太阳能电池板中高空光伏发电的实现

　　文章提出了一种新型高强度（刚度）抗压、抗弯曲能力的力学结构，从根本上改变了抗压、抗弯曲力学结构的受力形态使其由受压改变为受拉，目前的力学理论由于受力材料承受压应力受力结构在长细比达到一定数值之后则产生力学不稳定，因此此类结构长细比达到一定数值后为了保证结构的稳定性在承受同样数值的压应力情况下其消耗的力学材料随高度或跨度的增大而大基数的增长。

　　目前的太阳能电池板发电厂由于力学结构造价问题没能考虑到将发电设备安装到5000米以上的高空以节省地面的土地资源问题。而以地面支撑为基础的风力发电机的塔架由于以上原因一般设计高度均在100米以内，进而导致风能的可开发利用率极低。本文提出的抗压、抗弯曲力学结构将使任意直径的钢丝绳钢材制作的无缝钢管的理论独自直立高度达到5000米以上。这个设计的太阳能电池板发电厂及风力发电站支撑钢材使用量在与现有设计相当的情况下可以将发电设备安装高度达到5000米以上。在这一高度安装太阳能电池板发电厂平均发电效率可教地面增加一倍、几乎不占用土地资源并且在设备安装不太密集的情况下几乎对地面植物生长不会产生任何影响。可使全球的可开发利用的风能总量提高到人类需要的100倍以上，将从根本上解决人类的电力能源缺乏及因能源利用带来的环境污染等问题。

　　下面结合上面的图示说明本文的设计及利用：（图1）中M为一根φ60×5mm、材质为制作钢丝绳钢材的无缝钢管，抗拉强度为1870MPa的钢丝绳钢材最大承拉能力约190.8公斤/平方毫米左右。现将管内充满高压流体（如轻质油类）后永久封闭。这时此钢管外壁的受力状态为沿钢管周向的拉应力及沿钢管径向的拉应力，力学分析可知此时钢管所能够承受内部高压流体最大压力的能力取决于钢管能够承受周向的最大拉应力的能力。此时沿钢管径向的拉应力约为周向拉应力的45％。