照射到地球的太阳能就可供全球一年的能源消耗。可以说，太阳能的能源开发利用潜力非常大。

温室效应是指大气中的温室气体对地球的保温作用，可以使室内外存在一定的温差。烟囱效应是指户内空气沿着有垂直坡度的空间向上升或下降，造成空气加强对流的现象。

太阳能烟囱发电设备主是利用了温室效应和烟囱效应进行发电。德国J·Schlaich教授于1978年提出了太阳能烟囱发电技术，具体原理如下：

当太阳可见光(短波辐射)穿过集热棚的透明玻璃，棚内空气被加热，加热后的空气从周围径向向中心流动，并通过烟囱迅速排出，从而驱动集热棚出口处的风力涡轮发电机发电。

对于太阳能烟囱发电设备的发电效率，受烟囱效应的强度和温室效应的强度影响较大，导致全天各时段功率波动较大，特别是晚间无太阳光照射或者阴雨天，仅仅依靠土地的保温作用所具有的热量很难直接驱动风力涡轮发电机进行发电。而且就目前技术来看，太阳能烟囱发电技术存在发电效率较低的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种采用压缩空气储能系统的太阳能烟囱发电设备，本发明设计合理，其通过压缩空气储能系统改善太阳能烟囱发电系统功率波动问题，保证太阳能烟囱发电系统平稳高效的运转，提高发电效率。

为达到上述目的，本发明所述一种采用压缩空气储能系统的太阳能烟囱发电设备包括集热棚，集热棚上端与太阳能烟囱连通，太阳能烟囱下部设置有若干风力涡轮机，风力涡轮机通过变速装置与压缩机的活塞连接，压缩机的出气口与高压储气罐的进气口连接，高压储气罐的出气口与换热器的进气口连接，集热棚上方设置有集热装置，集热装置与蓄热单元热端的进气口连接，蓄热单元热端与换热器的进气口连接，换热器的输出轴与膨胀机的进气口连接，膨胀机的功率输出轴与发电机的转子连接，换热器的出气口与集热装置的连接。

进一步的，压缩机外侧设置散热器。

进一步的，散热器设置在烟囱外周。

进一步的，若干风力涡轮机以太阳能烟囱的轴线为中心环形布置。

进一步的，换热器和膨胀机均设置有若干个，所有换热器串联连接，所有膨胀机连接在同一根功率输出轴上。

进一步的，换热器的出气口通过蓄热单元冷端与集热装置的连接。

进一步的，高压储气罐设置在集热棚下方或者地下。

进一步的，集热装置为槽式集热器。