[实用新型]风光塔式发电装置

说明书

技术领域

本实用新型属于低碳能源技术领域，特指一种将风能和太阳光热能综合利用进行发电的装置。

背景技术

随着经济社会的发展，人类生产活动和日常生活所消耗的能源与日俱增，全球范围内煤炭、石油等化石能源日渐减少，加之常规能源使用过程中所带来的环境污染问题十分严重，能源危机和气候变化的影响已经引起国际社会的高度重视。开发太阳能和风能等低碳能源是实现可持续发展的根本途径。

风能是一种重要的可再生能源，具有清洁、环境效益友好等突出优势。风力发电作为当今世界发展最快，技术最成熟的绿色能源技术，受到世界各国政府和科学家的高度重视并得到了广泛的开发应用，而风力发电机作为实现风能转换为电能的核心部件，从最初的恒速风力发电机到目前广泛应用的变速风力发电机，同样取得了长足的发展。但是，由于目前可以利用的风能资源比较分散，而且存在不稳定、不可控等问题，造成目前风力发电装置建设投资大、成本高，发电效率低，上网电价高，使用维护困难等突出问题。虽然也有学者已经开始在建筑环境中展开风力发电的研究，提出绿色建筑和零能耗建筑的概念，但由于建筑环境中风场情况复杂、紊流加剧，且容易带来噪声和视觉污染等负面影响，在实际实施过程中仍存在很大困难。目前，国内外也有许多学者开始将注意力转移到风电和太阳能发电综合利用的技术研究上来提高新能源的开发利用率，但大多是将风力发电和太阳能光伏发电进行结合，从太阳能光伏电池的原料生产过程来看，也伴随着新的高能耗和高污染的问题。

另外，太阳能热气流发电作为一门新兴学科，是利用太阳热能加热开口系统内的局部空气，使其温度升高、密度降低，在系统内部产生空气流动推动涡轮机发电。但是，小容量太阳能热气流发电系统的能量转换效率不高，而装机容量大的系统其建筑规模也十分庞大。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种风能及太阳光热能综合利用的风光塔式发电装置，通过开发利用建筑环境中的风能和太阳光辐射热能来提高发电过程中的电能转换效率，拓展低碳能源开发利用的技术领域，降低风能及太阳能发电的设备制造和运行成本，推动低碳能源普及应用。

本实用新型的技术方案是，风光塔式发电装置，主要由透明顶盖、吸热材料、空气流道隔板、叶轮、发电机、发电机支架和底座构成，空气流道隔板分隔出的空气流道沿塔式底座圆周分布，从空气流道入口到空气流道出口全程的空气流道截面逐渐减小，实现对空气流道内流动空气的加速作用；吸热材料为长条式絮状体或网栅结构，采取单层排列分布或多层排列分布，设置在透明顶盖下方的空气流道内部，用来吸收透过透明顶盖的太阳光辐射热能，提高空气流道内部的空气温度，增大空气上升的流速；发电机支架安装在空气流道出口上方底座顶端的中心位置，发电机固定在发电机支架上，叶轮通过刚性或柔性的联轴器与发电机连接，透明顶盖通过空气流道隔板固定在底座上，形成塔式结构，空气流道出口处快速流动的气流推动叶轮旋转，通过刚性或柔性联轴器带动发电机工作进行发电。

本实用新型风光塔式发电装置中的空气流道隔板在塔式底座上分隔出涡旋形空气流道，最大限度地减小空气流动阻力，流道数量及具体形状视装置的具体应用环境而定，使其最大限度利用各个方向吹来的风，可以克服不同季节因风向变化造成的不利影响。

本实用新型风光塔式发电装置中透明顶盖采用聚碳酸脂(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等透明有机高分子材料或玻璃等透明无机材料，采取整体式或者拼装式结构设计，根据不同建筑规模和制造成本采取相应的实施方案。

本实用新型风光塔式发电装置中透明顶盖与空气流道隔板沿底座高度方向采取多层叠加的结构，使最顶端汇集的风量大，增加发电量。

本实用新型风光塔式发电装置中空气流道中的吸热材料为条絮状或网栅状结构，例如绿色或黑色塑料条，加工制造和安装使用简便易行，成本低廉，吸热储能性能好；还可以采用缓释材料将热能缓慢释放，起到储能调峰的作用；对于不需要利用太阳光热能的场合，透明顶盖采用不透明的材质如屋面瓦等，节约原材料成本。

本实用新型风光塔式发电装置中底座上表面覆盖有反光材料，例如铝箔、镀银膜等，使太阳光辐射光能够进一步投射到吸热材料上，并能加热空气流道内的空气。

本实用新型风光塔式发电装置中风道的隔板采用桁架结构，桁架外侧设置挡板形成风道，这种结构支撑更加稳固，强度高。

本实用新型风光塔式发电装置中发电机为直流发电机、交流发电机、飞轮蓄电装置或其他通用蓄电池储能装置，视具体工作环境和应用要求进行选型。