漂浮式氢气太阳能电站的设想
1、目前的太阳能电站,都是建造在地面上,建在地面上的缺点,一是要占用土地,二是阳光要透过云雾才能照到地面上,这会降低太阳能电站的功率,三是地面太阳能电站,会受多方面因素的影响出力,比如下雨、强风、杂草、灰尘等等。
2、针对地面太阳能电站的缺点,本次设想用氢气漂浮的方式,使太阳能电站漂浮到一万米的高空进行发电。之所以选用氢气,是因为氢气虽然具有易燃易爆易逃逸的缺点,但相比氦气,其价格非常低廉,适合大规模应用。考虑到在高功率状况下,将光能传变为热能,再由热能转化为电能的方式,其热效率比光伏板更高,造价更省,漂浮式氢气太阳能电站没有采用光伏板,而是采用热力发电站的方式,将热能转化为流体的动能,再用高速流体的流动带动涡轮,涡轮旋转带动发电机发出电力。
3、高空太阳能电站选址非常重要,选址宜选择远离人烟和飞机航路的荒凉海岛,风力不能太大。高空太阳能电站需要在荒岛上建一个高塔,其高度为一万米,目的是拴住电站,防止其飘走。高塔同时也是电力传送的通道,高塔还可以传输氢气,以不断补充泄漏的氢气,维持太阳能电站位置的稳定。采用钢结构建造高塔,需要采用多层高强碳纤维绳从四面八方拉住高塔,以防止其被强风吹动而剧烈摇晃。
4、太阳能电站的基座由蜂巢状的高强金属薄片(要求金属薄片能抵抗氢气腐蚀和穿透)组成,先在地面开阔平坦的地方预制蜂巢体及太阳能系统,蜂巢体中央是高高的太阳能塔,周边是菲涅尔反射镜,通过反射作用,将阳光聚焦到塔尖的锅炉而产生高温。
5、蜂巢体和太阳能系统预制完成之后,就可以往蜂巢体中充入氢气,再通过拖轮牵引,让蜂巢体到达指定位置,通过放飞的方式,让其漂浮到指定高度,再用卷扬机精确调整蜂巢体的位置,并将其与先期安装的蜂巢体进行连接和固定。
6、塔尖锅炉温度估计能达到二千度左右,为充分利用锅炉产生的热量,涡轮机有三种工质,从二千度到六百度,使用氮气,从六百度到二百度,使用水,从二百度到负三十度,使用正十一烷。六百度左右的氮气先要进行压缩,氮气压缩机为轴流式压气机,由膨胀涡轮机带动。氮气压缩后,通过塔内锅炉里面的毛细管进行加热,加热成二千度左右的高温高压气体,高温高压气体通过膨胀涡轮进行膨胀,再经过热交换器,将热量传给水,高温高压氮气变为低温低压氮气,再由轴流式压气机将氮气加压,强制氮气往锅炉里面的毛细管流动。由于氮气热交换器的作用,水变为水蒸汽,推动蒸汽涡轮机作功之后,再由正十一烷冷却水蒸汽,使其变为水,再由高压水泵将水压入锅炉。正十一烷接受高温水蒸汽的热量之后,变为正十一烷蒸汽,推动第三级涡轮机带动发电机发电,再利用一万米高空的冷空气吹过正十一烷冷凝器,使正十一烷液化,再用高压泵将液态的正十一烷流过水蒸汽的冷凝器,使水蒸汽变为液态水,不断重复这样的循环,就可以发出电力。为防止高温氮气使涡轮构件熔化,涡轮机及其它附件都可以采用水蒸汽或水进行冷却。当晚上没有太阳时,可以将氮气、水及正十一烷液体都抽出并存放到储罐内,水要加防冻剂防止其结冰。
7、为避免单机容量过大,根据太阳能功率状况,可以将太阳能电站划分为多个组合单元,每个组合单元都能独立发电,并将电输送到地面变电站进行并联输电。
为均衡输电,在地面上设有抽水蓄能电站,晚上没有阳光时,由抽水蓄能电站往电网供电。早上太阳还没有升起时,可以由地面的抽水蓄能电站往高空的太阳能电站输送电力,以启动高空太阳能电站的锅炉系统并进行暖机,等达到正常温度时,再由高空太阳能电站往地面输送电力。
1、目前的太阳能电站,都是建造在地面上,建在地面上的缺点,一是要占用土地,二是阳光要透过云雾才能照到地面上,这会降低太阳能电站的功率,三是地面太阳能电站,会受多方面因素的影响出力,比如下雨、强风、杂草、灰尘等等。
2、针对地面太阳能电站的缺点,本次设想用氢气漂浮的方式,使太阳能电站漂浮到一万米的高空进行发电。之所以选用氢气,是因为氢气虽然具有易燃易爆易逃逸的缺点,但相比氦气,其价格非常低廉,适合大规模应用。考虑到在高功率状况下,将光能传变为热能,再由热能转化为电能的方式,其热效率比光伏板更高,造价更省,漂浮式氢气太阳能电站没有采用光伏板,而是采用热力发电站的方式,将热能转化为流体的动能,再用高速流体的流动带动涡轮,涡轮旋转带动发电机发出电力。
3、高空太阳能电站选址非常重要,选址宜选择远离人烟和飞机航路的荒凉海岛,风力不能太大。高空太阳能电站需要在荒岛上建一个高塔,其高度为一万米,目的是拴住电站,防止其飘走。高塔同时也是电力传送的通道,高塔还可以传输氢气,以不断补充泄漏的氢气,维持太阳能电站位置的稳定。采用钢结构建造高塔,需要采用多层高强碳纤维绳从四面八方拉住高塔,以防止其被强风吹动而剧烈摇晃。
4、太阳能电站的基座由蜂巢状的高强金属薄片(要求金属薄片能抵抗氢气腐蚀和穿透)组成,先在地面开阔平坦的地方预制蜂巢体及太阳能系统,蜂巢体中央是高高的太阳能塔,周边是菲涅尔反射镜,通过反射作用,将阳光聚焦到塔尖的锅炉而产生高温。
5、蜂巢体和太阳能系统预制完成之后,就可以往蜂巢体中充入氢气,再通过拖轮牵引,让蜂巢体到达指定位置,通过放飞的方式,让其漂浮到指定高度,再用卷扬机精确调整蜂巢体的位置,并将其与先期安装的蜂巢体进行连接和固定。
6、塔尖锅炉温度估计能达到二千度左右,为充分利用锅炉产生的热量,涡轮机有三种工质,从二千度到六百度,使用氮气,从六百度到二百度,使用水,从二百度到负三十度,使用正十一烷。六百度左右的氮气先要进行压缩,氮气压缩机为轴流式压气机,由膨胀涡轮机带动。氮气压缩后,通过塔内锅炉里面的毛细管进行加热,加热成二千度左右的高温高压气体,高温高压气体通过膨胀涡轮进行膨胀,再经过热交换器,将热量传给水,高温高压氮气变为低温低压氮气,再由轴流式压气机将氮气加压,强制氮气往锅炉里面的毛细管流动。由于氮气热交换器的作用,水变为水蒸汽,推动蒸汽涡轮机作功之后,再由正十一烷冷却水蒸汽,使其变为水,再由高压水泵将水压入锅炉。正十一烷接受高温水蒸汽的热量之后,变为正十一烷蒸汽,推动第三级涡轮机带动发电机发电,再利用一万米高空的冷空气吹过正十一烷冷凝器,使正十一烷液化,再用高压泵将液态的正十一烷流过水蒸汽的冷凝器,使水蒸汽变为液态水,不断重复这样的循环,就可以发出电力。为防止高温氮气使涡轮构件熔化,涡轮机及其它附件都可以采用水蒸汽或水进行冷却。当晚上没有太阳时,可以将氮气、水及正十一烷液体都抽出并存放到储罐内,水要加防冻剂防止其结冰。
7、为避免单机容量过大,根据太阳能功率状况,可以将太阳能电站划分为多个组合单元,每个组合单元都能独立发电,并将电输送到地面变电站进行并联输电。
为均衡输电,在地面上设有抽水蓄能电站,晚上没有阳光时,由抽水蓄能电站往电网供电。早上太阳还没有升起时,可以由地面的抽水蓄能电站往高空的太阳能电站输送电力,以启动高空太阳能电站的锅炉系统并进行暖机,等达到正常温度时,再由高空太阳能电站往地面输送电力。