[发明专利]一种伞梯高空太阳能发电系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种伞梯高空太阳能发电系统，包括：与地面成一定角度的缆绳和设置于缆绳上的若干太阳能发电单元；所述太阳能发电单元包括自下而上设置的固定于缆绳上伞头装置、顶部中心套于缆绳上的伞体以及套于缆绳上并与伞体的顶部中心连接的伞尾装置，所述伞头装置通过伞绳与所述伞体的边缘连接；所述伞体表面设有薄膜太阳能；所述伞尾装置用于控制改变所述伞体受太阳辐照的辐照面积。本发明还公开了上述系统的控制方法。与现有技术比较，本发明基本不占用地面空间，受天气影响较小，同时阳光辐照强度更大，能量转换率更高；同时本发明实现了与现行电网的匹配，提高对高空太阳能发电的有效利用率。本发明结构简单，控制方法简单有效，灵活性高。

技术领域

本发明涉及高空太阳能发电领域，具体涉及一种伞梯高空太阳能发电系统及其控制方法。

背景技术

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。

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。

现行电网根据用电的高峰不同，对各个电站发电并网的功率要求也是变化的。另外，由于现有的高空太阳能发电系统多采用贴覆于飞艇上或飞机表面的方式，因此其阳光照射面积固定，发电的功率也就只能根据当时太阳辐照强度改变，难以根据实际需要调节辐照面积，灵活性差，难以与现行电网匹配，这就导致太阳能发电的电能难以并网使用，反而导致了很大的资源浪费。

发明内容

为克服现有的技术缺陷，本发明提供了一种结构简单且可根据电网实际需要进行调节的伞梯高空太阳能发电系统及其控制方法。

为实现本发明的目的，采用以下技术方案予以实现：

一种伞梯高空太阳能发电系统，包括：与地面成一定角度的缆绳和设置于缆绳上的若干太阳能发电单元；所述太阳能发电单元包括自下而上设置的固定于缆绳上伞头装置、顶部中心套于缆绳上的伞体以及套于缆绳上并与伞体的顶部中心连接的伞尾装置，所述伞头装置通过伞绳与所述伞体的边缘连接；所述伞体表面设有薄膜太阳能；所述伞尾装置用于控制改变所述伞体受太阳辐照的辐照面积。

本发明提供了一种伞梯高空太阳能发电系统，在现有高空伞梯的基础上，本发明将薄膜太阳能设置于各高空伞的伞体表面得到太阳能发电单元，并通过缆绳将其升入高空进行太阳能采集发电，避免了受到天气等因素影响，且整个发电系统设置于高空中，基本不占用地面空间，同时阳光辐照强度更大，能量转换率更高。另外，本发明还设置有伞尾装置调节伞体的太阳能辐照面积，在实际发电过程中，系统可根据电网需求以及当时的阳光辐照强度等因素计算出各个太阳能发电单元伞体的辐照面积，然后控制各太阳能发电单元的伞尾装置作业。

进一步地，所述伞体由若干相互独立的伞面组成，所述伞面分别与伞尾装置连接，所述伞尾装置分别控制所述伞面做圆周运动。本方案将伞体分为若干独立的伞面，在实际控制过程中，伞尾装置可分别控制各个伞面的旋转以改变伞体的辐照面积。其中，各伞面的面积可以相同，也可以不同，具体根据实际需要来确定。本方案中，伞体的最小辐照面积则为其中一个伞面的面积。

进一步地，所述伞尾装置为可沿所述缆绳上下运动的驱动器。本方案通过控制驱动器向上或向下运动来增大或减小伞体的受风面积，也就是伞体受太阳辐照的辐照面积。本方案中，伞体的最小辐照面积可以近似为0。