[实用新型]一种高空太阳能发电单元及发电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，尤其是涉及一种高空太阳能发电单元及发电系统。

背景技术

随着人类对能源环境要求的发展，太阳能逐渐成为了重要的绿色能源。太阳能具备蕴藏量大且无污染等特点，现有的太阳能采集通常在地面上进行且需要铺设大面积的太阳能电池板，占用大量空间选址比较困难且能量转换效率较低，导致太阳能发电成本较高。而且太阳能采集容易受到天气因素的影响，如阴天或者雨天则完全无法进行发电作业，使得现有的太阳能的应用受到了大大的限制。而在距离地面一万多米的高空，云量少，太阳光在白昼照射稳定，且高空太阳能的辐射能量更强，同时高空太阳能受气象条件和地域的影响也较小。

现有技术中，申请号为200910113875.1的中国发明专利公开了一种高空风-太阳能发电装置，该装置由牵引索和定高索维系在既定高空位置高度的升力体构成。其中升力体的上表面敷设太阳能电池，后部设有风力发电机组。由此该装置昼间可稳定地利用太阳能发电，同时可利用高空风昼夜稳定地发电。该方案采用在升力体的上表面铺设太阳能电池的方法进行高空太阳能发电，但该方法中升力体受风力作用影响较大，随着太阳不同时间角度不同，太阳能电池受阳光辐射的角度也不定。另外，由于升力体受风向影响非常大，甚至可能太阳能电池无法接受太阳辐照吸收太阳能发电。

申请号为201510281883.2的中国发明专利公开了一种伞梯组合高空太阳能发电系统，包括与地面成一角度的轨道绳和固定于轨道绳上的若干太阳能发电组；太阳能发电组包括从下至上依次固定连接在轨道绳上的滑筒、下挡块、上挡块和升降伞，升降伞伞形边缘与滑筒之间连接若干细绳且顶部中心套接在轨道绳上，升降伞表面上设置有一层太阳能薄膜，太阳能薄膜连接有太阳能储能装置。该发明在升降伞伞面上铺设太阳能薄膜并通过轨道绳将其升入高空进行太阳能采集发电，避免受到天气等因素影响，整个发电系统设置于高空中，基本不占用地面空间且光照更加强烈，能量转换率更高，同时还可以进行高空风能采集。但是由于升降伞在其做功过程中需要不断地开伞和关伞，而太阳能薄膜设置于升降伞的表面，其做功过程中吸收太阳能的效率低，且发电功率不稳定，因此该方案不适用于大量发电的情况，而只能仅仅作为升降伞的驱动的补充电力来使用。

同时该发明人还公开了另外一种技术方案，即申请号为201510281882.8的中国发明专利，公开了一种伞梯组合太阳能风能互补发电系统，包括：与地面成一角度的轨道绳以及若干固定于轨道绳上的发电组；发电组包括从下至上依次固定连接在轨道绳上的滑筒、下挡块、上挡块和升降伞，升降伞伞形边缘与滑筒之间连接若干细绳且顶部中心套接在轨道绳上，滑筒末端还连接有若干串接于轨道绳上的太阳能发电组。其中，太阳能发电组由串接于轨道绳上的若干圆筒状或者球状电池板、贴覆于其表面上的太阳能薄膜和储能电池组成。该发明通过升降伞将串接的太阳能发电组送入高空，于高空中采集太阳能，同时通过升降伞的上下驱动还可以采集高空风能，实现了高空太阳能和高空风能的综合利用。该方案中的太阳能发电组本身不具备升力，且其重量较重，必须采用较多的平衡伞才能平衡其重量。

发明内容

为克服现有的技术缺陷，本实用新型提供了一种独立且发电效率高的高空太阳能发电单元及发电系统。

为实现本实用新型的目的，采用以下技术方案予以实现：

一种高空太阳能发电单元，包括支架，所述支架设有转轴，所述转轴上安装有气球，所述气球的形状为旋转体，且安装在所述转轴上绕旋转体的旋转轴转动；所述气球的表面覆盖有薄膜太阳能，所述转轴设有用于带动气球转动的驱动装置。

本实用新型通过在气球上设置薄膜太阳能的方法实现高空太阳能的采集。同时，本实用新型还利用马格鲁斯效应（如图1所示），通过驱动装置驱动气球绕转轴旋转，由于旋转可以带动周围流体旋转，使得物体一侧的流体速度增加，另一侧流体速度减小，而根据伯努利定理，流体速度增加将导致压强减小，流体速度减小将导致压强增加，这样就导致旋转物体在横向的压力差，并形成横向力，因此当气球上部的旋转方向与风向相同，底部与风向相反时，根据马格鲁斯效应则能产生一个向上的力将气球托起，当转速足够快甚至能产生托起较重的物体。本实用新型就是利用了马格鲁斯效应，通过气球旋转将发电单元送至高空中，改变了现有技术中采用充有低密度气体的气球或风筝等将太阳能发电单元送至高空的现状，本方案结构简单，实现太阳能高空发电装置的独立。

进一步地，所述气球呈圆柱体形或椭球形或橄榄形或球形。