柴油发电与光伏发电互补应用在收割机上的动力装置 【技术领域】
一种柴油发电与光伏发电互补应用在收割机上的动力装置， 属于新能源应用技术领域。 背景技术 近年来， 太阳能光伏发电技术的进步很快， 江苏尚德光伏技术研究院投资 2.6 亿 元开展光伏产业领域的科学研究、 技术开发、 技术推广应用， 研究院开发的冥王星电池技 术， 已处于国际领先水平， 可使单晶硅太阳能电池转换效率达 18.8％， 多晶硅太阳能电池转 换效率达 17.2％， 新型多晶硅组件转换效率最高达到 16.5％ ； 研究院为上海世博会主题馆 屋面设计安装太阳能电池容量为 2825 千瓦， 总面积 3.1 万平方米， 是目前世界上单位面积 最大的太阳能屋面。全部 3.12 兆瓦太阳能屋面每年发电量 284 万度， 相当于每年节约标准 煤 1000 吨， 每年减少二氧化碳排放量约 2500 吨。
中国第一光伏企业无锡尚德电力控股有限公司 2009 年出货量为 704 兆瓦， 利润总 额 91.48 亿元， 2010 年出货量将达到 1250 兆瓦， 公司董事长施正荣博士对中国人作出的承 诺是 ： 太阳能电价与火力发电电价持平。增加太阳能发电量， 减少燃煤燃油发电量， 有利于 保护生态环境。2010 年 6 月 21 日在上海世博 ( 科技创新与城市未来 ) 论坛上， 施正荣博士 指出 ： 由于技术的进步和供应链的调整， 太阳能发电的生产成本已经大幅度降低， 将会有越 来越多的人用得起太阳能电池板和太阳能光伏技术。我们要清楚的看到， 石油只剩下 37 年 的开采期， 预计 21 世纪末之前， 70％的电源将会由太阳能来提供。
中国近 50 万台收割机目前全部依靠化石能源提供动力。从收割机上的柴油机排 气管中冒出的黑烟， 主要成分是二氧化碳和有害气体， 污染着农村洁净的空气， 不小心跑、 冒、 滴、 漏的柴油污染了农村清澈的河流 ； 本发明人的儿子缪江桥有一次在家中吃河鱼， 就 吃到了鱼肉中有柴油味， 在农村中大量使用柴油机和汽油机会污染农村美好的自然环境。 中国农村有 50 万台收割机， 而且这个数字还在逐年增长之中。收割机是机身表面积接受阳 光照射量最大的农业机械， 一台大型联合收割机的机体两侧、 前部、 后部、 顶部的机体表面 积加起来超过 100 平方米， 在收割机的上方还可以安装面积为 100 平方米至 200 平方米的 高大的遮阳顶蓬， 目前， 常年晒到收割机上的太阳能的能量白白浪费掉， 没有能得到利用。
发明内容 本发明的目的在于克服上述不足之处， 提供了一种充分利用收割机的机体和收割 机上方的高大顶棚的面积来接受阳光的常年辐射， 大面积安装太阳能电池接受太阳能， 在 收割机上进行太阳能发电， 将电能就近直接供应作为收割机的部分动力来完成收割作业。 一台大型联合收割机的机体两侧、 前部、 后部、 顶部的表面积加起来超过 100 平方米， 在收 割机的上方， 还可以安装面积为 100 平方米至 200 平方米的高大的遮阳顶蓬， 合计有 300 平 每年平均晒 200 个有太阳日， 如果在这 300 平方米的面 方米的面积能用于接受阳光的照射， 积上全部安装太阳能电池， 晒 200 个有太阳日， 并将太阳能发出的电能储存起来， 集中用在
50 个收割作业日里、 放出电能来驱动收割机进行作业， 光伏发电能向收割机供应一部分动 力直至全部动力。在光伏发电提供的能量还不能全部满足收割机的动力需求以前， 还需要 由柴油发电和光伏发电互为补充、 共同提供电能来满足收割机对动力的需求。
为了解决上述技术问题， 本发明是通过以下技术方案实现的 ：
太阳光照射安装在柴电太阳能光伏混合动力电动收割机 20 顶部的逐日转向支撑 杆 19 上端的硅太阳能电池 1 和贴附在机身表面上的薄膜太阳能电池 5 产生直流电、 直流电 输入控制器 3 进行调整后、 接着输入逆变器 4 转换成交流电， 交流电输入配电间 17 与从柴 油发电机组 8 输出的交流电合并， 从配电间 17 输出的交流电， 分别驱动收割台 12、 电动喂入 装置 18、 电动脱粒装置 16 和电动清理装置 6， 将割断的带穗稻秸或带穗麦秸通过电动喂入 装置 18 输送到电动脱粒装置 16 和电动清理装置 6， 完成谷粒的脱粒、 清理作业后、 暂贮在粮 仓 7 的内部， 谷粒通过卸粮漏斗 9 的出口灌进装粮车厢 10 中的装粮麻袋准备运出粮田， 从 配电间 17 输出的一部分电流用于输入安装在柴电太阳能光伏混合动力电动收割机 20 两侧 后部的 LED 照明灯 21 的照明 ； 驾驶员坐在驾驶座位 15 上操纵驾驶台 13 上的操纵杆 14， 引 导履带式自走装置 11 装载柴电太阳能光伏混合动力电动收割机 20 向前行驶。
1 块 -20 块硅太阳能电池 1 是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池。
薄膜太阳能电池 5 是 ： 碲化镉薄膜太阳能电池或砷化镓薄膜太阳能电池或铜铟镓 硒薄膜太阳能电池或硅基薄膜太阳能电池。附图说明
图 1 为本发明的结构示意图。 具体实施方式
太阳光照射安装在收割机顶部和机身表面上的太阳能电池产生直流电， 直流电通 过导电线输入控制器调整后、 接着输入逆变器转换成交流电， 交流电输入配电间与由柴油 发电机组发出的交流电合并后， 一起驱动收割台、 电动喂入装置、 电动脱粒装置和电动清理 装置， 将谷穗上的谷粒脱净后除去杂质并清理干净、 运到粮仓， 干净的谷粒通过卸粮漏斗的 出口灌进装粮车厢中的装粮麻袋、 准备运出粮田。从控制器输出的一部分直流电输入安装 在收割机两侧后部的 LED 照明灯， 照亮夜间收割作业的现场。
由于在全国、 全世界数百万台联合收割机上大面积安装太阳能电池， 对原材料的 需求量十分大， 根据无锡的实践， 太阳能电池的元素成分以硅元素为主才能获得制造太阳 能电池的充足的原材料。 硅元素在自然界分布极广， 地壳中约含 27.6％， 主要以二氧化硅和 硅酸盐的形式存在， 是仅次于氧的最丰富元素。目前主要利用太阳级硅材料制造太阳能电 池， 其他硅材料有待开发。 目前， 安装在收割机上方的太阳能电池可以采用单晶硅太阳能电 池或多晶硅太阳能电池， 贴附在收割机的机身表面上的薄膜太阳能电池主要是硅基薄膜太 阳能电池。尽管美国一家公司在碲化镉太阳能电池的光电转换效率上取得了突破， 但世界 上的碲元素只够生产 20GW 的太阳能电池， 中国四川发现了含碲元素的矿藏， 2010 年春全国 两会上， 一位人大代表发出了保护碲元素资源的紧急呼吁， 才引起了有关部门的重视。 铜铟 镓硒薄膜太阳能电池不仅光电转换效率较高、 而且环保性能好， 但是铟元素在地球上也是 一种非常稀有的金属。所以无锡的施正荣博士指出 ： “如果说硅基薄膜， 我相信有未来。 ”目前， 中国国内已有第一拖拉机股份有限公司、 常州常发动力机械有限公司、 江苏 常柴股份有限公司、 江苏江淮动力股份有限公司、 浙江四方集团公司、 安徽全柴动力有限公 司、 福建力佳股份有限公司、 广西玉柴机器股份有限公司、 浙江新柴股份有限公司、 昆明云 内动力股份有限公司等大量制造安装在谷物联合收割机上的柴油机， 这些柴油机的 12 小 时标定功率 / 转速已能达到联合收割机的动力需求， 排气污染物排放限值执行标准偏低， 跟不上要求越来越高的节能减排形势。在联合收割机的动力总需求量中、 必须逐步减少二 氧化碳排放量大的化石能源动力来达到保护地球生态环境的目的。 基于减少化石能源使用 量、 增加清洁能使用量， 逐步由纯柴油动力收割机发展到柴油发电与光伏发电互补动力收 割机、 接着发展到光伏发电动力收割机， 一部分柴油机生产企业要改产柴油发电机组， 例如 无锡开普动力有限公司生产的柴油发电机组和汽油发电机组的国内外销售形势都相当好。 总之， 目前开发柴油发电与光伏发电互补应用在收割机上的动力装置的条件已完全成熟， 现举出实施例如下 ：
实施例一， 一种柴油发电与光伏发电互补应用在收割机上的动力装置， 在柴电太 阳能光伏混合动力电动收割机的顶部的六套逐日转向支撑杆的上端分别安装六块单晶硅 太阳能电池， 在机身表面上贴附硅基薄膜太阳能电池， 同时在收割机上安装一台标定功率 14.7KW 的柴油机并带动配套的柴油发电机组发电， 由柴油发电机组提供的电力与由光伏发 电组件提供的电力汇合后， 共同驱动收割机的收割台、 电动喂入装置、 电动脱粒装置、 电动 清理装置等部件完成谷物的割断秸秆、 喂入收割机进行脱粒、 清理装运等各项作业。
实施例二， 一种柴油发电与光伏发电互补应用在收割机上的动力装置， 在柴电太 阳能光伏混合动力电动收割机的顶部的八套逐日转向支撑杆的上端分别安装八块多晶硅 太阳能电池， 在机身表面上贴附硅基薄膜太阳能电池， 同时在收割机上安装一台标定功率 16.2KW 的柴油机并带动配套的柴油发电机组发电， 由柴油发电机组提供的电力与由光伏发 电组件提供的电力汇合后， 共同驱动收割机的收割台、 电动喂入装置、 电动脱粒装置、 电动 清理装置等部件完成谷物的割断秸秆、 喂入收割机进行脱粒、 清理装运等各项作业。