一种适用于山体的太阳能热气流冷风复合发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于太阳能热气流发电领域，更具体地，涉及一种适用于山体的太阳能热气流冷风复合发电系统。
【背景技术】
[0002]随着社会的飞速发展，人类对能源的需求越来越大，可传统的化石燃料(煤、石油、天然气)日渐枯竭，化石燃料燃烧过程还会产生严重的环境问题，人类面临日趋严重的能源危机与环境污染，因此迫切需要寻找可行的大规模的可再生清洁能源利用技术。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，其中，太阳能热气流发电技术作为一种利用太阳能发电的技术手段，正受到国内外学者越来越多的研究，在我国山地占全国陆地面积的1/3，并且有许多山脉位于中高玮度且太阳辐射多的地区，因此有效利用山地地形条件结合太阳能热气流发电技术提高发电效率成为国内外学者研究的热点。
[0003]现有技术中对于如何将太阳能利用技术与山地的地形相结合已经做出一些设计方案。例如，CN200410073048.1公开了一种太阳能烟囱发电装置的建造方法，并涉及一种太阳能烟囱发电装置，该发电装置将太阳能烟囱建造在斜坡的坡顶上，并将集热棚建造在山体倾斜阳面的斜坡上，利用太阳能实现发电；此外，CN201320304454.9公开了一种应用于山体的太阳能风力发电装置，其包括顺着山势设置的对流管、设于对流管顶端和底端的加热单元、风力发电单元以及控制单元，通过该装置可实现持续供电。
[0004]然而，进一步的研究，上述现有技术仍然存在以下的缺陷或不足:上述的太阳能烟囱发电装置只能利用集热棚内被加热的空气实现太阳能发电，其发电效率低、无法满足大功率发电要求；而上述太阳能风力发电装置，虽然可实现白天与晚上的持续发电，但其需额外设置加热单元、控制单元和温度传感器，整体结构复杂，投资成本高。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种适用于山体的太阳能热气流冷风复合发电系统，其中结合太阳能热气流发电技术并利用山体地形产生的山谷风效应，相应设计了适用于不同山体结构的太阳能热气流冷风复合发电系统，并对其关键组件如太阳能热气流发电装置、冷风发电装置的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效利用山体地形产生的自然山谷风以及太阳辐射实现白天太阳能热气流发电以及晚上的冷风发电，具有发电效率高、发电可持续性强、适用性广等优点，因而尤其适用于中高玮度地区山体等场合。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提出了一种适用于山体的太阳能热气流冷风复合发电系统，其特征在于，该发电系统包括太阳能热气流发电装置和冷风发电装置，其中:
[0007]所述太阳能热气流发电装置包括太阳能烟囱、集热风棚和涡轮发电机组I，所述太阳能烟囱设置在山体的顶部；所述集热风棚沿着所述山体的斜坡设置在该斜坡的上部，并与所述太阳能烟囱相连；所述涡轮发电机组I设置在所述太阳能烟囱与所述集热风棚的交界处；
[0008]所述冷风发电装置包括排风短烟囱、集风棚和涡轮发电机组II，其中，所述排风短烟囱设置在所述山体的底部，其与所述集风棚相连；所述集风棚沿着所述斜坡的下部向上延伸，所述涡轮发电机组II设置在所述排风短烟囱与所述集风棚的交界处。
[0009]作为进一步优选的，所述涡轮发电机组I设置在所述集热风棚靠近所述太阳能烟囱位置处，所述涡轮发电机组I中的涡轮为水平轴式。
[0010]作为进一步优选的，所述涡轮发电机组I设置在所述太阳能烟囱靠近所述集热风棚位置处，所述涡轮发电机组I中的涡轮为垂直轴式。
[0011]作为进一步优选的，所述涡轮发电机组II设置在所述集风棚靠近所述排风短烟囱位置处，所述涡轮发电机组II中的涡轮为水平轴式。
[0012]作为进一步优选的，所述涡轮发电机组II设置在所述排风短烟囱靠近所述集风棚位置处，所述涡轮发电机组II中的涡轮为垂直轴式。
[0013]作为进一步优选的，所述集热风棚的形状为矩形、梯形或局部圆锥形。
[0014]作为进一步优选的，所述集热风棚内设有蓄热层。
[0015]作为进一步优选的，所述集热风棚的棚面形状为沿着所述斜坡表面向上收缩的曲面或向上收缩的斜面或与所述斜坡表面平行的平面。
[0016]作为进一步优选的，所述集风棚的棚面形状为沿着所述斜坡表面向下收缩的曲面或向下收缩的斜面或与所述斜坡表面平行的平面。
[0017]总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点:
[0018]1.本实用新型结合太阳能热气流发电技术并利用山体地形，设计获得发电效率高的太阳能热气流冷风复合发电系统，该系统在白天利用太阳辐射产生热气流发电，同时利用山体地形产生的谷风增加集热风棚入风口的温度和风量，提高了发电潜力；在晚上收集并利用山风进行风力发电。该太阳能热气流冷风复合发电系统在利用太阳辐射加热气体并依靠烟囱产生浮升力发电的基础上，有效利用特殊地形产生的自然山谷风增加风量和热量进而增加发电潜力，提高发电效率。
[0019]2.本实用新型还对太阳能热气流冷风复合发电系统中的关键组件如太阳能热气流发电装置、冷风发电装置以及涡轮发电机组的具体结构与布置方式进行研究和设计，使得该发电系统可适用于单侧、双侧、三侧、四面环山以及不规则山体等各种不同山体结构，本实用新型还对集热风棚和集风棚的形状进行了设计研究，设计了多种适用于各种山体结构的不同形状的棚子，具有适用范围广的优点，相比传统的太阳能热气流发电系统，可显著提高昼夜发电效率，降低发电成本。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型太阳能热气流冷风复合发电系统的整体结构示意图；
[0021]图2(a)和(b)分别是本实用新型太阳能热气流冷风复合发电系统在白天与夜晚的工作原理图；
[0022]图3(a)和(b)分别是本实用新型太阳能热气流冷风复合发电系统的不同形状的集热风棚结构示意图；
[0023]图4是用于四面环山的太阳能热气流冷风复合发电系统的结构示意图；
[0024]图5(a)_(f)分别是本实用新型太阳能热气流冷风复合发电系统中涡轮发电机组的不同布置方式示意图；
[0025]图6(a)_(f)分别是本实用新型集热风棚与集风棚棚面的不同形状示意图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0027]本实用新型的一种适用于山体的太阳能热气流冷风复合发电系统，其充分利用因山体地形所形成的自然山谷风以及太阳能辐射，以有效解决现有太阳能烟囱发电系统效率低的问题，同时降低成本，提高经济效益，该太阳能热气流冷风复合发电系统包括太阳能热气流发电装置和冷风发电装置。
[0028]下面将对本实用新型的太阳能热气流冷风复合发电系统中的关键组件逐一进行更为具体的说明。
[0029]如图1所示，作为本实用新型的关键组件之一，太阳能热气流发电装置包括太阳能烟囱1、集热风棚3和涡轮发电机组I 2，太阳能烟囱I设置在山体的顶部，集热风棚3沿着山体的斜坡4设置在该斜坡4的上部，其倾斜的贴覆于山坡的上部，并与太阳能烟囱I的底部相连，涡轮发电机组I 2安装在太阳能烟囱I与集热风棚3的交界处。
[0030]作为本实用新型的另一关键组件，冷风发电装置包括排风短烟囱9、集风棚8和涡轮发电机组II 6，排风短烟囱9设置在山体的底部，其与集风棚8相连；集风棚8安装在斜坡4的下部，并与集热风棚3相对，集热风棚3与集风棚8之间有较长的裸露山体，斜坡4位于集热风棚3与集风棚8之间的部分裸露在外，不设置任何棚子；涡轮发电机组II 6安装在排风短烟囱9与集风棚8的交界处；通过太阳能热气流发电装置和冷风发电装置的结合，利用太阳辐射以及山体中的自然山谷风实现高效率持续发电。
[0031]上述关键组件的集热风棚3和集风棚8均贴覆山体的斜坡4而建，沿着山体的斜坡延伸，两棚之间有较长的山体斜坡没有建造任何棚子，以便于更好地利用自然的山谷风来进行发电。由于集热风棚3与水平地面存在一定倾斜角度，在中高玮度地区可增大集热风棚对太阳能辐射的有效面积；同时由于集热风棚的倾斜角度，集热风棚能起到集热棚与烟囱的双重效应，在集热风棚中也可以产生浮升力，进而提高太阳能烟囱的有效高度，降低经济成本同时提高发电效率。
[0032]更具体而言，集热风棚3修建在我国中高玮度地区山体5的倾斜区域，集热风棚3离斜坡4 一定距离，用支架固定。集热风棚3形状可为矩形，梯形或者局部圆锥状，即可根据具体地形条件加以选择，在保证最合理化利用山体地形达到最优的集热风棚面积以便