专利名称：无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置。
背景技术：
目前的光热发电行业，最常见的塔式、槽式、碟式等发电装置均需要一套光反射、 集热、传热、热交换等装置。其系统复杂、工序多；尤其是吸热材料及传热介质，再加上管路系统，形成复杂庞大的系统，实际问题就更多且维护较不方便。此外，发电系统中所用加热蒸汽，需要大量的水，这对于中国这样的缺水国家尤为不利。另一方面讲，风能在中国西部、北方以及沿海丰富，因此风力发电在中国的上述地区应用也比较多。上述地区多数缺水，而风力发电机的现有结构一般只能利用水平风力，或者只能利用一个方向上的风力，此为风力发电的一个局限之一。还有就是太阳光的能量随时间的不均勻性，中午时间集中，早晚太阳辐射偏弱；而地表上的风力却正相反，因此太阳与风力发电的峰值正好错开，而目前只能用两个发电系统并网或各自使用，无法统一。综上所述，风电和太阳光热发电是两个独立的系统，各自有不同优势和特点但无法结合。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种综合效率高的无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置。为实现上述目的，本发明无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置，包括建于山顶或坡顶位置的塔身装置、沿坡面设置的热气流导流辅助装置，塔身装置上设置有转塔装置，转塔装置内设置有垂直风道、水平风道、气流发电机和分别控制两个风道单独通风的通风控制系统，辅助装置内设置的热气流通道连通至所述垂直风道的进风口，垂直风道、 水平风道单独通风来分别独立地驱动气流发电机发电。进一步，所述转塔装置包括空心柱桶，空心柱桶为圆顶空心柱桶结构，空心柱桶的底部通透，其由金属或高分子材料制成；圆顶空心柱桶结构的圆顶面上设置有若干个转塔百叶窗及百叶窗控制装置，空心柱桶的空心结构和转塔百叶窗共同组成所述垂直风道，空心柱桶的内部设置有所述气流发电机及发电机控制装置，空心柱桶的侧壁上设置有一处开口，该处开口的外部对应设置有侧遮风板及侧遮风板控制装置。进一步，所述开口形状为等宽半圆螺旋镂空带，所述开口的上下边沿内测设置有上下折扇遮风板及折扇遮风板控制装置，上下折扇遮风板与所述开口共同形成上下弧形侧开口斜坡结构。进一步，所述上下折扇遮风板的折转轴与所述气流发电机的桨叶转动轴在同一直线上，所述上下折扇遮风板分为上下两组，分别位于所述上下弧形侧开口斜坡结构的上下斜坡面上，展开后与斜坡边沿平齐，所述上下折扇遮风板展开后与所述开口共同形成所述水平风道。
进一步，所述上下折扇遮风板展开后阻断来自所述转塔装置内流经的垂直上升气流，同时所述侧遮风板从所述开口移开，使水平气流通过所述水平风道；所述上下折扇遮风板合拢、所述侧遮风板覆盖所述开口后，所述转塔装置内流经的垂直上升气流恢复流通，所述水平风道关闭、水平气流被隔离。进一步，所述气流发电机的桨叶位于所述上下折扇遮风板之间，所述气流发电机及气流发电机控制装置焊接或通过紧固件固定于所述圆顶空心柱桶结构内侧壁上，所述气流发电机的桨叶转轴与所述圆顶空心柱桶结构的中心轴重合；所述气流发电机的桨叶面与水平风的夹角由所述气流发电机控制装置调控。进一步，所述侧遮风板为半圆弧形弯曲板，其上设置有侧遮风板控制装置，该侧遮风板控制装置控制所述侧遮风板上下移动、锁定，以打开、封闭所述开口。进一步，所述塔身装置包括滑轨及滑轨控制系统、塔体、支架结构，塔体的外形为空心圆锥台结构，其壳体由金属或高分子材料制成，所述滑轨位于塔体的顶端周边，支架结构与塔体相互固定连接，支架结构下部支撑脚固定于安装地基。进一步，所述转塔装置的底部设置有滑轨接口结构，该滑轨接口结构与所述滑轨相适配，所述转塔装置通过相适配的滑轨接口结构和滑轨安装于所述塔身装置上；其中，滑轨接口结构为轴承结构，滑轨为轴承滑动槽，滑轨控制系统为用于控制转动和制动限位的启制动控制装置。进一步，所述辅助装置包括沿坡面设置的棚架结构，其上支撑设置有隔离棚，该棚架结构包括若干个排列而成的撑架及其上固定的撑网，隔离棚由高透光抗拉绝热材料或高透射玻璃制成；所述坡面为平整固化地表的向阳山坡或斜坡，所述坡面的地表上设置有绝热层，绝热层上设置有光热转换吸收材料或薄膜。本发明设计了一种综合利用太阳能光热和风能一体装置，具有无耗水、综合效率高以及以同一装置多用途等特点。
图1有水平风时工作原理示意图； 图2无水平风时工作原理示意图3为本发明总体结构及各部装置及辅助装置各部分示意图； 图4转塔装置各部分结构示意图； 图5塔身装置各部分结构示意图。
具体实施例方式如图1至图5所示，本发明无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置，包括建于山顶或坡顶位置的塔身装置12、设置塔身装置上的转塔装置11、辅助装置14。转塔装置 11内设置有垂直风道、水平风道、气流发电机6和分别控制两个风道单独通风的通风控制系统，垂直风道、水平风道单独通风来分别独立地驱动气流发电机6发电。转塔装置11包括空心柱桶19，空心柱桶19为圆顶空心柱桶结构，空心柱桶的底部通透，其由金属或高分子材料制成；圆顶空心柱桶结构的圆顶面上设置有若干个转塔百叶窗1及百叶窗控制装置，百叶窗控制装置可控制转塔百叶窗1的通风面积。空心柱桶19的空心结构和转塔百叶窗1共同组成垂直风道，空心柱桶19的内部设置有气流发电机6及发电机控制装置，空心柱桶19的侧壁上设置有开口 20。开口 20形状为等宽半圆螺旋镂空带，即直接在空心柱桶19的侧壁上开设一条镂空带来形成开口 20，通过该镂空带使得空心柱桶19的内腔与外界相通。开口 20之间设置有上下折扇遮风板3及折扇遮风板控制装置，上下折扇遮风板3与开口 20共同形成上下弧形侧开口斜坡结构2。折扇遮风板控制装置控制上下折扇遮风板3的开合运动。上下折扇遮风板3的折转轴与气流发电机6的桨叶转动轴在同一直线上且相互独立转动。上下折扇遮风板3分为上下两组，分别位于上下弧形侧开口斜坡结构2的上下斜坡面上，展开后与斜坡边沿平齐。开口 20作为过风口，当水平风存在时，侧遮风板4从开口 20移开，上下折扇遮风板3展开并阻断来自转塔装置11内的垂直上升气流时，使水平风气流通过上下折扇遮风板3所夹空间即水平风道的空间，同时推动桨叶7。同样当无水平风时，上下折扇遮风板3合拢，所夹空间与空心柱桶19的内腔连通，侧遮风板4覆盖开口 20， 此时垂直风道开放，转塔装置内流经的垂直上升气流恢复流通。水平风道随之关闭。空心柱桶19的底部为垂直风道的进风口，其出风口为转塔百叶窗1的通孔，空心柱桶19的底部、 桶体内腔、转塔百叶窗1的通孔共同形成垂直风道。气流发电机6的桨叶7位于上下折扇遮风板3之间，气流发电机6及气流发电机控制装置焊接或通过紧固件固定于圆顶空心柱桶结构内侧壁上，气流发电机6的桨叶转轴与圆顶空心柱桶结构的中心轴重合；气流发电机6的桨叶面与水平风的夹角由气流发电机控制装置调控。开口 20的外部对应设置有侧遮风板4及侧遮风板控制装置，侧遮风板控制装置控制侧遮风板4上下移动、锁定，以达到打开、封闭开口的目的。侧遮风板4为半圆弧形弯曲板，其上设置有侧遮风板控制装置，该侧遮风板控制装置控制侧遮风板4上下移动、锁定， 以打开、封闭所述开口。塔身装置12包括滑轨8及滑轨控制系统、塔体9、支架结构10，塔体9的外形为空心圆锥台结构，其壳体由金属或高分子材料制成，如钢材或高分子树脂材料。滑轨8位于塔体9的顶端周边，支架结构10与塔体9相互固定连接，支架结构10下部支撑脚固定于安装地基13，支架结构10用于支撑转塔装置11和滑轨8及其控制系统、以及塔体9的重量。转塔装置11的底部设置有滑轨接口结构5，滑轨接口结构5与滑轨8相适配，转塔装置11通过相适配的滑轨接口结构5和滑轨8安装于塔身装置12上；其中，滑轨接口结构 5为轴承结构，滑轨8为轴承滑动槽，滑轨控制系统为用于控制转动和制动限位的启制动控制装置。塔体9的底部连通设置有辅助装置14，辅助装置14内设置的热气流通道连通至垂直风道，辅助装置14铺设于平整固化地表的向阳山坡或斜坡，辅助装置14包括沿坡面17 设置的棚架结构16，其上支撑设置有隔离棚15，棚架结构16包括若干个排列而成的撑架及其上固定的撑网，撑架和支撑网由高分子材料或金属材料制成，如钢等金属材料，撑网固定连接隔离棚，方式为焊接、粘接、法兰连接或螺丝固定连接。隔离棚15由高透光抗拉绝热材料或高透射玻璃制成可预制和相互拼接且安装后具有气密性，隔离棚15距地表高度根据光照强度及坡度具体设定。坡面17为平整固化地表的向阳山坡或斜坡，坡面17的地表上设置有绝热层，绝热层上设置有光热转换吸收材料或薄膜。绝热层材料可选塑料或其他高分子薄膜，光热转换吸收材料或薄膜的材料可选择黑色表面粗糙物料、地膜或涂膜，如碳化
硅、聚氨酯膜等。本发明中的发电装置利用热空气的浮力原理，通过在山坡上覆盖的密封层结构隔离山坡地表空气，当山坡被太阳18照射后，光热转换吸收材料吸收太阳光并转换成热，而地表空气吸热后比重变轻沿山坡向上升，通过覆盖的密封层结构被导流汇聚到塔身装置下部区域。由于其他方向均被隔绝，只有通向转塔装置的路径开放，汇聚于此的热空气便上升经塔身装置空心内部流向上方，继而又经过转塔内部并推动气流发电机的桨叶发电，最后通过转塔百叶窗装置流向大气中。当地面也在刮风时，则转塔百叶窗受控将迎风的窗口关闭、背风的保持打开状态，同时侧遮风板受控移动并锁定，开口处于打开状态。上、下折扇遮风板将被控张开扇叶，阻断经此上升的热空气流，张开的上、下折扇遮风板之间形成的空间，可让外界的水平风通过并推动气流发电机的桨叶转动参与发电，与此同时滑轨及其控制系统受控根据风向调整其上安装的转塔装置的迎风方向，使风的推力力矩与上升热气流升力力矩一致且风的推力力矩最大。这样就形成了双动力发电。至无风时，则侧遮风板受控移动并锁定，关闭开口。上、下折扇遮风板将被控扇叶折合关闭，经此上升的热空气流恢复畅通，单独由上升热空气推动气流发电机的桨叶转动发电。设计结构功能要点说明
1、转塔装置外形为圆顶空心柱桶结构；
2、圆顶空心柱桶结构的圆顶斜侧面上设有若干转塔百叶窗及其控制装置，可控制百叶窗通风面积。百叶窗数量、朝向、尺寸根据当地设计的发电功率及光照强度还有塔身通风量设计；
3、圆顶空心柱桶结构的柱桶外侧面设有开口，为上、下弧形侧开口斜坡结构，开口形状为等宽半圆螺旋镂空带，开口外侧设侧遮风板及其控制装置，所述侧遮风板为半圆弧形弯曲板，在其控制装置控制下移动、锁定，以达到打开、封闭开口的目的。其结构的开口垂直宽度、斜坡斜度由气流发电机桨叶、上、下折扇遮风板折合时的高度确定；
4、上、下折扇遮风板及其控制装置为受控的折扇结构开合装置，其折转轴与气流发电机的桨叶转动轴在同一直线上且相互独立转动。上、下折扇遮风板分为上下两组，分别位于上、下弧形侧开口斜坡结构的上、下斜坡面上，展开时其作用是阻断来自塔体内流经此处的垂直上升气流，该气流通过上、下弧形侧开口斜坡结构；
5、气流发电机的桨叶转轴与圆顶空心柱桶结构的中心轴重合。按设计要求气流发电机的桨叶面与水平风的夹角可被所述气流发电机控制装置调控。桨叶数量、尺寸形状可根据发电量、当地风能分布、日照情况等确认。具体实施时，第一步是通过前期地质勘察后，选择采光区域铺隔离棚选择光照充足的采光区域，通常为山地、斜坡或人造坡地，在向阳面及其斜侧部位划定铺设区域。土地平整固化地表处理后，先设置绝热层，上边再设置光热转换吸收材料层。之后铺设棚架结构的一系列撑架和撑网，然后在其上覆盖隔离棚并且按一定高度安装固定。隔离棚覆盖整个地表密封空气，只与坡底和塔身装置塔体的底部相通。第二步是选择建塔地点，打地基安装。根据隔离棚覆盖后给塔体预留的通风位置， 为塔身装置打地基并随后按预留位置进行安装固定，而后将转塔装置吊装在塔身装置上， 使圆顶空心柱桶结构底部通过滑轨接口结构与塔身装置的滑轨连接。由滑轨控制系统控制
7转动和制动限位。 第三步是各种控制系统联机调试，正常后试运行。
权利要求
1.无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置，其特征在于，该发电装置包括建于山顶或坡顶位置的塔身装置、沿坡面设置的热气流导流辅助装置，塔身装置上设置有转塔装置，转塔装置内设置有垂直风道、水平风道、气流发电机和分别控制两个风道单独通风的通风控制系统，辅助装置内设置的热气流通道连通至所述垂直风道的进风口，垂直风道、水平风道单独通风来分别独立地驱动气流发电机发电。
2.如权利要求1所述的无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置，其特征在于， 该发电装置所述转塔装置包括空心柱桶，空心柱桶为圆顶空心柱桶结构，空心柱桶的底部通透，其由金属或高分子材料制成；圆顶空心柱桶结构的圆顶面上设置有若干个转塔百叶窗及百叶窗控制装置，空心柱桶的空心结构和转塔百叶窗共同组成所述垂直风道，空心柱桶的内部设置有所述气流发电机及发电机控制装置，空心柱桶的侧壁上设置有一处开口， 该开口的外部对应设置有侧遮风板及侧遮风板控制装置。
3.如权利要求2所述的无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置，其特征在于， 所述开口形状为等宽半圆螺旋镂空带，所述开口之间设置有上下折扇遮风板及折扇遮风板控制装置，上下折扇遮风板与所述开口共同形成上下弧形侧开口斜坡结构。
4.如权利要求3所述的无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置，其特征在于， 所述上下折扇遮风板的折转轴与所述气流发电机的桨叶转动轴在同一直线上，所述上下折扇遮风板分为上下两组，分别位于所述上下弧形侧开口斜坡结构的上下斜坡面上，展开后与斜坡边沿平齐，所述上下折扇遮风板展开后与所述开口共同形成所述水平风道。
5.如权利要求4所述的无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置，其特征在于， 所述上下折扇遮风板展开后阻断来自所述转塔装置内流经的垂直上升气流，同时所述侧遮风板从所述开口移开，使水平气流通过所述水平风道；所述上下折扇遮风板合拢、所述侧遮风板覆盖所述开口后，所述转塔装置内流经的垂直上升气流恢复流通，所述水平风道关闭、 水平气流被隔离。
6.如权利要求5所述的无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置，其特征在于， 所述气流发电机的桨叶位于所述上下折扇遮风板之间，所述气流发电机及气流发电机控制装置焊接或通过紧固件固定于所述圆顶空心柱桶结构内侧壁上，所述气流发电机的桨叶转轴与所述圆顶空心柱桶结构的中心轴重合；所述气流发电机的桨叶面与水平风的夹角由所述气流发电机控制装置调控。
7.如权利要求2所述的无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置，其特征在于， 所述侧遮风板为半圆弧形弯曲板，其上设置有侧遮风板控制装置，该侧遮风板控制装置控制所述侧遮风板上下移动、锁定，以打开、封闭所述开口。
8.如权利要求1所述的无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置，其特征在于， 所述塔身装置包括滑轨及滑轨控制系统、塔体、支架结构，塔体的外形为空心圆锥台结构， 其壳体由金属或高分子材料制成，所述滑轨位于塔体的顶端周边，支架结构与塔体相互固定连接，支架结构下部支撑脚固定于安装地基。
9.如权利要求8所述的无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置，其特征在于， 所述转塔装置的底部设置有滑轨接口结构，该滑轨接口结构与所述滑轨相适配，所述转塔装置通过相适配的滑轨接口结构和滑轨安装于所述塔身装置上；其中，滑轨接口结构为轴承结构，滑轨为轴承滑动槽，滑轨控制系统为用于控制转动和制动限位的启制动控制装置。
10.如权利要求1所述的无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置，其特征在于， 所述辅助装置包括沿坡面设置的棚架结构，其上支撑设置有隔离棚，该棚架结构包括若干个排列而成的撑架及其上固定的撑网，隔离棚由高透光抗拉绝热材料或高透射玻璃制成； 所述坡面为平整固化地表的向阳山坡或斜坡，所述坡面的地表上设置有绝热层，绝热层上设置有光热转换吸收材料或薄膜。
全文摘要
本发明公开了一种无耗水风及太阳光热能综合一体集成发电装置，该发电装置包括建于山顶或坡顶位置的塔身装置，塔身装置上设置有转塔装置，转塔装置内设置有垂直风道、水平风道、气流发电机和分别控制两个风道单独通风的通风控制系统，垂直风道、水平风道单独通风来分别独立地驱动气流发电机发电。本发明设计了一种综合利用太阳能光热和风能一体装置，具有无耗水、综合效率高以及以同一装置多用途等特点。
文档编号F03D9/00GK102213187SQ20111013640
公开日2011年10月12日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者刘伯昂, 薛黎明 申请人:中海阳新能源电力股份有限公司