独立发电小站的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种独立发电小站，包括主架体、与主架体的顶部相结合的顶棚、与顶棚的顶部相结合并且贯穿顶棚的烟囱、设于烟囱底部下方的涡轮发电机组、设于涡轮发电机组下方的隔热层以及多块蓄电池，顶棚的上表面铺设了至少一块太阳能光伏电池板和至少一块集热板，隔热层的边缘与主架体的侧壁之间留有空隙，涡轮发电机组和太阳能光伏电池板与蓄电池相连；本发明的独立发电小站原理可靠、结构简单、易于施工、运行管理方便、能够不依赖于电网而独立利用可再生资源发电并且冬暖夏凉，因此特别适合在电网没有铺设的偏远地区使用。
【专利说明】独立发电小站
【技术领域】
[0001] 本发明属于发电领域，涉及一种独立发电小站。
【背景技术】
[0002] 在诸如边疆地区、南北极、大草原、隔绝的海岛、山顶或者沙漠等偏远地区，因为居 住环境较恶劣并且城市电网难以普及架设，导致这些地区的居民无法使用电器设备来便利 自己的生活。而这些地区的太阳能、风能等可再生资源往往又非常丰富，因此，在这些地区 利用可再生资源来发电成为人们关注的焦点。
【发明内容】
[0003] 本发明为了解决偏远地区电网难以普及的问题，目的在于提供一种能够利用可再 生资源进行发电并且使用舒适度高的独立发电小站。
[0004] 为达到上述目的，本发明的解决方案是：
[0005] -种独立发电小站，包括：主架体、与主架体的顶部相结合的顶棚、与顶棚的顶部 相结合并且贯穿顶棚的烟囱、设于烟囱底部下方的涡轮发电机组、设于涡轮发电机组下方 的隔热层、多块蓄电池和多个负载接口，顶棚的上表面铺设了至少一块太阳能光伏电池板 和至少一块集热板，隔热层的边缘与主架体的侧面之间留有空隙，涡轮发电机组和太阳能 光伏电池板与蓄电池或负载接口相连，蓄电池与负载接口相连。涡轮发电机组和太阳能光 伏电池板通过负载接口与负载连接。
[0006] 上述的太阳能光伏电池板和集热板在顶棚的上表面呈相间排列。上述集热板采用 含有镀膜层的透光玻璃制成，镀膜层镀有集热介质。上述的主架体还设有卷帘。
[0007] 涡轮发电机组和太阳能光伏电池板通过负载接口与负载连接。上述烟囱的底部设 有用于开启或关闭烟囱的烟道的开关部。
[0008] 由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
[0009] 首先，本发明的独立发电小站具有多块太阳能光伏电池板和多块集热板，太阳能 光伏电池板能够将太阳光的辐射能转变为电能；集热板在白天、夜晚、晴天或阴雨天均能吸 收太阳光的直射或散射辐射，进而加热集热腔内的空气并产生气流，气流推动涡轮发电机 组的涡轮进行发电，因此，该独立发电小站能够将太阳能光伏发电和太阳能热风发电相结 合，不仅不依赖于电网而独立运行，又能有效保证电能的持续稳定供给，便于使用者使用负 载接口为各种负载充电。
[0010] 其次，主架体具有将其分为集热腔和空间的隔热层，隔热层的边缘与主架体的侧 面之间留有空隙；夏季发电时，烟囱的烟道开启，烟囱效应使集热腔内产生强烈的空气上升 流动，空气流动产生的吸力使空间的空气经由空隙被吸入集热腔，从而实现空间自然降温； 另外，隔热层能够阻挡太阳光直接加热空间内的空气，从而达到"夏凉"的效果；冬季发电 时，烟囱的烟道关闭，外界的冷空气不能通过烟囱进入集热腔，并且集热板产生的温室效应 也能使集热腔内温度升高，集热腔内的热空气经由空隙进入空间并与该空间内的冷空气进 行热交换，从而使空间的温度升高，达到"冬暖"的效果，所以本发明的独立发电小站在发电 的同时还具有自我调节温度的功能，提高了空间活动的舒适度。
[0011] 总之，本发明的独立发电小站原理可靠、结构简单、易于施工、运行管理方便、能够 不依赖于电网而独立利用可再生资源发电并且冬暖夏凉，因此特别适合在电网没有铺设的 偏远地区使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为本发明实施例中的独立发电小站的结构示意图。
[0013] 图2为本发明实施例中的气流流动路径的示意图。
[0014] 附图标记：
[0015] 主架体1、隔热层2、顶棚支架3、顶棚外设4、烟囱5、涡轮发电机组6、空间7、集热 腔8和空隙9。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
[0017] 实施例
[0018] 本实施例提供了一种在城市电网难以架设的偏远地区利用可再生能源进行发电 的独立发电小站。如图1所示，该独立发电小站包括主架体1、顶棚、隔热层2、烟囱5、蓄电 池组和涡轮发电机组6。图1中公知的部分及其连接方式未画出。
[0019] 主架体1整体上为长方体结构，该结构的四个侧面均为用于承重的侧墙。侧墙的 高度为2?4米。
[0020] 顶棚整体架设在主架体1的顶部并且与主架体1的顶部相结合，包括顶棚支架3 和顶棚外设4。顶棚支架3外形为三角锥。顶棚外设4铺设在顶棚支架3的上表面上。顶 棚外设4主要由多块太阳能光伏电池板和多块集热板组成。这些太阳能光伏电池板和集热 板在顶棚支架3的上表面上呈相间排列。太阳能光伏电池板用于将照射于其上的太阳光辐 射能转变为电能。集热板采用含有镀膜层的透光玻璃制成，允许光线的透过。镀膜层上镀 有集热介质。
[0021] 烟囱5设在顶棚的上方，与顶棚支架3的上表面相结合并且贯穿该顶棚支架3。烟 囱5的底部设有用于开启或关闭该烟囱5的烟道的开关部，使烟囱5的烟道成为可开闭式 的结构。开关部在图1中并未显示。开关部在夏季时开启，使烟囱5的烟道打开，在冬季时 关闭，使烟囱5的烟道关闭。开关部优选为活动挡片。
[0022] 涡轮发电机组6设于烟囱5底部下方。隔热层2设于涡轮发电机组6的下方，隔 热层2的长度小于主架体1的相对向两个侧壁的间距，从而隔热层2的边缘与主架体1的 侧壁之间留有一定空隙9。顶棚、主架体1和隔热层2共同围成了集热腔8。烟囱5底部的 烟道与集热腔8相通。位于隔热层2下方的空间7为用于工作或生活的使用区。设置隔热 层2的目的在于夏季时防止太阳光直接加热空间7内的空气并且减少集热腔8和空间7之 间的换热。防止太阳光直接加热空间7内的空气的目的一方面在于将太阳光的能量尽可能 多地截留在集热腔8内，使其内温度保持在较高的水平，易于产生较强的气流，使得气流中 更多的动能转换为涡轮发电机组6的涡轮的机械能，有利于增加发电量，另一方面则避免 空间7被太阳光直接加热而造成的温度升高，提高人活动的舒适度。减少集热腔8和空间 7之间的换热的目的一方面在于减少热损失以提高集热腔8内的温度；另一方面，换热的减 少可以降低空间7内的温度，提高空间7的舒适度。因为集热板可吸收太阳光的直射或散 射辐射，使得集热腔8内的空气始终被加热，因此涡轮发电机组6在白天、夜晚、阴雨天或晴 天都可正常进行发电。
[0023] 蓄电池组由多个蓄电池组成。太阳能光伏电池板和涡轮发电机组通过电线并联连 接在蓄电池上。根据具体使用需要，独立发电小站还可以增设负载接口，负载接口通过电线 分别与太阳能光伏电池板和涡轮发电机组相连，也与蓄电池电连接，以便为包括照明灯、手 机、电脑、电视、电动车等在内的中小型家用电器供电或充电。
[0024] 太阳能光伏发电的原理是：太阳能光伏电池板在接收太阳光的直接照射后，将太 阳光的辐射能转变为电能，产生的电能储存在蓄电池中或者通过负载接口为负载供电。
[0025] 太阳能热风发电的原理是：当烟囱5的烟道被开启时，太阳光透过透明的集热板 加热集热腔8内的空气，使其密度减小，由于烟囱5内"烟囱作用"的影响，热空气在烟囱5 上升形成上升气流，上升气流推动安装在烟@ 5底部的涡轮发电机组6发电，产生的电能储 存在蓄电池中或者通过负载接口为负载供电。
[0026] 独立发电小站在夏天发电时还能使空间7的温度自然降低，达到"夏凉"的效果， 从而提高空间7的舒适度，其原理如下 ：
[0027] 如图2所示，在夏季时，烟@ 5的烟道开启，太阳光加热集热腔8内的空气，使其在 烟囱5上升形成上升气流。由于上升气流产生的吸力作用，环境中的空气可以透过隔热层2 的边缘与主架体1的侧壁之间的空隙9源源不断地流入集热腔8中，从而在空间7产生了 较强的空气对流，使空间7自然降温，产生了"夏凉"的效果。
[0028] 独立发电小站在冬天发电时还能使得空间7的温度自然升高，达到了"冬暖"的效 果，其原理如下：
[0029] 在冬季时烟囱5的烟道关闭，太阳光加热集热腔8内的空气使其温度升高时，集热 腔8内的空气通过隔热层2的边缘与主架体1的侧壁之间的空隙9流入空间7中，与空间 7内的空气进行热交换，使得空间7内的温度上升，从而达到"冬暖"的效果。
[0030] 根据具体情况，主架体1还可以这样设置：相对的两个侧面设置为用于承重的侧 墙，另外两个侧面设置为用于安装卷帘的镂空结构。这样，在夏季时，卷帘可以朝上卷起，增 加集热腔8中空气的供给量，使集热腔8内的空气流动更加强烈，增加发电量，同时也使空 间7内的空气流动更加强烈，使得空间7更加凉爽；在冬季时，卷帘可以放下，同样起到使集 热腔8和空间7形成温室的作用。
[0031] 总之，本实施例中的独立发电小站在夏季可同时利用太阳能光伏发电和太阳能热 风发电产生电能，同时使得空间的温度自然降低，在冬季只利用太阳能光伏发电产生电能， 同时使得空间的温度自然升高，其原理可靠、结构简单、易于施工、运行管理方便、能够不依 赖于电网而独立利用可再生资源发电并且冬暖夏凉，因此特别适合在电网没有铺设的偏远 地区使用。如，其可以作为服务站建在偏远地区的路边，为来往行人提供充电服务和住宿服 务，提高其生活的便利性和住宿的舒适度；也可以作为蒙古包建在草原地区，为牧民提供电 源，方便其使用家用电器，提高其生活的质量；还可以作为南北极的临时科考站、户外停车 站、候车站、路边商铺等使用。
[0032] 上述的对实施例的描述是为便于该【技术领域】的普通技术人员能理解和使用本发 明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的 一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例， 本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发 明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种独立发电小站，包括：主架体、与所述主架体的顶部相结合的顶棚和多个负载 接口，其特征在于：还包括：与所述顶棚的顶部相结合并且贯穿所述顶棚的烟囱、设于所述 烟囱底部下方的涡轮发电机组以及多块蓄电池，所述顶棚的上表面铺设了至少一块太阳能 光伏电池板和至少一块集热板，所述涡轮发电机组和所述太阳能光伏电池板与所述蓄电池 或所述负载接口相连。
2. 根据权利要求1所述的独立发电小站，其特征在于：还包括：设于所述涡轮发电机组 下方的隔热层，所述隔热层的边缘与所述主架体的侧面之间留有空隙。
3. 根据权利要求1所述的独立发电小站，其特征在于：所述太阳能光伏电池板和所述 集热板在所述顶棚的上表面呈相间排列。
4. 根据权利要求1所述的独立发电小站，其特征在于：所述集热板采用含有镀膜层的 透光玻璃制成，所述镀膜层镀有集热介质。
5. 根据权利要求1所述的独立发电小站，其特征在于：所述主架体还设有卷帘。
6. 根据权利要求1所述的独立发电小站，其特征在于：所述烟囱的底部设有用于开启 或关闭所述烟囱的烟道的开关部。
【文档编号】H02S10/20GK104113269SQ201410283612
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】高军, 侯玉梅 申请人:同济大学