沙漠建一座10MW太阳能烟囱发电站的计划曾得到论证并开始实施，但由于印度和巴基斯坦之间的核竞赛使该计划落空。自从1995年起，由物理学家沃尔夫沃尔特·斯廷纳领导的小组已提出计划2004 年在南非边远的沙漠城锡兴附近建造200MW太阳能烟囱发电站方案，但这庞大的计划仍存在许多巨大的困难，其中所需要的1500m高烟囱的计划是目世界上前所未有的。我国的华中科技大学受武汉市青年科技晨光计划资助已经开始从事这方面的研究，目前正在筹备建造一座50 W太阳能烟囱式发电装置，拟对集热棚和烟囱内的传热和流动过程进行数值模拟研究。上海交通大学教育部太阳能发电及制冷工程研究中心运用一种简化分析方法对所构建的概念太阳能烟囱式电站的性能进行了预测，并针对宁夏地区气候特点，对其在银川、平罗和贺兰三个地区应用的可行性做了分析。
在理论研究方面，最近几年国外的研究人员发表了多篇关于太阳能烟囱发电技术的文章。内容涉及太阳能热风电厂的理论设计，能量转换效率，性能改进，环境效应等问题。其中南非的VonBackstrom和Gannon A.J.对太阳能热风电厂内的可压缩流动，系统内空气压降，系统热力循环和能量损失以及透平性能强化等进行了研究，提出了IGV（即用烟囱的底座作为烟囱的入口导叶）的概念，取得了一系列领先的研究成果。此外，Ruprecht计算了200MW的太阳能热风电厂的空气流动情况并设计了透平装置。Dos Santos Bernarde给出了太阳能热风电厂的热力分析的计算机模拟，对未来太阳能热风电厂的建造具有指导意义。
太阳能烟囱式热力发电可利用太阳能进行大规模发电，所需设备与技术相对较低，在太阳能资源丰富、荒地多且廉价、少水又缺电的欠发达工业国家和地区具有相当的吸引力及与常规能源发电的竞争力。国外对太阳能烟囱式热力发电技术的三大部件在材料、设计、工艺及理论方面进行了长达二十多年的研究，而国内在这方面的研究时间短，力度小。
三、项目主要研究开发内容、技术关键及主要创新点。
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本项目开发太阳能热气流产生的方法和设计实现产生太阳能热气流的装置，进一步提高太阳能热气流发电效率。（1）利用太阳光照射，加热太阳能集热装置的空气，热空气上升流动形成风；（2）将上述热空气形成的风汇集在纵向设置的导风筒内，利用烟囱效应提高风速；（3）利用上述风推动设置于导风筒上方的风力发电装置发电。上述技术方案中，在夜间无太阳光时，调节风力发电装置的风叶方向利用自然风力发电。可以在所述风叶上设置旋转机构，使风叶可竖直方向旋转，从而在晚上无法利用太阳能时，只要将风叶旋转90°，即可变成正常的“风车”风力发电装置，利用自然风力发电；不仅进一步充分利用自然资源，还提高了本装置的利用率。
总的说来目前太阳能烟囱风力发电方法虽然具有诸多优点，但也存在某些缺点与不足，主要有以下6个方面：
（1） 驱动涡轮发电机所需的热空气是通过集热棚的温室效应产生的，发电效率低。目前太阳能热风发电所需的热空气是在集热器内根据“温室效应”原理而获得。集热器的玻璃顶棚距地面2～6m，由水平覆盖的玻璃或塑料构成。短波可以从集热器辐射出去而地面辐射的长波却无法穿越集热器。
（2）烟囱（导风桶）底部和顶部的温差、压差较小，发电效率低。
（3）集热棚的透明材料，很容易被尘土盖上，不易清洗，使透明材料的热交换效率下降；
（4）在大风下，透明材料易被破坏；
（5）超高烟囱的防风防震的安全问题也值得进一步探讨，目前世界上最高的人工建筑物是加拿大的多伦多电视塔只有550m高；
（6）与普通的风力机相比，大结构的太阳能烟囱内的涡轮发电机在经济上是不合算的。
风力发电存在的如下主要问题：
风力发电站建设过程当中风电场的选址是风电场建设首先应解决的问题，也是风电场建设过程当中十分关键的一步，直接关系到风电场经济效益的好坏。因为风况决定风电机的发电量，风况是风电场
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选址必须考虑的主要因素。
风资源特点决定设备年利用小时仅2500～3400h。造成设备的利用率低，给生产造成损失。
由于自然风的间歇性，风力发电机输出波动较大，波动时间范围从数秒至数年。时间从数秒到数分钟的波动可能在短时间内影响常规发电设备的暂态稳定、系统频率控制和负荷潮流。
当前，太阳能烟囱热风发电有两方面需要突破的地方： 第一个方向涉及在太阳能烟囱发电系统中如何收集太阳能问题，即太阳能集热的方法。这对于太阳能烟囱热风发电是至关重要的。太阳能收集的好，发电效率就高。这就需要研究能够产生太阳能热风的太阳能集热方法。
第二个方向涉及太阳能烟囱热风发电系统转换效率以及基于太阳能热风发电固有的热力学性不完善的研究。太阳能烟囱热风发电技术实质上是太阳热发电，受热力学定律的制约，热力学第二定律效率极低，这就需要研究能够提高热力学第二定律效率的方法。
第三个方向涉及超高烟囱的防风防震的安全问题。
总之，随着我们对太阳能热风风力发电系统研究的深入，研究太阳能热风发电的意义与条件逐步显现。拟申请的项目研究旨在研究太阳能热风产生的方法，探讨适合于产生太阳能热风的太阳能集热和传热机理，并且设计有效的实现方法，为广阔的太阳能热力用领域打下坚实的基础，具有十分重要的理论意义与应用价值，希望我们的工作能为使我国在这一研究领域取得国际领先地位贡献一定的力量。
本项目研究在太阳能热气流发电系统中热风的产生方法，其创新点有：
（1）在太阳能热气流发电系统中，突破传统的利用温室效应产生热风的方法，首次提出太阳能热风利用太阳能集热设备塔式太阳能锅炉、平板形太阳能集热器、全玻璃真空管太阳能集热器、真空管太阳能集热器或其组合产生。受热的空气向上流动驱动烟囱内部的风力发电机发电。
（2）采用新型太阳能集热方法的基础上，进一步提高太阳能热
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气流发电系统中热力学第二定律的效率。
太阳能热气流发电原理示意图
四、项目预期目标（主要技术经济指标、社会效益、技术应用和产业化前景以及获取自主知识产权的情况）。 1）主要技术经济指标：
本项目设置的集热器可使导风桶（烟囱）内气流温度升高大于50℃，所能形成的上升气流速度约为35m/s。将太阳能转换效率由目前的不足1％，转换效率提高到大于5.1％。 2）社会效益、技术应用和产业化前景：
本专项形成具有浙江特色的太阳能热气流风力发电产业，有效增加浙江省能源供应，优化浙江省能源结构，建设推广多项应用太阳能
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热气流风力发电示范工程，培育多家重点企业家，预计实现年新增产值2亿元，利税2000万元以上。
在形成多家太阳能热气流风力发电产业化示范工程基础上，带动相关产业发展（太阳能热力用产品生产企业），形成新的经济增长点。浙江省有很多家太阳能热水器生产企业，随着太阳能热水器市场的饱和，目前，这些企业面临转产的局面。当我们开发的太阳能热风发电系统产业化以后，这些企业完全可以转向生产太阳能热风发电系统中的部分集热装置。
培养太阳能热气流风力发电技术的研发与管理人才等15名以上。 3）预期研究结果：
开发具有自主知识产权、处于国际、国内领先水平的太阳能热气流风力发电关键共性技术3项以上，新产品10个以上；专利申报和授权达到8项，其中发明专利3项以上。
（1）开发新型的太阳能集热风力发电方法，建造高于目前太阳能集热风力发电效率的太阳能热风发电系统。
（2）设计新型的太阳能集热方法。
（3）太阳能热风发电系统热力学特性数学建模、分析和参数优化。
（4）在国内外重要刊物上发表高级别论文3～5篇。 （5）发明专利至少3项，实用新型专利至少5项。 4）利用研究结果计划和今后发展思路
在浙江省乃至全国大规模建造太阳能热风风力发电站，缓解浙江省乃至全国电能短缺的严重局面。当然作为一种新型的太阳能热风风力发电技术，随着太阳能集热技术的发展，太阳能热风发电的效率也将进一步提高。
（1）在基础、技术、工程应用三个层面上，结合能量利用系统创新集成优化理论，研究 系统中太阳热能转换—储存—传输—再生电能过程中的动力学、热经济学，热传递现象理论，以及储能系统中的应用基础问题。?
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