一种天空太阳能发电装置制造方法
【专利摘要】一种天空太阳能发电装置，众多的太阳能电池组成太阳能电池阵列，安装在纵横支架上，并安装蓄电池组、输配电缆、电缆绞车，缆绳、缆绳绞车，地面或船上有电能接收系统和栓挂装置。至少一个系留气球或飞艇艇身安装固定装置并连接活动支架，活动支架连接纵横支架，以此连接太阳能电池阵列，并飘浮、行进在空中发电，通过电缆向地面或船上电能接收系统或蓄电池供电。本实用新型能够避免土地、天气对太阳能利用的影响，提高太阳能电池发电效率50%以上，能够实现大规模发电，还可以在城市、海面、江面、湖面、海岛等无土地的地方使用，还具有遮阳、遮雨、照明、运输等多种功能。
【专利说明】一种天空太阳能发电装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于一种太阳能发电装置，尤其是一种天空太阳能发电装置。
【背景技术】
[0002]太阳能是一种清洁能源，发电方法一般都是在地面上建立太阳能发电站。由于地面上需要占用耕地和山林，城市土地受限，空气洁净度差，用电量大的城市、特别是东部地区适合建立太阳能发电站的土地非常有限，而海面、湖面、江面以及海岛等空域宽阔的地方却无法利用太阳能，加之我国东部地区夏季多雨、多云，因此这些地方太阳能的发电利用明显低于西部地区。地面发电每天平均有效利用时间只有5—6个小时，并且地面发电站的太阳能电池阵列很多是固定的，调整方向、追踪太阳很困难，无法保证太阳直射时间。
[0003]浮空器包括飞艇、系留气球，是靠氦气或氢气充气，能够长时间停留在空中，并可以随意升降或飞行。天空空气洁净，太阳辐照度比地面平均高30%，如果将太阳能电池特别是薄膜太阳能电池组成阵列，安装到飞艇和系留气球上，利用它们的浮力升到高空，这样每天都可以发出10几个小时的电来，并且可以升降不同高度，甚至升到平流层，像飞毯一样飞来飞去，上升或者下降，从而不再受地面建筑、土地、地域、阴天、雨雪天的限制，发电量比地面发电至少多一倍以上。例如我国太阳日辐射量最高的青藏高原西部为6.4Kffh/ m2，而浙江、上海等地只有3.2-3.8Kffh/ m%基本相差一半，如果利用本实用新型将太阳能电池升到云层之上，那么这些地区所能利用的太阳日辐射量要远远高于青藏高原西部。
[0004]在国外有太阳能飞艇和太阳能飞机，在飞艇上或飞机机顶和两翼覆盖薄膜太阳能电池，靠太阳能供电飞翔，但不是专用的太阳能发电设备，发电只能供自身使用。以色列正在研制一种太阳能发电气球，是在气球上部铺上薄膜太阳能电池阵列，但是其电池阵列面积只有气球顶部大小，发电量较低。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的就是设计一种利用太阳能在空中发电的装置，用飞艇和系留气球，将太阳能电池阵列上升到离地面数百米甚至上万米洁净的天空，没有任何遮挡地发电。并且可以随意设计、调整电池阵列的大小、角度、高度，以增加发电时间和发电量，从而避开土地、地域、阴雨天的限制，解决我国东部地区太阳能发电利用率低的问题。此外还能像飞毯一样飞来飞去，随处发电，并为人们遮阳、遮雨、照明、运送货物等。
[0006]本实用新型的技术方案是:一种天空太阳能发电装置，包括太阳能电池阵列、纵横支架、蓄电池组、输配电缆、电缆绞车、地面或水面上电能接收系统、缆绳、缆绳绞车、栓挂装置、飞艇、固定装置、活动支架、吊挂装置、系留气球、螺旋桨及电动机、风力发电装置、轮船。
[0007]众多的太阳能电池特别是薄膜太阳能电池组成阵列，安装在纵横支架上，太阳能电池阵列可以做成凹面型或凸面型或凹凸起伏型或倾斜型，可以调整角度，以增加太阳能直射时间，太阳能电池背板要结实、轻便，能够抗湍流、抗恶劣天气。纵横支架包括梁式支架、衍架、拱架、凹形支架等，也包括其它形式的固定、支撑装置，很长、很结实，用以长距离、稳固地支撑、固定、调整太阳能电池阵列，拱架、凹形支架是用以配合凸面型或凹面型太阳能电池阵列。在纵横支架上安装蓄电池组，由太阳能电池阵列充电，蓄电池组还包括控制器、逆变器以及其它配套设备，用以收集、转换、输出电能，临时存储电能，以及为飞艇、照明等提供和控制电能。在纵横支架上靠近蓄电池组处安装输配电缆和电缆绞车，输配电缆卷在电缆绞车上，并通过电缆绞车收起、放下，输配电缆顶端从绞车中心穿过与蓄电池组连接，输配电缆底端有插头，插头有保护装置，输配电缆与地面的至少一个电能接收系统或变电站活动连接。至少一个飞艇或系留气球在太阳能电池阵列的下方或上方或旁边连接太阳能电池阵列，依靠纵横支架，包括梁式支架、衍架或拱架、活动支架等连接装置和方式连接。飞艇艇身上安装至少一个固定装置，固定装置包括半圆形或圆形或弧形，固定装置套在并固定连接在飞艇上，可通过粘接的方式或其它方式连接飞艇表面，也可以安放在飞艇艇身下面。至少一个活动支架一端连接固定装置，另一端连接纵横支架，起到支撑、调整太阳能电池阵列作用，活动支架也可以采用其它的连接方式(包括直接连接方式)连接硬式飞艇艇身。在纵横支架或飞艇的下方连接吊舱或吊挂装置，用于装人、吊挂货物、吊挂蓄电池及控制系统等。在纵横支架上或飞艇上安装至少一个缆绳绞车系统，包括缆绳和绞车，绞车也包括卷扬机，优选3— 8个缆绳绞车系统，并通过缆绳连接地面，缆绳下端有栓挂装置，地面上有相对应的栓挂装置，包括其它类型的连接装置，相互活动连接在一起，用以稳定、下拉所述的天空太阳能发电设备，飞艇、纵横支架上的绞车都可以收放缆绳，通过缆绳收放还可调节太阳能电池阵列的角度、高度，缆绳可以采用芳纶纤维等轻质、高强度材料。也可以在地面上安装绞车，缆绳上端连接到飞艇或梁式支架上。
[0008]至少一个系留气球或飞艇可以通过缆绳在太阳能电池阵列的上方吊挂纵横支架或活动支架，从而吊挂起太阳能电池阵列，系留气球可以单独使用，也可以配合飞艇使用。
[0009]可在纵横支架的电缆绞车旁设置电缆仓以及绞盘，用于放置、盘卷输配电缆；在缆绳绞车旁设置缆绳仓以及绞盘，用于放置、盘卷缆绳，在电缆仓和缆绳仓里可采用前后双绞盘或多绞盘方式和双绞车方式收放电缆和缆绳。
[0010]可在纵横支架的端头、活动支架或飞艇上加装风力发电装置，包括发电机、叶轮，发出的电输入蓄电池组中，通过输配电缆输入地面或发电船的电能接收系统中。
[0011]在飞艇或地面有控制系统对飞艇、太阳能电池阵列、蓄电池组、供电等进行自动、人工或遥控控制；飞艇有人工或自动或遥控驾驶系统，充放气系统等。
[0012]飞艇优选硬式飞艇。飞艇或系留气球上部可安装薄膜太阳能电池，为其自身或蓄电池供电。可以用太阳能集热热能为飞艇提供动力源。飞艇飞行时可使用电池阵列或蓄电池中的电能，带动电动机和螺旋桨旋转。停留时则不需要启动电动机，只靠飞艇自身悬浮。
[0013]可以不使用飞艇只使用系留气球，甚至也不使用系留气球，而在系留气球上或纵横支架上安装至少一套螺旋桨和电动机，由太阳能电池阵列或蓄电池组提供电能，螺旋桨可以调整角度，像直升机或“鱼鹰直升机”一样，带动天空太阳能发电装置升降、悬浮和行进。也可以采用利用热能的电动机。
[0014]在江、河、湖、海、沼泽等水面上，将至少一个轮船或类似船体的平台停泊或航行。轮船或平台上安装蓄电池组、电能接收系统、缆绳栓挂装置等，缆绳、电缆向上连接绞车，太阳能电池阵列由缆绳栓挂轮船上方，太阳能电池阵列发出的电能，通过输配电缆，进入到船上的蓄电池组或电能接收系统中，通过输配电缆为岸上的城乡供电。可以在轮船上安装大容量蓄电池阵列，成为专门的发电船，可固定在城市、海岛附近的水域，为城市、海岛供电，也可以航行，例如从青岛航行到上海，为上海供电。
[0015]在太阳能电池阵列、纵横支架、蓄电池组、输配电缆、飞艇、系留气球、缆绳上安装至少一个警示灯和防雷装置，以免飞机碰撞和雷击。
[0016]太阳能电池背板、阵列、纵横支架、梁式支架、衍架或拱架、活动支架、固定装置、吊挂装置等为轻型、硬质、耐候材料如铝合金、钛合金、玻璃钢、碳纤维等材料。活动支架可以制作成液压或油压升降方式，可以任意升降高度，据此调整太阳能电池阵列的角度。
[0017]太阳能电池阵列可采用折叠、分拆等方式，便于收拢。太阳能电池阵列可以倾斜一定角度，通过缆绳、飞艇可以自动调整方向，保证电池阵列始终正对着太阳，太阳直射时间得到延长。每块太阳能电池阵列下方可单独安装调整机构，由控制系统控制、调整角度，增加太阳直射时间，避免强湍流破坏。在太阳能电池阵列上方安装集水、排水系统，将雨水分流到周边。
[0018]可在不同地区、城市建立地面电能接收系统或电能接收基站或变电站，当上海有雨时，将本实用新型天空太阳能发电设备飞驶到无云、无雨的北京或昆明上空继续为当地的电能接收系统或接收基站或变电站供电。
[0019]如果遇到狂风、雨雪天、阴天则将缆绳松开，在本实用新型飞艇的运送下，像飞毯一样上升到云层之上，甚至平流层之上，继续接受阳光发电，可用自带的蓄电池储存，雨过天晴、狂风过后，再降下来，向地面蓄电池或变电站供电。
[0020]可以在飞行中运输货物或人员，甚至还可以用于侦察、勘探、信号传输等。
[0021]本实用新型可以飞到海洋、湖面、江面、沼泽、沙漠、公园等上空发电，通过电缆向陆地、地面供电。
[0022]可以在航行的轮船上方安装本实用新型，通过缆绳连接轮船，为轮船航行供电。
[0023]可将本实用新型设计成比体育场或广场略大，安放在体育场或广场的上方，雨天用于遮雨，阳光强烈用于遮阳，如果在梁式支架下方安装一些强光灯，晚上还可以用于照明。
[0024]甚至可以制作比整个城市略大，或很多个本实用新型集合到一起，联组使用，为整个城市遮阳、遮雨、照明，夏天还可以节省大量空调、电扇、照明费用。可在纵横支架下方安装滑动装置，吊挂空中运输车，来回运送人或物。
[0025]本实用新型的优点是:可以自由飘浮、飞行在空中，能够避免土地、天气对太阳能利用的影响，提高太阳能电池发电效率50%以上，能够大规模发电，还可以在城市、海面、江面、湖面、海岛等无土地的地方使用，还具有遮阳、遮雨、照明、运输等多种功能。某地区发生大的自然灾害地区时，如果大面积停电，就可以利用本实用新型飞过去临时供电。
[0026]【具体实施方式】:
[0027]【专利附图】
【附图说明】。
[0028]图1为本实用新型及实施例1的结构示意图。
[0029]图2为实施例2的结构示意图。
[0030]图3为实施例3的结构示意图。
[0031]本实用新型及实施例1:
[0032]如图1所示:[0033]一种天空太阳能发电装置，包括太阳能电池阵列(1)、纵横支架(2)、蓄电池组
(3)、输配电缆(4)、电缆绞车(5)、电能接收系统(6)、缆绳(7)、缆绳绞车(8)、栓挂装置
(9)、飞艇(10)、固定装置(11)、活动支架(12)、吊挂装置(13)、系留气球(14)、螺旋桨及电动机(15)、风力发电装置(16)、船体(17)。
[0034]将众多薄膜太阳能电池组成长330米，宽330米，10万平方米的太阳能电池阵列(1)，装机容量约100丽。太阳能电池阵列的背板、托架都要用铝合金材料或纤维材料如碳纤维、玻璃纤维等轻型、耐候、硬质材料。太阳能电池阵列(1)安装在多个纵横支架(2)上，所述的纵横支架(2)像大梁一样相互连接，也可以活动连接，支撑起整个太阳能电池阵列(1)及其附属设施，在纵横支架(2)中间区域安装蓄电池组(3)以及配套的控制器、逆变器等，并在靠近蓄电池组(3)处安装电缆绞车(5)，输配电缆(4)卷在电缆绞车(5)上，过长的电缆放在电缆仓里，由绞盘盘起，输配电缆(4)顶端与蓄电池组(3)连接，底端有插头，与地面的至少一个电能接收系统(6)活动连接，2个飞艇(10)艇身安装固定装置(11)并连接活动支架(12)，所述的固定装置(11)，即是能够稳固的连接在飞艇艇身上的装置，最好采用环抱的方式，呈圆形或半圆形环抱在艇身上，不挤压艇身，如用纤维材料粘贴在艇身上，也可以采用其它连接方式。可以升降、调整角度的活动支架(12)连接纵横支架(2)，在纵横支架(2 )上或飞艇(10 )上安装4一 5个缆绳绞车系统(8 )，缆绳(7 )下端与地面上相对应的栓挂装置(9)活动连接，在纵横支架(2)或飞艇(10)的下方连接吊挂装置(13)，可以吊挂人员、货物，也可以吊挂蓄电池组，增加蓄电量，比如在飞行时发出的电能，就可以储存在这些蓄电池组(3)里面，到有电能接收系统(6)的地方后，通过电缆(4)输出。在太阳能电池阵列(1)、纵横支架(2)、蓄电池组(3)、输配电缆(4)、飞艇(10)、系留气球(14)、缆绳(7)上安装警示灯和防雷装置，以防止飞机碰撞，以及防雷击。
[0035]实施例2:
[0036]在纵横支架(2)上安装一个长500米，宽300米的太阳能电池阵列(1)和蓄电池组(3 )以及电缆(4 )、电缆绞车(5 )、缆绳(7 )、缆绳绞车(8 )，在纵横支架(2 )上面拴上4一8个系留气球(14)，漂浮在太阳能电池阵列(1)之上。在海面停泊1一4艘轮船(16)，轮船(16)上安装电能接收系统(6)和大容量蓄电池组(3)以及栓挂装置(9)，成为发电船。太阳能电池阵列(1)通过缆绳(7)栓挂在轮船(16)的上方，发出的电能通过输配电缆(4)向轮船(17)上的大容量蓄电池组(3)供电储存，并通过输配电缆(4)向陆地或海岛城乡供电。
[0037]实施例3:
[0038]在纵横支架(2)上安装一个最长处200米，最宽处100米的椭圆形太阳能电池阵列(1)和蓄电池组(3 )以及输配电缆(4 )、电缆绞车(5 )、缆绳(7 )、缆绳绞车(8 )。纵横支架(2 )四角长于太阳能电池阵列(1)，在纵横支架(2)四角各安装一台电动机和螺旋桨，螺旋桨可调整角度，像“鱼鹰运输直升机”那样的可变角度的螺旋桨，使得整个系统悬浮或飞行，上升或下降，太阳能电池方阵或蓄电池组(3)为电动机供电,带动螺旋桨旋转,带动太阳能电池阵列(1)飘浮或飞行在空中发电。在纵横支架前端安装至少一套风力发电装置，包括叶轮、变速箱、发电机、控制器等，与太阳能电池阵列共同发电，增大了发电量，使得能量得到更多利用，在地面或发电船(17)上安装电能接收系统(6)和大容量蓄电池组(3)以及栓挂装置
(9)，太阳能电池阵列(1)和风力发电装置(16)发出的电能通过输配电缆(4)向陆地、发电船或海岛城乡供电。
【权利要求】
1.一种天空太阳能发电装置，包括太阳能电池阵列、纵横支架、蓄电池组、输配电缆、电缆绞车、电能接收系统、缆绳、缆绳绞车、栓挂装置、飞艇、固定装置、活动支架、吊挂装置、系留气球、螺旋桨及电动机、风力发电装置、轮船，其特征是:众多的太阳能电池特别是薄膜太阳能电池组成太阳能电池阵列，安装在纵横支架上，在所述的纵横支架上安装蓄电池组，并在靠近蓄电池组处安装电缆绞车，输配电缆卷在电缆绞车上，输配电缆顶端与蓄电池组连接，底端有插头，与地面或水面上的至少一个电能接收系统活动连接，至少一个飞艇艇身安装固定装置并连接活动支架，活动支架连接纵横支架，在纵横支架上或飞艇上安装至少一个缆绳绞车系统，缆绳下端与地面上相对应的栓挂装置活动连接，在纵横支架或飞艇的下方连接吊挂装置，至少一个系留气球或飞艇通过缆绳在太阳能电池阵列的上方吊挂纵横支架，在太阳能电池阵列、纵横支架、蓄电池组、输配电缆、飞艇、系留气球、缆绳上安装至少一个警示灯和防雷装置。
2.根据权利要求1的一种天空太阳能发电装置，其特征是:在纵横支架上安装电缆仓和缆绳仓，在电缆仓和缆绳仓里分别安装至少一个绞盘和绞车。
3.根据权利要求1的一种天空太阳能发电装置，其特征是:在飞艇或地面有自动、人工或遥控控制系统。
4.根据权利要求1的一种天空太阳能发电装置，其特征是:在系留气球上或纵横支架上安装至少一套螺旋桨和电动机，螺旋桨可以调整角度。
5.根据权利要求1的一种天空太阳能发电装置，其特征是:将至少一个轮船或类似船体的平台停泊或航行在江、河、湖、海、沼泽等水面上，轮船或平台上安装蓄电池组、电能接收系统、缆绳栓挂装置，所述的天空太阳能发电设备由缆绳栓挂在轮船上方，可以在轮船上安装大容量蓄电池阵列，成为专门的发电船。
6.根据权利要求1的一种天空太阳能发电装置，其特征是:纵横支架包括梁式支架、托架、衍架、拱架、凹形架。
7.根据权利要求1的一种天空太阳能发电装置，其特征是:可在纵横支架的端头、活动支架或飞艇上加装至少一套风力发电装置。
8.根据权利要求1的一种天空太阳能发电装置，其特征是:在太阳能电池阵列上方安装集水、排水系统。
【文档编号】H02S10/12GK203482143SQ201320629579
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】陆伟 申请人:陆伟