综合利用自然能高效发电方法

本发明涉及一种清洁可再生能源发电。

目前太阳能电与发电普遍存在并网不稳定的缺陷，如何利用清洁可再生能源高效发电是一项重要课题。

本发明的目的，是为了提供一种综合利用清洁可再生自然能1，包括太阳能2和空气能3互补，实现长时间、满负荷、大功率稳定发电方法，突破目前太阳能1、空气能2包括风能31发电和风光互补发电的不稳定或小功率的局限。

本发明解决其技术问题的解决方案是:

综合利用自然能高效发电方法，其特征在于：大量吸收清洁可再生自然能1包括太阳能2，风能31、冷气流32、静止空气质能33和空气热能34，通过聚合、压缩、加速和高温液化膨胀，形成三种模式全天候发电：

其一是通过吸收太阳能2形成冷热对流，同时吸收空气能3包括风能31、冷气流32和静止空气质能33，通过聚合、压缩、加速和循环作用，将大量天然不稳定低速动能聚合，在一定容积内形成持续稳定的高速气流动能41达到40-70m/s，驱动涡轮强流发电机组9发电；由于高速气流动能41速度比自然风力增加数倍，发电机输出功率呈三次方增加，发电功率增加数十倍，达到全天候大功率稳定发电，简称风/光/强流发电；

其二是吸收静止空气质能33压缩储存，通过高温、高压、液化膨胀产生高温高压膨胀气体动能51驱动空气能活塞发电机组11发电，简称空气能3发电；

其三是利用太阳能2光热和吸收空气热能34，通过将水高温气化产生蒸汽动能61驱动空气能热泵蒸汽发电机组12发电，简称光热/空气能3发电；

在没有太阳能2、风能31的状况下，通过吸收空气能静止空气质能33、空气热能34，利用冷热对流聚合容器9余热、空气压缩装置12储存的压缩气体5和储存的蒸汽动能61，作为动能继续维持满负荷发电；在并网用电的低峰期，可将多余发电电能8供应空压机122储存压缩气体5和加热热水6储存蒸汽动能61；

本发明遵循能量守恒定律，所获得的能量大于自身能耗，通过大量吸收清洁可再生自然能1，即吸收太阳能2和空气能3加速、压缩和加温膨胀其耗电量，仅为获得发电量的40% ；       

本发电装置由四部分组成，分别是：

涡轮强流发电机组9，由冷热对流聚合容器91、气流聚合室92、高速气流室93、涡轮机94、回流管95、强流发电机96、调控电机97、传动离合器98组成；所述冷热对流聚合容器91，采用金属框架结构，透明玻璃外形，可设计不同形状，冷热对流聚合容器91底部设置冷空气采风口，顶层设置冷热对流出口，出口内置冷热对流抽风机，出口连接气流聚合室92底部，将冷热空气对流动能21加速输送到气流聚合室92；所述气流聚合室92，金属圆盘形状，设置在冷热对流聚合容器91顶层，与涡轮机94底部连接；气流聚合室92圆形外围不同方向设置风能喇叭进风口，风能喇叭进风口的里端设置电动进风抽风机，连接高速气流室93；所述气流聚合室92中部设置圆柱形半封闭高速气流室93，高速气流室93底部设置冷热对流抽风机，顶部设置高速气流泵；

空气能活塞发电机组10，包括高温高压液化膨胀泵101，膨胀液102，活塞驱动机103，高速发电机104；

空气能热泵蒸汽发电机组11，包括太阳能吸热组板111，碳纤维热导装置112，热水池113，加热加压泵114，工质封闭循环系统115，蒸汽炉116，蒸汽涡轮机117，蒸汽发电机118；

空气压缩装置12，设置压缩罐121，空压机122，压缩气体输送管123；所述静止空气质能33通过空压机122压缩，形成压缩气体5动能，并在压缩罐121内储存；所述的压缩气体5通过压缩气体输送管123，一方面连接涡轮强流发电机组9涡轮机9的高压气流喷嘴，并将其输送进入涡轮室内，另一方面输送到空气能活塞发电机组10的高压高温液化膨胀泵101。

本发明的有益效果是：

综合利用清洁可再生能源自然能1互补，实现长时间、满负荷、大功率稳定发电，突破了目前风电、太阳能电、空气能发电和风光互补发电的局限，较好地解决并网难题，整个发电过程为0排碳。

在结合附图阅读本发明的实施方式的详细描述后，本发明的特点和优点将变得更加清楚。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明发电方法示意图；

图2是涡轮发电机组装置示意图；

图3是空气能活塞发电机组装置示意图；

图4是空气能热泵蒸汽发电机组装置示意图。

图中1自然能，2太阳热能，21冷热空气对流动能，3空气能，31风能，32冷气流，33静止空气质能，34空气热能，35高压高温气体，4聚合气流，41高速气流动能，42涡轮回流，5压缩气体，51高温高压膨胀气体动能，6热水，61蒸汽动能，7涡轮机械能，71活塞机械能，8电能，9涡轮强流发电机组，91冷热对流聚合容器， 92气流聚合室，93高速气流室，94涡轮机，95回流管，96强流发电机，97调控电机，98传动离合器，10空气能活塞发电机组，101高温高压液化膨胀泵，102膨胀液，103活塞驱动机，104高速发电机，11空气能热泵蒸汽发电机组，111太阳能吸热组板，112碳纤维热导装置，113热水池，114加热加压泵，115工质封闭循环系统，116蒸汽炉，117蒸汽涡轮机，118蒸汽发电机，12空气压缩装置，121压缩罐，122空压机，123压缩气体输送管。

参照附图1，综合利用自然能高效发电方法，其特征在于：大量吸收清洁可再生自然能1包括太阳能2，风能31、冷气流32、静止空气质能33和空气热能34，通过聚合、压缩、加速和高温液化膨胀，形成三种模式全天候发电：

其一是吸收太阳能2、空气能3包括风能31和静止空气质能33，通过互补聚合、压缩、加速，产生持续高速气流动能41驱动涡轮强流发电机组10发电，简称风/光/强流发电；

其二是吸收静止空气质能33压缩储存，通过高温、高压液化膨胀产生高温高压膨胀气体动能51驱动空气能活塞发电机组11发电，简称空气能3发电；

其三是利用太阳能2光热和吸收空气热能34，通过将水高温气化产生蒸汽动能61驱动空气能热泵蒸汽发电机组12发电，简称光热/空气能3发电；

本发明遵循能量守恒定律，所获得的能量大于自身能耗，通过大量吸收清洁可再生自然能1，即吸收太阳能2和空气能3加速、压缩和加温膨胀其耗电量，仅为获得发电量的40% ；   

参照附图2---图4，本发明的发电装置由四部分组成，分别是：

涡轮强流发电机组9，由冷热对流聚合容器91、气流聚合室92、高速气流室93、涡轮机94、回流管95、强流发电机96、调控电机97、传动离合器98组成；所述冷热对流聚合容器91，采用金属框架结构，透明玻璃外形，可设计不同形状，冷热对流聚合容器91底部设置冷空气采风口，顶层设置冷热对流出口，出口内置冷热对流抽风机，出口连接气流聚合室92底部，将冷热空气对流动能21加速输送到聚合室92；所述气流聚合室92，金属圆盘形状，设置在冷热对流聚合容器91顶层，与涡轮机94底部连接；气流聚合室92圆形外围不同方向设置风能喇叭进风口，风能喇叭进风口的里端设置电动进风抽风机，连接高速气流室93；所述气流聚合室92中部设置圆柱形半封闭高速气流室93，高速气流室93底部设置冷热对流抽风机，顶部设置高速气流泵；

空气能活塞发电机组10，包括高温高压液化膨胀泵101，膨胀液102，活塞驱动机103，高速发电机103；

空气能热泵蒸汽发电机组11，包括太阳能吸热组板111，碳纤维热导装置112，热水池113，加热加压泵114，工质封闭循环系统115，蒸汽炉116，蒸汽涡轮机117，蒸汽发电机118；

空气压缩装置12，设置压缩罐121，空压机122，压缩气体输送管123；所述静止空气质能33通过空压机122压缩，形成压缩气体5动能，并在压缩罐121内储存；所述的压缩气体5一方面通过压缩气体输送管123连接涡轮机的高压气流喷嘴，并将其输送进入涡轮室内，另一方面通过压缩气体输送管123输送到空气能活塞发电机组10的高压高温液化膨胀泵101。

本发明分别通过吸收多种自然能1包括太阳能1和空气能2，加上高压气流泵、电控电动机、热泵等辅助动力，保证三种发电方式实施：

首先，涡轮强流发电机组9利用风/光/强流发电，通过以下方式实施：

A.冷热对流聚合容器91吸收太阳光热1，形成容器91内外温差，随着冷气流32的不断补充进入，容器内91热气流上升，产生冷热空气对流动能21；低速风能31，静止空气质能32、冷热空气对流动能21，加上在涡轮机94做功后的涡轮回流42，引导到气流聚合室92内形成聚合气流4，通过高压气流泵加速形成高速气流动能41，通过高速气流室93向上牵引到涡轮室内；

B.吸收静止空气质能32压缩，利用强流喷嘴向涡轮机喷射压缩气体5强流动能；

C.通过调控电机97产生的机械能驱动和加速助动能；

以上多种动能在涡轮室内形成的高速气流动能41速度达到40-70m/s，驱动涡轮机94高速旋转，转化涡轮机械能7带动强流发电机96发电。

其次，空气能活塞发电机组10利用空气能3发电：利用空气压缩机组12吸收静止空气质能32存储，通过高温高压液化膨胀泵101工作，经过高温高压液化膨胀，其容积膨胀数百倍，达到高温400℃、高压20MPa，产生的高温高压气体35通过喷嘴喷射进入活塞驱动机103，驱动活塞机产生活塞机械能71带动高速发电机104发电。

其三，空气能热泵蒸汽发电机组11利用光热/空气能3发电：空气能热泵蒸汽发电机组11利用光热/空气能3发电，通过太阳能吸热组板111和冷热对流聚合容器91吸收太阳能1光热，传导到热水池112；同时，通过吸收空气热能34，加热加压泵系统114通过工质循环装置，将工质液加热超过100℃，通过碳纤维热导装置112，将热水池113的热水6加热，输送到蒸汽炉116形成高温蒸汽动能6驱动蒸汽涡轮机117带动蒸汽发电机118发电；工质循环封闭装置115冷却的工质通过冷热蒸发器向外输送冷气的同时吸收空气热能34，不断循环做功。

在没有太阳能2、风能31的状况下，通过吸收空气能3的静止空气质能33、空气热能34，利用冷热对流聚合容器9余热、空气压缩装置12储存的压缩气体5和储存的蒸汽动能61，作为动能继续维持满负荷发电；在并网用电的低峰期，可将多余发电电能8供应空压机122储存压缩气体5和加热热水6储存蒸汽动能61。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但应该说明，本领域的技术人员可以在所附权利范围之内作出各种变化和修改，只要不出超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。