风力发电耦合太阳能热气流发电系统设计(5)
（2）太阳能烟囱热气流发电技术适合于建在人口稀少的闲置的土地上，特别是一些荒漠地区，这对于耕地面积锐减的当今世界也具有重要的现实意义。这项发电技术特别适合用于我国广阔的西部偏远地区，对于我国的西部大开发有着重要的意义。
（3）集热棚内部的蓄热层能够吸收并储存一部分太阳能，使得系统不但能够在白天发电，而且晚上也能释放能量继续发电，保证发电机组可以昼夜连续不断地运行。
（4）太阳能集热棚以及烟囱材料都可以使用现有的常规材料进行建造，不像太阳能光伏电池材料的价格一样高昂；其设备较其它发电技术而言比较简单，运行费用也低；而且设备的规模越大，可以得到的功率也越大，发电效率越高，经济性上适合于建立大功率的太阳能烟囱热气流电站。
（5）太阳能热气流发电系统具有良好的环境效应，不会对环境造成任何污染。太阳能烟囱热气流发电是一种清洁的发电技术，不会产生化石能源所带来的 SO2、NOX等污染物，也不会产生 CO2这样的温室气体。据估算，一个200 MW的太阳能烟囱热气流电站，每年可以减少约90万吨CO2等温室效应气体的排放。此外，当建造在大气污染严重的工业地区时，太阳能烟囱还能起到消除局部的地面大气污染的作用[8]。
2 太阳能烟囱与风力发电机塔筒的结合
2.1 风力发电耦合太阳能热气流发电系统
新型的风力发电耦合太阳能热气流发电系统是由传统的风力发电机和新型的太阳能热气流发电装置结合而成。
如图2.1所示，利用传统的风力发电机高耸的塔筒作为太阳能烟囱，在高于地面的位置以塔筒基础为圆心布置一定面积的太阳能集热棚，同时铺设蓄热材料在地面上。由于近地面空气被加热，密度减小，在太阳能烟囱中由于烟囱效应，空气流以较快的速度上升。在塔筒顶部空气流穿过风力发电机的机舱后从尾部流出，可以冷却机舱齿轮箱和发电机，同时不影响风力机风轮的空气流动。
图2.1 风力发电耦合太阳能热气流发电系统
由于传统风力发电机塔筒内布置有爬梯、电缆桥架、平台等，新型发电系统在原塔筒的外侧另加设一个小直径的通道用于布置电缆桥架，保持塔筒内部的空旷。
我国大型风力发电机一般布置在风力资源丰富的西北等偏远沙漠地区，并且风力机相距较远，荒地广阔。而西部太阳能资源十分丰富，平均年日照小时数高达2800~3300h，又有大量可供选址使用的荒地、戈壁滩和沙漠，特别适合建造大型太阳能热气流电站。如果将风力发电机与太阳能热气流发电系统耦合，不仅能提高当地能源利用效率，也充分利用了土地资源。
太阳能与风能存在着天然的季节互补、气候互补和昼夜互补性，实施联合开发必将降低发电容量的峰谷波动，提高供电稳定性和电能品质，从而提升资源利用效益。最后，风电场并网系统和电力输送网络也为太阳能热气流发电系统提供很好的条件，不需要额外建设电力输送网络。
因此，风力发电机耦合太阳能热气流发电系统是一种高效利用可再生能源的方式，既实现两种能源的优势互补，又能充分利用两种装置的功能效益，为实现风能、太阳能转换效率的提高提供有力的技术支撑。
2.2 耦合发电系统原理
这种风力发电耦合太阳能热气流发电系统是由集热棚、风力发电机塔筒和涡轮发电机三部分构成的。集热棚将太阳能转化为其内部空气的热能，由于压差而在塔筒里面形成气流，流动空气推动塔筒内部的涡轮机进行发电。
2.2.1 集热棚
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