目式太阳能发电装置的制作方法

专利名称：：目式太阳能发电装置的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及太阳能应用的
技术领域：
，具体地说是一种目式太阳能发电装置。技术背景全球气候变暧，石油资源枯竭，油价上涨，环境恶化，面对双重危机和压力，寻找新能源，已成为当前的紧迫任务。在可再生能源中，太阳能视作最理想的解决方案，但是太阳能己经研究了50年，发电转换效率确一直停留在10%左右，价格居高不下，供电的不稳定性，难于入网。如果没有技术上的重大突破，太阳能的应用就会落空。至今风能和太阳能在世界能源总量中，未超过0.1%，处于可有可无的地位。到2020年，中国太阳能发电规划仅为180万千瓦。中国科学院能源科技发展目标，将太阳能的高效转化技术安排到2030年前后去实现，不能把困难留给后人。美国对太阳能开汽车的研究毫无进展，转而将25%收成的玉米提取乙醇作为汽车燃料。80升乙醇燃料所消耗的玉米，相当于一人一年的口粮，把高产农田用于生物燃料的生产是人类的灾难，如何避免汽车与人类争夺粮食成为难题。2008年4月19日，通用汽车和上汽集团出资超过600万美元与清华大学成立车用能源研究中心，投入巨大财力物力，致力于推进多样化能源战略和环境保护工作。从多样化能源的提法了解到太阳能并没有成为车用能源的重点。太阳能的应用虽然有多种方式，但是在效率和价格上，无论哪一种方式，都未取得进展。(1)多晶硅光伏电池发电技术，因为没有跟踪装置，平均效率未超过10%，从机理上分析，红外线光子，无法穿过P型薄膜，只有少数能量高的光子穿过P薄膜产生电流。每千瓦设备价格为5万元人民币，每度电成本为5元人民币，是上海火电电价白天0.61元、夜间0.30元的10倍以上。供电的间断性，造成电网不稳定，很难入网，不受电网欢迎。光电转换的缺点是功能单一，只能发电，不能供热。更为重要的是多晶硅生产中产生副产物四氯化硅，是一种强腐性的有毒有害液体，对环境危害很大，对生产工人安全构成威胁，会f导职业病，每生产1000吨多晶硅，将产生8000吨四氯化硅。面对高污染高耗能企业，有人发问"饿死好，还是毒死好？"结论是光伏产业不应盲目发展，想用光伏产业占领能源市场是不可能的。(2)薄膜电池，峰值效率仅为6%，每千瓦售价为3.8万元人民币，目前还在试生产中，效率低，占地面积就大，经济效果差，前景(3)真空管太阳能热水器，因为是黑体吸收，水温最高为90°C，冬天效果差。缺点是只能提供热水，不能发电。中国已有3千多家生产企业，涉及人数约30万生产工人。(4)塔式太阳能发电，多数为试验性的项目，缺点是占地面积大，投资大，经济效益差，转换效率为13%左右，有的塔高90米，风力7级以上，大风带走了能量，目前还没有形成商品，无法对每度电成本作评估。(5)碟式太阳能发电，聚光镜直径约10—15米，抗风性能差，风阻力大，自动跟踪耗能大，做清洁工作很难，无法装到房顶上，需要征用土地，投资大，转换效率有的达到19%，但目前还没有商品。(6)槽式太阳能发电，聚焦在一条线上，容易散热，只有日轴跟踪，没有季轴跟踪，技术还不成熟，转换效率为10%左右，目前尚无商品出售。是正在研究的项目。太阳能发电所存在的更大问题是供电不稳定性，目前无法解决大规模电能储存，为了保证电力网络安全，断续式发电方式很难入网，在储能装置技术还未解决之前，只能自发自用，少量的电量联网，解决不了电力供应，这也是太阳能发电难于发展的原因之一。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种改进的目式太阳能发电装置，它可克服现有技术中太阳能利用成本高、转换率低、供电不稳定的一些不足。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是一种目式太阳能发电装置，它主要包括目式转化室和设在目式转化室内的基座，其特征在于目式转化室内设有接收器和与接收器相连的聚光镜组，聚光镜组与基座通过跟踪转动装置相连，聚光镜组设有导热管。其中，目式太阳能发电装置中目式一词的来源，是观察动物的眼睛产生灵感。目在中国的字典中称为眼睛，如目光如炬，目不转睛，就将此项实用新型称为目式太阳能发电技术。眼睛是人体最重要、最精巧，最完善、最美丽的视觉器官、眼睛的作用和功能是吸收成相光子，将看到的图相成现到视网膜上，眼睛吸收光子的效率非常高，能在晚上看到弱光子发出的图相。太阳能的应用也是吸收光子，将光子转变成电能，或者将光子的热能转变为蒸气能，借鉴眼睛的结构和功能，可以帮助我们实现太阳能的高效转化工作。从眼睛的结构得到启发，设计了各种部件，与眼球的结构功能相对应，得到目式高效转化方法。<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>使用时，本实用新型的目式太阳能发电装置安装在目式转化室内，目式转化室没有空气流动，不受雨淋，设备可以设计得很薄，很轻，降低跟踪能耗，提高设备寿命，增加设备运行的可靠性和安全性，提高设备的自动化能力，可极大的降低成本。还可以防风、雨、雪、霜、冻、低温、冰雹、雷电、沙尘暴、灰尘、飞鸟、虫害等的作用，使设备始终保持有效工作状态。同时本实用新型的目式太阳能发电装置与传统的塔式、碟式、槽式方法比较，有如下明显的优点-1、接收器与镜面法线在一条直线上，实现全反射。2、有防止热对流，热辐射，热传导损失能量的措施。3、有防灰、除尘措施，使反光性能长期稳定。4、反射镜很薄，为2毫米，光子经两次穿过玻璃而无损失。5、不受气候变化影响，冬天和夏天都能正常工作。6、聚焦设备不受风阻力影响，设备轻巧，跟踪时消耗能源少。图1为本实用新型一实施例的结构示意图图2为本实用新型的使用状态参考图具体实施方式以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。本实用新型主要包括目式转化室10和设在目式转化室内的基座6，其与现有技术的区别在于目式转化室内设有接收器1和与接收器相连的聚光镜组2，聚光镜组设置在聚光镜组支架3上，聚光镜组与基座通过跟踪转动装置4相连，聚光镜组设有导热管。聚光镜组由3—28片聚光镜排列而成，聚光镜组的周围设有黑体吸收膜。跟踪转动装置由平行齿轮组5和垂直齿轮组连接而成，平行齿轮组设置在基座上，由两个平行设置并相互配合的齿轮连接而成，其中第一个平行齿轮与电动机的输出轴相连，垂直齿轮组由一大齿轮8和与大齿轮相配合的小齿轮7连接而成，小齿轮7与另一个电动机的输出轴相连，垂直齿轮组与聚光镜组相连。聚光镜组设有除尘器，除尘器设在目式转化室的上方。基座上设有电动机，电动机与跟踪转动装置相连。转动时，在两组电动机的带动下，平行齿轮组5进行转动，可带动整个聚光镜组做平行转动，另一组电动机带动小齿轮7进行垂直转动，在小齿轮的带动下，大齿轮8会在一定角度内进行转动，最终带动聚光镜组进行垂直方向的角度调整，以达到跟踪阳光，提高效率的目的。下面对本实用新型的各部件的工作原理作进一步的说明(1)目式转化室其作用和功能就是保护转化设备，避免热对流，热辐射和热传导损失。正如眼眶是保护眼球一样的重要。目式转化室结构由透光性能好的玻璃构成，是一个全密封的黑底空间，这样就将露天设备，搬到室内来完成转化工作，这是本实用新型的核心，在露天，特别是冬天温度很低和西北风来到的时候，很难将水烧开，风的流动，会带走大量的热能。试验得知，在密封的玻璃罩中，阳光将空气加热，冬天可达30。C度，夏天可达5(TC度，利用室内温度高的环境，使用保温瓶的热水再进行加热，容易产生蒸气，物体温度越高，吸收光子的能力越强。目式转化室没有空气流动，不受雨淋，设备可以设计得很薄，很轻，降低跟踪能耗，提高设备寿命，增加设备运行的可靠性和安全性，提高设备的自动化能力，可极大的降低成本。目式转化室还有一种特殊功能，就是防风、雨、雪、霜、冻、低温、冰雹、雷电、沙尘暴、灰尘、飞鸟、虫害等的作用。使设备始终保持有效工作状态。目式转化室设计高度为2.2米，建造容易，安装方便，外形很美观，水晶宫式太阳能转化室，可安装在上海平改坡的屋顶上，造价比平改坡低，起到隔热，防雨作用，同时得到清洁能源。室顶比较清洁，可用来收集雨水，提供给太阳能发电使用，节约用水。目式转化室可以建造在任何地方，特别是铁路线上和高速公路线上，为火车和汽车提供能源，万里长城太阳能，是人类的一种创造，是交通能源来源的最佳选择。因为它不占用耕地，投资又少，建造容易，减少能源运输，还能防止象2008年那样的暴风雪对交通和电力造成灾难性的影响，转化室采用性能极佳的建材玻璃，材料来源面广量大，价格便宜，玻璃成分为矽、氧、钠、储量丰富，住房和汽车上广泛采用，技术成熟。(2)聚光镜组眼球中有个晶状体，是双凸透镜，起到聚焦作用，晶状体混浊，聚焦能力差，视力下降，可见透镜是成相的关键。要实现太阳光的高效转化，聚光法也是关键。没有聚光镜的系统，是低温系统，效率无法提高。太阳光密度低，通过聚光，可将密度提高几百倍，可见聚光是提高效率的重要手段。目式聚光镜的优点目式聚光法与塔式、碟式、槽式方法比较，有明显的优点第一接收器与镜面法线在一条直线上，实现全反射。第二有防止热对流，热辐射，热传导损失能量的措施。第三有防灰、除尘措施，使反光性能长期稳定。第四反射镜很薄，为2毫米，光子经两次穿过玻璃而无损失。第五不受气候变化影响，冬天和夏天都能正常工作。第六聚焦设备不受风阻力影响，设备轻巧，跟踪时消耗能源少。目式聚光原理前沿探索聚光是一种现象，光子为什么能聚焦？在物理学中找不到答案，虽然人们对光作过深入研究，但是在聚焦和光子穿透玻璃上还存在疑问。光子是基本粒子，具有波粒二象性，光子具有能量、动量和质量，光子静止质量为零，光的干涉、光的衍射，光的偏振，光的折射定律和反射定律，实用新型了显微镜和望远镜，但光子的这些特性，无法解释光的聚焦现象。光是电磁波，在电磁场的物质性与实物粒子的物质性方面，是有区别的，两个实物不能同时占据同一空间，而同一空间可以有几个不同频率的电磁波出现，这是一种现象，没有说明原因。只有引入光子无体积概念才能说明聚焦原理，两个直径相同的球，无法同时进入一个与它直径大小相同的洞里，因为球有体积，但是两个光子确可同时进入，因为光子无体积。正因为如此，即光子聚焦后的温度很高，理论上是无极限的，如激光聚焦后的亮度，比太阳表面高100亿倍。利用光子无体积的特性，使聚焦变得很小，就可减少热辐射损失，辐射与它的表面积大小有关，光子穿过眼球的晶状体，晶状体不会受伤，只有光子无体积才不会受伤。光子穿过玻璃，玻璃上没有留下任何痕迹，进一步说明光子无体积，光子是虚粒子，它的能量确藏在虚粒子中。基本粒子按质量分为四类光子、轻子、介子和重子。其中的轻子、介子和重子有质量、有体积。只有光子的静止质量为零，光子的体积没有人提出来过。光子无体积概念的引入，可以帮助我们更好的了解光子。光子从太阳来到地球，带来了巨大的能量，确没有带来体积，否则地球的体积就会变大。光子装进黑洞瓶里永远装不满，但是瓶子里的能量确十分巨大，利用光子无体积原理，可以找到一种奇点，这个奇点的能量将超过任何物质产生的能量，这一概念，可以帮助我们提高太阳能的转化效率。(3)接收器接收器是将太阳光热能将水加热到沸点产生蒸气的装置，接收器的结构影响到转化效率的高低，视网膜眼球中央有一个凹陷区称为黄斑，视觉最敏锐的部位，是吸收光子最强的地方，这样一个结构作为参考，设计出接收器具有反光自吸收功能，将一般加热装置的锅底凸形结构，变成凹形结构，相当于用黑洞来充分吸收光子，从而提高效率。(4)跟踪转动装置没有跟踪的阳光接收面积，上午8点钟时只有中午12点的二分之一，跟踪阳光是提高效率的重要方面，日轴每小时转动15度，季轴每天转动不到l度。由于采用了目式转换室，机械强度大为降低，反光镜厚度仅为2毫米，很轻巧，跟踪和眼球转动一样灵活和可靠，采用光电自动跟踪系统，由两台功率比较小的电动机拖动，消耗功率很少。(5)黑体吸收膜参考眼球虹膜结构，在聚光镜周围增加黑体吸收膜，将失散的阳光由黑体吸收来增加室内温度，起到预热水箱的作用，室内温度越高，吸收光子的能力越强，尽量利用太阳能的光照面积，提高单位面积接收功率。即占地面积与受光面积之比达到100%。(6)导热管导热管iti视神经系统一样，将水箱，蒸气室，热机连成一体，实现自动切换获得机械动力，以达到发电的目的，或者转换成压縮空气储存起来，以备后用。(7)除尘器这是一个简单的，又不可缺少的装置。象眼皮一样，始终保持角膜清洁，转换室每天都会有灰和沙尘集洁，需要经常消除，确保阳光能透过。(8)控制芯片相当于用一台电脑来完成整个设备的控制工作，就象人的大脑指挥眼球转动一样，用以达到高效转化的目的。目式理论效率计算-火电与太阳能热发电除锅炉不同而外，汽轮机和发电机是相同的。火电的效率为3035%，为何太阳能发电的效率只有13%从中寻找原因火电站效率11火=1\1'il2il3=0.8X0.48X0.8=0.307il1——为锅炉效率一般为80-90%燃煤锅炉——为气轮机效率为48%涡轮气轮机。r\3——为发电机效率一般为80—99%普通发电机。塔式太阳能发电效率i!太二nl'n2'ii3=0.338X0.48X0.8=0.13iU——太阳炉效率33.8%塔式锅炉——气轮机效率48%涡轮气轮机ri3——发电机效率80%普通发电机①说明太阳炉的效率低是影响发电效率低的主要原因。②其次是气轮机的效率也不高，也要重新设计。实施中，一平方公里的土地，辐射的太阳光能量，中午12点峰值为135万千瓦，6小时以内平均约为100万千瓦。本实用新型太阳能的转换效率突破50%，也就是说，可得到50万千瓦的能量，照此计算，20平方公里土地的太阳能，就相当于上海目前的发电装机容量。更重要的，可以将50万千瓦的能量，转变成空气压力，象石油那样一桶一桶的储存起来，作为汽车和飞机能源。投入资金总数比建火电少。此项实用新型技术，将改变长期依赖化石燃料为主的世界能源结构。太阳能会逐步取代石油和煤成为主流能源。中国科学院能源科技发展目标，2030年突破的太阳能高效转化技术，提前22年实现。国家发改委可再生能源发展规划，到2020年太阳能发电180万千瓦提前完成。到2020年国家规划全国发电量为IO亿千瓦，可以大量增加太阳能发电的比例，减少煤的用量，减少环境污染。本实用新型促成汽车转向太阳能源，这是人们想得到的也是完全能够实现的。氢燃料电池汽车不经济，太阳能压縮空气加上少量的氢和水作动力最经济。本实用新型适用于光热转换，也适用于光电转换，尤其以光热转换性能最佳。(1)光电转换时，去掉封装玻璃，将现在没有跟踪的使用方法，变成有跟踪阳光的方法。多晶硅电池去掉封装玻璃以后，厚度仅为0.8毫米，重量很轻，用很小的驱动功率就能跟踪太阳光，能增加阳光有效接收面积30%左右，增加了有效时间，效率相应得到提高，这是一种补充办法，条件是在目式转化室中进行。(2)光热转换方法是重点首先是在目式转化室中，利用聚光镜使水汽化，蒸气推动活塞做功，同时得到热水。在密封的转化室中进行，避免了风吹带走了热量，其转换效率可达78%。第二步是蒸气推动气压式发动机做功，将空气压縮储存起来，在这过程中没有发生化学变化，压缩空气以桶计价，象汽油一样，成为可移动的能源，使用方便。转换效率可达50%。第三步是以压縮空气为主，少量的氢燃料为辅。利用气压式发动机做功，其转换效率可达80%，如果用此方法带动发电机发电，效率可达50%，这是一组增能系统。压縮空气的成分氧占20.95%，氮占78%，氩占0.93%，二氧化碳占0.03%，少量的氢气进入燃烧室，与空气中21%的氧气燃烧，采用超氧燃烧的方法，比例为1:28以上，温度很高，可达150(TC以上，将空气中78%的氮气加热膨胀，同时喷入少量的水参与汽化。这时的气压本身就很高，得到双高双重气压。即本身气压加上新增气压。气压成份为氮气和水蒸气，推动气压式发动机做功。可以发电，可以开汽车。本实用新型同时解决了两大难题，既可储能，又提高了转换效率，更重要的找到了太阳能汽车能源和汽车发动机。本实用新型用于发电时，每千瓦的投资成本约在8千元左右，低于风电、核电和水电、每度电的成本低于火电。煤在涨价，煤占火电成本的60—70%，脱硫装置的使用，火电成本增加很多，与此同时，解决二氧化碳排放回收，需要付出高昂的代价，火电成本会逐年增加。利用低谷电驱动压縮机，把空气压缩成高压储存在密封罐中，在用电高峰时压縮空气带动汽轮发电机发电。以色列、卢森堡、法国、俄罗斯都在使用，工作可靠，利用率达86%，但是压缩空气中21%的氧气浪费掉了。本实用新型与他们不同的地方，是直接将太阳能，转变成压縮空气储存起来，使用时，充分利用压縮空气中的氧气与氢燃烧来增加压力去驱动发动机做功。这样增能系统，延长了压縮空气的使用时间，得到更大的功率。权利要求1、一种目式太阳能发电装置，它主要包括目式转化室和设在目式转化室内的基座，其特征在于目式转化室内设有接收器和与接收器相连的聚光镜组，聚光镜组与基座通过跟踪转动装置相连，聚光镜组设有导热管。2、根据权利要求1所述的一种目式太阳能发电装置，其特征在于聚光镜组由3—28片聚光镜排列而成，聚光镜组的周围设有黑体吸收膜。3、根据权利要求1所述的一种目式太阳能发电装置，其特征在于跟踪转动装置由平行齿轮组和垂直齿轮组连接而成，平行齿轮组设置在基座上，垂直齿轮组由一大齿轮和与大齿轮相配合的小齿轮连接而成，垂直齿轮组与聚光镜组相连。4、根据权利要求1所述的一种目式太阳能发电装置，其特征在于基座上设有电动机，电动机与跟踪转动装置相连。5.根据权利要求1所述的一种目式太阳能发电装置，其特征在于:聚光镜组设有除尘器。专利摘要本实用新型涉及一种目式太阳能发电装置，其特征在于目式转化室内设有接收器和与接收器相连的聚光镜组，聚光镜组与基座通过跟踪转动装置相连，聚光镜组设有导热管。使用时，本实用新型安装在目式转化室内，增加了设备运行的可靠性和安全性，提高设备的自动化能力，可极大的降低成本。还可以防风、雨、雪、霜、冻、低温、冰雹、雷电、沙尘暴、灰尘、飞鸟、虫害等的作用，使设备始终保持有效工作状态。同时转换率高，供电也比较稳定。文档编号H02N6/00GK201327215SQ20082015445公开日2009年10月14日申请日期2008年10月24日优先权日2008年10月24日发明者王光华申请人:上海天腾科工贸有限公司