太阳能风能综合动力系统.pdf

太阳能风能综合动力系统属于利用太阳能与风能产生动力输出的技术、设备。其包含太阳能动力系统和储能动力系统；太阳能动力系统具有支撑结构，于支撑结构上设置包括热气流动力产生器的能应用与承受热气流推动产生动力的环路运行体系，其动力由其动力输出轴输出；储能动力系统设置于支撑结构上部空间，风能动力机联结空压机，其通过设有控制阀之管道连接高压气储存筒槽和气轮机，透过自动控制系统控制驱动发电机或产业设备。

1.  一种太阳能风能综合动力系统，其特征是：包含：一具有数十米至数百米高度甚或至1500米高度，被划分成上下两个部份空间(A、B)、不同构造的支撑结构(1)，其下部份空间(A)设置有利用太阳能产生动力的太阳能动力系统(2)，其动力输出驱动耗用能量之用能终端设备；支撑结构(1)的上部份空间(B)具有一个单元至数十个单元的组合空间场所(C)，每一组合空间场所(C)分别安装有包括利用风力驱动的风能动力机(3-1)的储能动力系统(3)，风能动力机动力输出驱动储能动力系统的空气压缩机(3-2)运转产生的高压气蓄积于高压气储存筒槽(3-3)，高压气通过连接有控制阀之管路连通气轮机，气轮机输出动力驱动终端耗能设备；
所述太阳能动力系统(2)包含：一负载中心轴(2-1)由轴承支撑水平地、可转动地设置于支撑结构(1)下部份空间(A)之顶端的横梁(1-2)居中部位上，一对负载轮(2-2)相距数米至数十米间距相互对称地装设在负载中心轴两端轴部；动力输出轴(2-5)以轴承支撑可转动地、水平地设置于支撑结构下部份空间(A)之下横梁(1-5)居中部位上，其左右两端轴部各装设有一个相距数米至数十米间距的相互对称的动力轮(2-6)；
一对重荷载传动链(2-3)相互对称地分别啮合环绕适度张紧地连接在相互对应的上部位负载轮(2-2)和下部位的动力轮(2-6)上，构成一个回转运行体系与运行通路；该重荷载传动链上等份、均匀地分布安装着数个至数百个，每个容积有十数升至数千升的热气流动力产生器(2-4)，在第一区，构成热气流动力产生器(2-4)聚合热气流生成向上推升动力的∩形口皆为朝向下方形态，形成上升运转作用与上升通道(E)，而在第二区则构成∩形口朝上形态，形成下降通道(D)；
以负载中心轴和动力输出轴中心连线(S)为中心分界，右侧为第一区上升通道(E)，左侧为第二区下降通道(D)；处于第一区重荷载传动链(2-3)上的所有热气流动力产生器(2-4)或物体的重量和处于第二区重荷载传动链上所有的热气流动力产生器或物体的重量皆相等；
一将上升通道与下降通道分隔的隔离板(1-3)设置于负载中心轴至动力输出轴中心连线(S)之间；第一区上升通道三个方向立面周围，利用支撑结构(1)立柱(1-1)内面以玻璃板或铁板(1-4)封闭，和隔离板共同构成隔离外界冷空气和促使热气流在上升通道内向上奔流而不外逸作用；
于热气流动力产生器(2-4)回转运行通道下方区域，筑设覆盖面积有数十平方米至数千平方米甚或至二万平方米以聚集和导流热气流向第一区上升通道(E)快速流动作用的以有框架(5-2)支撑的玻璃板(5-1)为罩盖的热气流聚集与导流设施(5)，该玻璃板罩盖由四周边往第一区上升通道向上倾斜设置，在上升通道与玻璃板(1-4)下端部密封接合；其所覆盖之面积范围内地面上铺设有金属板(6)或光热反射物体。

2.  根据权利要求1所述的太阳能风能综合动力系统，其特征是：所述储能动力系统(3)之一个单元的储能动力系统包含：设置于组合空间场所(C)其中一个场所(C-1)的风能动力机(3-1)，其以离合器或联轴器联结竖直地、可转动地设置在相邻另一空间场所(C-2)的第一动力传递轴(3-4)，再经由至少一组包括伞齿轮(3-5)、第二动力传递轴(3-6)、轴承与支持架(3-7)、皮带轮、皮带或链轮链条(3-8)的动力传递组联结与传递动力驱动空气压缩机(3-2)；任一空气压缩机以连接有控制阀(3-9)、逆止阀(3-10)的管道(3-11)连接连通至少两个高压气储存筒槽(3-3)，每个高压气储存筒槽以连接有控制阀、调压阀的管道连通设置在邻近终端用能设备的气轮机或气马达；气轮机或气马达提供洁净动力驱动发电机或产业生产加工设备。

3.  根据权利要求1所述的太阳能风能综合动力系统，其特征是：太阳能动力系统与储能动力系统运行程序、模式为：
a.当白天有太阳时，由太阳能动力系统联结、传递动力驱动发电机发电或工厂生产设备运转；储能动力系统之空气压缩机在运转储存能量；
b.当夜晚或阴天无阳光时段，由储能动力系统执行驱动发电机或工厂生产设备任务，此时刻，布设的自动控制系统检测太阳能动力系统动力输出低于设定数值范围，此瞬间发出控制指令，储能动力系统气轮机联结发电机或工厂生产设备的离合器自动闭合，高压气储存筒槽控制阀门打开，调压阀调节适当压力，高压气输出，气轮机输出动力驱动发电机或工厂生产设备，而联结发电机或工厂生产设备与太阳能动力系统动力输出轴的离合器自动断开。

太阳能风能综合动力系统
技术领域
太阳能风能综合动力系统涉及利用太阳能和风能可再生清洁能源领域产生动力与应用的技术和设备。
技术背景
太阳能之应用已甚为普及，主要应用于家庭热水供应的产品，而太阳能发电之太阳能电池由于光电转化率仅有19％，效率低下，全年可发电时数少，一座占地一平方公里的太阳能电池方阵也只能发电数千千瓦，占地广袤，投资成本非常高昂。风力发电机组构成的风力发电场的发电效率效能亦仅是差强人意，一万千瓦发电容量的风力发电场占地要一平方公里，全年发电时间大约2000小时，同样是占地广大，不能持续稳定发电，年发电时数太少，这些都是当前主流的风力发电机组、风力发电场重大与主要的技术缺陷、瓶颈与不足所在，这很大程度地制约着风力发电的发展。
发明内容
本发明的目的是为克服与解决上述当前的风力发电和太阳能发电技术问题和解决矿物能源危机问题及地球生态环境污染与气候暖化变异危机问题，为达到此目的，本发明提出一种革新的思路与创想，提供一种在很小一块用地面积内能产生巨大动力能量，而且可以全天候运转提供洁净动力和电力需求的太阳能风能综合动力系统。
为实现上述目的，本发明：太阳能风能综合动力系统的技术方案是：
太阳能风能综合动力系统，其特征是：包含：一具有数十米至数百米高度甚或至1500米高度，被划分成上下两个部份空间A、B、不同构造的支撑结构1，其下部份空间A设置有利用太阳能产生动力的太阳能动力系统2，其动力输出驱动耗用能量之用能终端设备；支撑结构1的上部份空间B具有一个单元至数十个单元的组合空间场所C，每一组合空间场所C分别安装有包括利用风力驱动的风能动力机3-1的储能动力系统3，风能动力机动力输出驱动储能动力系统的空气压缩机3-2运转产生的高压气蓄积于高压气储存筒槽3-3，高压气通过连接有控制阀之管路连通气轮机，气轮机输出动力驱动终端耗能设备。
所述太阳能动力系统2包含：一负载中心轴2-1由轴承支撑水平地、可转动地设置于支撑结构1下部份空间A之顶端的横梁1-2居中部位上，一对负载轮2-2相距数米至数十米间距相互对称地装设在负载中心轴两端轴部；动力输出轴2-5以轴承支撑可转动地、水平地设置于支撑结构下部份空间A之下横梁1-3居中部位上，其左右两端轴部各装设有一个相距数米至数十米间距的相互对称的动力轮2-6。
一对重荷载传动链2-3相互对称地分别啮合环绕适度张紧地连接在相互对应的上部位负载轮2-2和下部位的动力轮2-6上，构成一个回转运行体系与运行通路；该重荷载传动链上等份、均匀地分布安装着数个至数百个，每个容积有十数升至数千升的热气流动力产生器2-4，在第一区，构成热气流动力产生器2-4聚合热气流生成向上推升动力的∩形口皆为朝向下方形态，形成上升运转作用与上升通道E，而在第二区则构成∩形口朝上形态，形成下降通道D。
以负载中心轴和动力输出轴中心连线S为中心分界，右侧为第一区上升通道E，左侧为第二区下降通道D；处于第一区重荷载传动链2-3上的所有热气流动力产生器2-4或物体的重量和处于第二区重荷载传动链上所有的热气流动力产生器或物体的重量皆相等。
一将上升通道与下降通道分隔的隔离板1-3设置于负载中心轴至动力输出轴中心连线S之间；第一区上升通道三个方向立面周围，利用支撑结构1立柱1-1内面以玻璃板或铁板1-4封闭，和隔离板共同构成隔离外界冷空气和促使热气流在上升通道内向上奔流而不外逸作用。
于热气流动力产生器(2-4)回转运行通道下方区域，筑设覆盖面积有数十平方米至数千平方米甚或至二万平方米以聚集和导流热气流向第一区上升通道(E)快速流动作用的以有框架(5-2)支撑的玻璃板(5-1)为罩盖的热气流聚集与导流设施(5)，该玻璃板罩盖由四周边往第一区上升通道向上倾斜设置，在上升通道与玻璃板(1-4)下端部密封接合；其所覆盖之面积范围内地面上铺设有金属板(6)或光热反射物体。
所述的太阳能风能综合动力系统的储能动力系统3之一个单元的储能动力系统包含：设置于组合空间场所C其中一个场所C-1的风能动力机3-1，其以离合器或联轴器联结竖直地、可转动地设置在相邻另一空间场所C-2的第一动力传递轴3-4，再经由至少一组包括伞齿轮3-5、第二动力传递轴3-6、轴承与支持架3-7、皮带轮、皮带或链轮链条3-8的动力传递组联结与传递动力驱动空气压缩机3-2；任一空气压缩机以连接有控制阀3-9、逆止阀3-10的管道3-11连接连通至少两个高压气储存筒槽3-3，每个高压气储存筒槽以连接有控制阀、调压阀的管道连通设置在邻近终端用能设备的气轮机或气马达；气轮机或气马达提供洁净动力驱动发电机或产业生产加工设备。
所述的太阳能风能综合动力系统：太阳能动力系统与储能动力系统运行程序、模式为：
a.当白天有太阳时，由太阳能动力系统联结、传递动力驱动发电机发电或工厂生产设备运转；储能动力系统之空气压缩机在运转储存能量；
b.当夜晚或阴天无阳光时段，由储能动力系统执行驱动发电机或工厂生产设备任务，此时刻，布设的自动控制系统检测太阳能动力系统动力输出低于设定数值范围，此瞬间发出控制指令，储能动力系统气轮机联结发电机或工厂生产设备的离合器自动闭合，高压气储存筒槽控制阀门打开，调压阀调节适当压力，高压气输出，气轮机输出动力驱动发电机或工厂生产设备，而联结发电机或工厂生产设备与太阳能动力系统动力输出轴的离合器自动断开。
有益效果：
1.太阳能动力系统利用太阳光热对空气加热产生的热气流，并将之聚集形成强大上升热气流来推动热气流动力产生器向上运转；热气流动力产生器具有足够大的承受热气流的容积或空间覆盖面积，这样一只不同大小的热气流动力产生器产生的动力可以举升百公斤至数千斤的负载；一座具有60个较大的热气流动力产生器的太阳能动力系统可以驱动50000KW容量的发电机运转发电。
2.太阳能之应用只有在有阳光时，应用风能弥补不足是有效手段。一般内陆城市低空区域大多没有可利用风资源，然而在百米以上空域常年有较强的气流风能。本发明太阳能风能综合动力系统之支撑结构的上部空间B大多有百米高度以上，为利用风能创造了良好条件。
储能动力系统利用风力驱动风能动力机进而驱动空气压缩机并将高压缩气能储存于高压气储存筒槽；当太阳能动力系统因没有阳光能量后而即将停止运转时，储能动力系统即时启动接替作功驱动运转如发电机或产业生产加工之用能设备。如是，太阳能风能综合动力机是一种能够利用可再生清洁能源提供可持续稳定运转的洁净动力输出原动机。
附图说明
附图是本发明太阳能风能综合动力系统包含太阳能动力系统与储能动力系统的示意图。
具体实施方式
以下配合附图进一步描述本发明太阳能风能综合动力系统，附图与描述为一典型实施例，其能有多种不同的构造、组成变化，此均属本发明范畴。
图中示出的是缩略的、未完整示出的太阳能风能综合动力系统构成；支撑结构上部份空间就是缩略的视图，仅只显示数个单元至数十个单元的储能动力系统之中的一个单元。
太阳能风能综合动力系统包含三大主体：支撑结构1、太阳能动力系统2和储能动力系统3。
支撑结构1可以是钢骨框架结构或钢骨包覆钢筋混凝土框架结构或是钢筋混凝土框架结构，其有一定之高度，主要根据动力系统动力规模大小来设定，可从小动力需求的数十米高度到大规模动力输出的数百米或以上高度，其空间面积也依据动力大小与对应的高度来规划设计。高度达数百米场合，其框架立柱1-1宜采用钢骨包覆灌注钢筋混凝土，具有良好的抗震性和耐高温性，基础采取坚实稳固更为有效之抗强震、耐震措施，图中未示出基础构造。
支撑结构1构成两个不同构造部份，支撑结构下部份A，四周围十数根至数十根的框架立柱1-1、横梁和加强梁围绕构成了一个内部的自由空间，在此空间内设置有太阳能动力系统2，其构成包括：支撑结构1下部份空间A、负载中心轴2-1、负载轮2-2、重荷载传动链2-3、热气流动力产生器2-4、动力输出轴2-5、动力轮2-6、热气流聚集与导流设施5、热气流4、金属板或光热反射物体6。
支撑结构下部份空间A可以有十数米至数百米高度。负载中心轴以轴承支撑水平地安装在支撑结构下部空间A顶端之横梁1-2居中位置，其左右两端轴部各安装着一个相互对称、有数米至数十米间隔距离的负载轮，其直径可有1米到数十米；动力输出轴水平地以轴承支撑安装在支撑结构横梁1-5居中部位，大致对应于负载中心轴铅垂线位置，其左右两端轴部分别安装有一个相互对称的、彼此有数米至数十米间距的动力轮，其直径可有一米至数十米；这两对负载轮与动力轮之间分别啮合环绕适度张紧地各连接着一条重荷载传动链2-3，构成一个环路运转体系，重荷载传动链上等份均匀地分布安装有似热气球升腾飞行般作用的数个至数百个热气流动力产生器2-4；其可以用金属或非金属材料成型做成具有圆弧顶或斜尖顶长方形端口容器状；热气流动力产生器之大小与数量依据太阳能动力系统动力规模大小需求来设计设定，其可有小容量数十升至数千升巨大容量。
在负载中心轴与动力输出轴之间居中横向筑设有隔离板1-3。
以负载中心轴与动力输出轴中心连线为分界，设右边为第一区上升通道E，左边为第二区下降通道D；处于第一区重荷载传动链上的所有热气流动力产生器或物体的重量和处于第二区重荷载传动链上的热气流动力产生器或物体的重量皆相等；因此，在第一区上升通道只需对任一热气流动力产生器施加一点热气流即可令太阳能动力系统转动。
于第一区，安装在重荷载传动链上的热气流动力产生器都构成容器状∩开口朝向下方的形态，而在第二区则构成反向朝上形态。
第一区上升通道E周围三方向立面，从动力轮底端至负载中心轴中心线之间区域，利用支撑结构立柱1-1以玻璃板1-4或铁板封闭，和隔离板共同合围构成一个四周围封闭的热气流不外逸的上升通道E。
于热气流动力产生器运行通道下方，筑设有聚合与导引热气流4流向上升通道的热气流聚集与导流设施5，其具有沿着上升通道口以10度至30度斜度向外周围向下斜筑设的框架5-2，框架上以玻璃板5-1不露气地覆盖，覆盖面积可有数十平方米至数千甚或至数万平方米；在下降通道出口区域被玻璃板全面覆盖，而在上升通道入口区域，从三个立面玻璃板1-4下端部接合；所有玻璃覆盖面积内之地面上铺设有金属板6或光热反射物体。
储能动力系统设置于支撑结构上部份空间B。由两个独立空间组合成一个单元空间C，上部份空间B可以有一个至数十个单元空间，每一个单元空间皆设有一套完整的储能动力系统。
一套储能动力系统3包括：一个单元空间，其中一个高度数米至十数米，直径或长、宽十数米至一百五十米范围的空间C1安装有风力驱动的风能动力机3-1，由轴承支撑竖直设置的风能动力机中心轴以离合器或联轴器联结安装在相邻的另一独立空间C2的第一动力传递轴3-4，其以轴承支撑竖直设置在地板梁上，轴部安装一伞齿轮3-5，第二动力传递轴3-6以轴承与支持架3-7支撑固定在地板梁，轴3-6一端设有伞齿轮与第一动力传递轴伞齿轮啮合，轴另一端通过皮带轮、皮带或链轮、链条3-8联结、传递动力驱动空气压缩机3-2运转，空气压缩机以连接有控制阀3-9、逆止阀3-10的管道3-11连通一个至数个高压气储存筒槽3-3，任一高压气储存筒槽以设有控制阀、调压阀的管道连通设置于邻近用能设备的气轮机或气马达；气轮机或气马达作为提供清洁动力的原动机，输出动力驱动发电机发电或驱动产业生产加工设备。
典型的应用场合，可以是由太阳能动力系统直接驱动发电机运转发电，此时段，储能动力系统运转作功储存能量，而当夜晚或阴天没有阳光时，则透过自动控制系统控制切换，由储能动力系统驱动发电机运转发电或驱动工厂生产设备；当然，也可以对换角色，太阳能动力系统构成储能动力系统。