專利名稱：懸浮式太陽能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于利用太陽能發(fā)電的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種懸浮式太陽能發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
太陽能作為取之不盡用之不竭的環(huán)保潔凈新能源越來越受到人們的重視，世界各 國都在大力發(fā)展太陽能的研究開發(fā)和利用技術(shù)，由太陽能替代礦物能源生產(chǎn)電能。但目前 的太陽能發(fā)電技術(shù)還存在著許多問題，其中最重要的一個(gè)問題是需要大量土地資源，而目 前我國土地相對(duì)比較緊缺，無法滿足太陽能開發(fā)所需的土地需求，其次是雖然太陽能光伏 電池從制造應(yīng)用技術(shù)方面己趨于成熟，但只能在小型裝置上應(yīng)用，在陰天或雨天不能發(fā)電， 還需考慮解決排水問題，以避免光伏電池的短路，無法實(shí)現(xiàn)發(fā)電的商業(yè)化運(yùn)作和大規(guī)模的 發(fā)展，使太陽能不能有效地緩解目前日趨緊張的電能需求。為了解決上述問題，中國專利號(hào)“200820006674. 2”公開了一種高空太陽能發(fā)電裝 置，其申請(qǐng)日為2008年2月20日，授權(quán)公告日為2009年1月7日，包括光伏電池，其制作一 個(gè)較大面積的盤形氣囊，其內(nèi)充以氦氣或氫氣，使氣囊可懸浮于云層上方的高空，氣囊的上 表面覆貼光伏電池層，光伏電池所產(chǎn)生的電能通過電纜傳送到地面，氣囊的底部由高強(qiáng)度 繩索連接到地面固定。再如，中國專利號(hào)“92101409.0”公開了一種輕于空氣的懸浮平臺(tái)， 其申請(qǐng)日為1992年3月1日，
公開日為1993年9月8日，它是由圓盤形懸浮體、能源系統(tǒng)、 推進(jìn)器和定位系統(tǒng)組成，能源系統(tǒng)是由壓縮空氣儲(chǔ)存室、空氣壓縮機(jī)、空氣壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置 和覆設(shè)于圓盤形懸浮體上表面的太陽能接收器構(gòu)成。但在實(shí)際應(yīng)用中，上述技術(shù)還存在如下不足一、由于只設(shè)置有一個(gè)氣囊，當(dāng)氣囊 損壞出現(xiàn)漏氣的狀況時(shí)，則不能懸浮于空中，存在較大的安全隱患。二、當(dāng)氣囊內(nèi)的壓力損 失時(shí)，對(duì)泄漏的氣室進(jìn)行處理并補(bǔ)充操作不便。三、氣囊的厚度一致，受風(fēng)面積較大，導(dǎo)致風(fēng) 力對(duì)發(fā)電裝置的不良影響較大。四、僅僅只利用了太陽能，其它能源如風(fēng)能等沒有加以利 用，效率較低。五、懸浮氣囊下完全沒有太陽光，影響人們的正常生活。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有高空太陽能發(fā)電裝置存在的上述問題，提供一種 懸浮式太陽能發(fā)電裝置，本實(shí)用新型具有多個(gè)氣室，且對(duì)各個(gè)氣室內(nèi)的壓力都進(jìn)行監(jiān)測(cè)，安 全性極高，還具有透光功能，不會(huì)影響發(fā)電裝置下方的采光，且當(dāng)氣室內(nèi)的壓力發(fā)生變化 時(shí)，易于準(zhǔn)確及時(shí)補(bǔ)充新的氣體，還充分利用了高空中的各種資源，提高了設(shè)備的使用效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種懸浮式太陽能發(fā)電裝置，包括由繩索連接到地面的浮力艙，浮力艙的上表面 設(shè)置有光伏電池板，光伏電池板連接有電能傳送電纜，其特征在于所述浮力艙包括多個(gè)透 光室和多個(gè)充有氦氣的充氣室，光伏電池板設(shè)置在充氣室上表面，透光室上表面設(shè)置有透光層。所述透光室內(nèi)充有氦氣，透光層為玻璃層。所述浮力艙呈圓盤形，且浮力艙的厚度由中心向四周逐漸減小。所述浮力艙沿圓周邊沿設(shè)置有環(huán)狀引水溝，環(huán)狀引水溝連通有匯流排水管道。所述匯流排水管道的兩端分別設(shè)置有發(fā)電機(jī)組。所述充氣室上設(shè)置有現(xiàn)場(chǎng)壓力表和遠(yuǎn)傳電壓力表，遠(yuǎn)傳電壓力表與管理計(jì)算機(jī)連 接。所述透光室和充氣室均由鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)件形成，承載力大，安全。采用本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于一、本實(shí)用新型具有多個(gè)氣室，可以長期懸浮于空中，且對(duì)各個(gè)氣室內(nèi)的壓力都進(jìn) 行監(jiān)測(cè)，安全性極高，還具有透光功能，不會(huì)影響發(fā)電裝置下方的采光，且當(dāng)氣室內(nèi)的壓力 發(fā)生變化時(shí)，易于準(zhǔn)確及時(shí)補(bǔ)充新的氣體，還充分利用了高空中的各種資源，提高了設(shè)備的 使用效率，實(shí)現(xiàn)在城市上空進(jìn)行太陽能發(fā)電，就近使用，并同時(shí)具有多種社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。二、本實(shí)用新型中包括多個(gè)各自封閉的充氣室，每個(gè)充氣室中都充滿足了氦氣，每 個(gè)氣室安裝有一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)壓力表、一個(gè)遠(yuǎn)傳電壓力表，電遠(yuǎn)傳壓力表將各個(gè)氣室壓力情況匯 總到一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中管理，出現(xiàn)氦氣壓力損失時(shí)，工作人員可以對(duì)泄漏的氣室進(jìn)行處 理并及時(shí)補(bǔ)充氦氣，確保懸浮體始終有足夠的浮力以確保安全，即使有一個(gè)或多個(gè)氣室泄 漏也不會(huì)對(duì)整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的懸浮造成較大的影響。三、本實(shí)用新型浮力艙呈圓盤形，且浮力艙的厚度由中心向四周逐漸減小，即用于 充灌氦氣的鋼結(jié)構(gòu)正俯視為圓形，側(cè)視為紡錘形，整個(gè)結(jié)構(gòu)與飛碟外形相似，中間厚，四周 薄，迎風(fēng)面小，不管風(fēng)向如何，浮力艙受風(fēng)面積都最小，從而減小風(fēng)力對(duì)發(fā)電裝置的不良影 響。四、本實(shí)用新型充灌氦氣的浮力艙懸停在城市上空200——300米處，在其頂部敷 蓋了光伏電池板，通過收集太陽能而產(chǎn)生電力，清潔高效。五、本實(shí)用新型中的浮力艙依靠固定在地面的鋼絲繩進(jìn)行系留，防止飄移，使用安全可靠。六、本實(shí)用新型懸停在城市上空200——300米處，如同為城市撐了一把大傘，城市 將不再受烈日之苦，對(duì)城市氣候、氣溫將具有極大的調(diào)節(jié)作用，將大大減少空調(diào)用電力的使 用，可以大大降低城市建筑的建設(shè)費(fèi)用，如大型體育場(chǎng)館將不再需要建設(shè)昂貴的大跨度房 頂，將大大降低對(duì)市政工程建設(shè)項(xiàng)目的排水要求，大大降低市政建設(shè)項(xiàng)目中對(duì)遮陽用途建 筑的投資，交警、建筑工人、出租車司機(jī)等室外作業(yè)人員將不再受烈日的曝曬。七、本實(shí)用新型根據(jù)需要面積可設(shè)置為達(dá)幾百萬平方米，在下雨時(shí)將會(huì)收集到大 量的雨水，因此在浮力艙沿圓周邊沿設(shè)置有環(huán)狀引水溝，環(huán)狀引水溝連通有匯流排水管道， 并且匯流排水管道的兩端分別設(shè)置有發(fā)電機(jī)組，雨水順流而下時(shí)，將會(huì)被導(dǎo)流口收集再匯 總到匯流排水管道，從而直接引到地面，還可利用雨水從200——300米高度垂直接落下的 動(dòng)能進(jìn)行發(fā)電，在沒有降雨的情況下，由于整個(gè)下流管的高度達(dá)200-300米，上下存在較 大溫差，匯流管中將產(chǎn)生極強(qiáng)的上升氣流，可以利用此氣流進(jìn)行發(fā)電，匯流排水管道頂部和 下部的發(fā)電機(jī)組會(huì)被上升氣流推動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，只是其轉(zhuǎn)動(dòng)方向與水力推動(dòng)時(shí)方向相 反而已，因此在有降雨時(shí)，發(fā)電機(jī)組可以利用雨水發(fā)電，沒有降雨時(shí)又可利用上升氣流進(jìn)行發(fā)電。八、雨水帶動(dòng)水力發(fā)電機(jī)發(fā)電后，雨水進(jìn)入自來水廠進(jìn)行凈化處理，再送往城區(qū)各 住戶，經(jīng)過凈化作為城市的生活用水，多余的水進(jìn)入自來水廠旁邊的自然湖泊或人工湖，從 而起到蓄水池的作用，可以減少為自來水廠另建取水水管道的費(fèi)用。九、通過收集雨水為城市使用，大大減少城市水資源的供給量，特別適用于缺水城 市，同時(shí)由于我國大部分城市的排水系統(tǒng)不完善，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因強(qiáng)降雨而產(chǎn)生的內(nèi)澇，如果 將雨水下流管設(shè)置在市區(qū)的湖泊或河流附近，則可極大緩解內(nèi)澇的威脅，使城市不再受暴 雨之害，內(nèi)澇之苦。十、本實(shí)用新型由于可以采用就近發(fā)電，就近使用的方式，減少了損耗，降低了輸 配電的成本，提高了電力利用率。十一、本實(shí)用新型的廣泛應(yīng)用將極大提高我國清潔能源應(yīng)用比例，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)， 不僅可以布置在城市上空，也可自由地布置于任一非農(nóng)業(yè)用地及非空中管制區(qū)的上空，如 工業(yè)開發(fā)區(qū)、港口、大型居民住宅區(qū)、從而可以節(jié)約大量土地，極大地提高土地利用率。十二、本實(shí)用新型制造安裝形式多樣，可在地面整體組裝、充灌氦氣，也可以采用 在地面預(yù)裝，再在空中整體組裝完成，安裝靈活。
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型俯視部分剖面圖圖中標(biāo)記為1、繩索，2、光伏電池板，3、透光室，4、充氣室，5、透光層，6、環(huán)狀引水溝，7、匯流排水管道。
具體實(shí)施方式
一種懸浮式太陽能發(fā)電裝置，包括由繩索1連接到地面的浮力艙，浮力艙的上表 面設(shè)置有光伏電池板2，光伏電池板2連接有電能傳送電纜，浮力艙包括多個(gè)透光室3和多 個(gè)充有氦氣的充氣室4，光伏電池板2設(shè)置在充氣室4上表面，透光室3上表面設(shè)置有透光層5。本實(shí)用新型中，在透光室3內(nèi)充有氦氣，透光層5為玻璃層。浮力艙呈圓盤形，且 浮力艙的厚度由中心向四周逐漸減小。在浮力艙沿圓周邊沿設(shè)置有環(huán)狀引水溝6，環(huán)狀引水 溝6連通有匯流排水管道7。在匯流排水管道7的兩端分別設(shè)置有發(fā)電機(jī)組。在充氣室4上設(shè)置有現(xiàn)場(chǎng)壓力表和遠(yuǎn)傳電壓力表，遠(yuǎn)傳電壓力表與管理機(jī)連接。 并且透光室3和充氣室4均由鋼結(jié)構(gòu)件形成。以下對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明太陽能發(fā)電裝置可建設(shè)在一個(gè)充灌氦氣的鋼結(jié)構(gòu)上，因?yàn)楹獾陌踩浴⒎€(wěn)定性 及能夠產(chǎn)生極大的浮力，鋼結(jié)構(gòu)可以長期安全地懸浮于空中。浮力艙的鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部有眾多的、各自封閉的充氣室4，每個(gè)充氣室4中都充滿了氦 氣。每個(gè)充氣室4安裝有一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)壓力表、一個(gè)遠(yuǎn)傳電壓力表，電遠(yuǎn)傳壓力表將各個(gè)充氣室 壓力情況匯總到一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中管理。出現(xiàn)氦氣壓力損失時(shí)，工作人員可以對(duì)泄漏的 充氣室4進(jìn)行處理并及時(shí)補(bǔ)充氦氣?？纱_保浮力艙始終有足夠的浮力以確保安全，即使有一個(gè)或多個(gè)充氣室4泄漏也不會(huì)對(duì)整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的懸浮造成較大的影響。在設(shè)計(jì)懸浮鋼結(jié)構(gòu) 大小和比例時(shí)，要充分考慮充氣鋼結(jié)構(gòu)的浮力大于浮力艙整體自重約10%以上這個(gè)保障性 條件。浮力艙可懸停在城市上空200——300米處，在其頂部全部敷蓋了光伏電池板，通 過收集太陽能而產(chǎn)生電力。浮力艙依靠固定在地面的鋼絲繩進(jìn)行系留，防止飄移。安裝鋼絲繩的位置在浮力 艙下部靠近邊緣的地方，具體位置根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能確定。充灌氦氣的浮力艙懸停在城市上空200——300米處，如同為城市撐了一把大傘， 城市將不再受烈日之苦，對(duì)城市氣候、氣溫將具有極大的調(diào)節(jié)作用，將大大減少空調(diào)電力的 使用，同時(shí)，可以大大降低城市建筑的建設(shè)費(fèi)用，如大型體育場(chǎng)館將不再需要建設(shè)昂貴的大 跨度房頂，將大大降低對(duì)市政工程建設(shè)項(xiàng)目的排水要求，大大降低市政建設(shè)項(xiàng)目中對(duì)遮陽 用途建筑的投資，交警、建筑工人、出租車司機(jī)等室外作業(yè)人員將不再受烈日的曝曬。浮力艙的面積可以達(dá)幾百萬平方米，在下雨時(shí)將會(huì)收集到大量的雨水，因此，本實(shí) 用新型設(shè)計(jì)了雨水收集裝置及小型發(fā)電裝置。在浮力艙頂部靠近邊緣的地方設(shè)計(jì)了導(dǎo)流 口，雨水在浮力艙頂部順流而下時(shí)，將會(huì)被導(dǎo)流口收集再匯總到匯流排水管道，匯流排水管 道可以位于浮力艙下部中央，直接與地面相聯(lián)，從而直接引到地面，在匯流排水管道上部、 底部各安裝一個(gè)水力發(fā)電機(jī)組，即在匯流排水管道上部安裝一臺(tái)小型機(jī)組，地面的出水口 裝置一臺(tái)功率更大的水力發(fā)電機(jī)組，利用雨水從200——300米高度垂直接落下的動(dòng)能進(jìn)行 發(fā)電。在沒有降雨的情況下，由于整個(gè)下流管的高度達(dá)200-300米，上下存在較大溫 差，匯流排水管道7中將產(chǎn)生極強(qiáng)的上升氣流，可以利用此氣流進(jìn)行發(fā)電，即安裝在匯流排 水管道7頂部和下部的發(fā)電機(jī)組會(huì)被上升氣流推動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，只是其轉(zhuǎn)動(dòng)方向與水 力推動(dòng)時(shí)方向相反而已。這樣，在有降雨時(shí)，發(fā)電機(jī)組可以利用雨水發(fā)電，沒有降雨時(shí)又可 利用上升氣流進(jìn)行發(fā)電。雨水帶動(dòng)水力發(fā)電機(jī)發(fā)電后，雨水進(jìn)入自來水廠進(jìn)行凈化處理，再送往城區(qū)各住 戶，經(jīng)過凈化作為城市的生活用水。多余的水進(jìn)入自來水廠旁邊的自然湖泊或人工湖。這 個(gè)湖泊的大小基本上可以滿足接納大降雨帶來的大水量，在沒有降雨時(shí)，自來水廠又從中 取水，從而起到蓄水池的作用，從而可以減少為自來水廠另建取水水管道的費(fèi)用。通過收集 雨水為城市使用，大大減少城市水資源的供給量，特別適用于缺水城市。同時(shí)，由于我國大部分城市的排水系統(tǒng)不完善，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因強(qiáng)降雨而產(chǎn)生的內(nèi) 澇，如果將雨水下流管設(shè)置在市區(qū)的湖泊或河流附近，則可極大緩解內(nèi)澇的威脅，使城市不 再受暴雨之害，內(nèi)澇之苦。考慮到城市白天陽光照明的需要，本實(shí)用新型設(shè)置有采光室，即每個(gè)獨(dú)立氣室不 是緊密排列的，而是每個(gè)氣室與其它氣室保留有四道縫隙，每個(gè)縫隙的寬度約為1——2米。 縫隙上部用透明玻璃封閉以保證雨點(diǎn)水可以向下流淌和收集，但太陽光可以從中通過。縫 隙下部也用透明玻璃封閉，其中同樣充灌氦氣做成一個(gè)透明氣室。由于采用就近發(fā)電，就近使用的方式，減少了損耗，降低了輸配電的成本，提高了 電力利用率。本實(shí)用新型的廣泛應(yīng)用將極大提高我國清潔能源應(yīng)用比例，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。懸空6式太陽能發(fā)電裝置不僅可以布置在城市上空，也可自由地布置于任一非農(nóng)業(yè)用地及非空中 管制區(qū)的上空，如工業(yè)開發(fā)區(qū)、港口、大型居民住宅區(qū)、從而可以節(jié)約大量土地，極大地提高 土地利用率。本實(shí)用新型應(yīng)用靈活機(jī)動(dòng)，浮力艙面積可大可小，并可根據(jù)安裝地點(diǎn)的不同情況， 進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，如南方地區(qū)，降雨量大，匯流排水管道直徑就得設(shè)計(jì)大些，相應(yīng)發(fā)電 機(jī)組配備也更大，開挖的人工湖或要求的自然湖就得有更大的容積。而在北方城市，則雨量 小些，對(duì)雨水收集設(shè)施的要求要低些，但又存在霜、雪、冰的影響，為此，本方案又設(shè)計(jì)了用 電加熱水，再用熱水對(duì)霜、雪、冰進(jìn)行除霜、除雪、除冰的設(shè)施。從下流管頂部將水回收到電 熱箱，經(jīng)過電加熱后，熱水從鋼結(jié)構(gòu)最高處自然溢出，順流而下消除霜、雪、冰。顯然，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)所掌握的技術(shù)知識(shí)和慣用手段，根據(jù)以上所述 內(nèi)容，還可以作出不脫離本實(shí)用新型基本技術(shù)方案的多種形式，這些形式上的變換均在本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種懸浮式太陽能發(fā)電裝置，包括由繩索(1)連接到地面的浮力艙，浮力艙的上表 面設(shè)置有光伏電池板(2)，光伏電池板(2)連接有電能傳送電纜，其特征在于所述浮力艙 包括多個(gè)透光室(3)和多個(gè)充有氦氣的充氣室(4)，光伏電池板(2)設(shè)置在充氣室(4)上表 面，透光室(3 )上表面設(shè)置有透光層(5 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸浮式太陽能發(fā)電裝置，其特征在于所述透光室(3)內(nèi)充有 氦氣，透光層為玻璃層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的懸浮式太陽能發(fā)電裝置，其特征在于所述浮力艙呈圓 盤形，且浮力艙的厚度由中心向四周逐漸減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的懸浮式太陽能發(fā)電裝置，其特征在于所述浮力艙沿圓 周邊沿設(shè)置有環(huán)狀弓I水溝(6 )，環(huán)狀引水溝(6 )連通有匯流排水管道(7 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的懸浮式太陽能發(fā)電裝置，其特征在于所述匯流排水管道(7) 的兩端分別設(shè)置有發(fā)電機(jī)組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的懸浮式太陽能發(fā)電裝置，其特征在于所述充氣室(4)上 設(shè)置有現(xiàn)場(chǎng)壓力表和遠(yuǎn)傳電壓力表，遠(yuǎn)傳電壓力表與管理計(jì)算機(jī)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的懸浮式太陽能發(fā)電裝置，其特征在于所述透光室(3)和 充氣室(4)均由鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)件形成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種懸浮式太陽能發(fā)電裝置，包括由繩索連接到地面的浮力艙，浮力艙的上表面設(shè)置有光伏電池板，光伏電池板連接有電能傳送電纜，浮力艙包括多個(gè)透光室和多個(gè)充有氦氣的充氣室，光伏電池板設(shè)置在充氣室上表面，透光室上表面設(shè)置有透光層。本實(shí)用新型具有多個(gè)氣室，且對(duì)各個(gè)氣室內(nèi)的壓力都進(jìn)行監(jiān)測(cè)，安全性極高，還具有透光功能，不會(huì)影響發(fā)電裝置下方區(qū)域的采光，且當(dāng)氣室內(nèi)的壓力發(fā)生變化時(shí)，易于準(zhǔn)確及時(shí)補(bǔ)充新的氣體，還充分利用了高空中的各種資源，提高了設(shè)備的使用效率。
文檔編號(hào)H02N6/00GK201830181SQ20102058111
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者楊周 申請(qǐng)人:楊周