[發明專利]光伏發電儲能儲熱一體化系統及其規劃方法

在審

• 申請號: 202110760249.2
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113570203A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 徐占伯;吳江;劉晉輝;劉坤;管曉宏;董翔翔;王超;程延;張藝瀟;邵柯
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06F30/20;H02J3/28;H02J3/38;H02J15/00;F28D20/00;F24S60/30;F24S20/00;G06F111/04;G06F119/08
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 陳旭紅;晏靜文

本發明公開了一種光伏發電儲能儲熱一體化系統及其規劃方法，其中，所述系統包括光催化反應容器、儲能模塊、儲熱模塊和光伏板；所述光催化反應容器的頂端出口處設置有活動開合的頂蓋，其內部設置有集熱設備；所述儲能模塊通過連接管路接收光催化反應容器排出的氫氧混合氣體；所述儲熱模塊通過循環管路與集熱設備進行連接，所述循環管路中流通有導熱介質；所述光伏板設置于光催化反應容器的底端。上述系統通過規劃基于太陽能的發電、制氫、制氧以及儲熱的一體化系統，有效提取和存儲氫氣和氧氣，同時回收高品位熱能，以實現太陽能的高效梯級利用，有效提高了能源利用率和系統實用性。

技術領域

本發明涉及能源技術領域，特別是涉及一種光伏發電儲能儲熱一體化系統及其規劃方法。

背景技術

可再生能源資源中，太陽能是可以滿足當前和未來人類能源需求最大的可利用資源，因而，收集和轉換太陽能資源用于進一步的能源供應，是解決當前人類面臨的能源危機問題的一個重要途徑。光催化技術是通過光催化劑，利用較短波長的可見光以及紫外光將水分解為氫氣和氧氣的無污染生產技術，可實現將低密度的太陽光能轉化為高密度的化學能，在解決能源短缺問題上具有深遠的應用前景。

在利用光催化技術分解水制氫的過程中，反應溫度是一個重要指標，例如，在溫度較高的條件下，光生載流子的分離效率更高，較低的溫度則更有利于反應物的吸附而不利于產物的脫附。考慮光催化技術通常伴隨熱量排出，而現有的光催化制氫系統更多關注光催化過程中反應溫度的控制，并未對排出的熱量進行有效利用，從而降低了能源利用率和系統實用性。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種光伏發電儲能儲熱一體化系統及其規劃方法，通過規劃設計太陽能發電、制氫、制氧以及儲熱的一體化系統，有效收集高純度氫氣和氧氣，同時回收高品位熱能，實現太陽能的高效梯級利用。

第一方面，本發明提供一種光伏發電儲能儲熱一體化系統，包括光催化反應容器、儲能模塊、儲熱模塊和光伏板；其中，所述光催化反應容器的頂端出口處設置有活動開合的頂蓋，其內部設置有集熱設備；所述儲能模塊通過連接管路接收所述光催化反應容器排出的氫氧混合氣體；所述儲熱模塊通過循環管路與所述集熱設備進行連接，所述循環管路中流通有導熱介質；所述光伏板設置于所述光催化反應容器的底端。

作為第一方面的進一步改進，所述光伏發電儲能儲熱一體化系統還包括控制器；所述控制器用于控制所述頂蓋的開合、所述儲能模塊的工況調整以及所述儲熱模塊的溫度調整。

可選的，所述控制器包括儲能控制模塊；所述儲能模塊包括存儲設備、分離設備以及設置于所述分離設備內部的傳感器組件；其中，所述分離設備的入口通過一連接管路接收所述光催化反應容器排出的氣體混合物，所述分離設備的出口通過另一連接管路連接所述存儲設備；所述傳感器組件與所述儲能控制模塊電性連接，使所述儲能控制模塊根據所述傳感器組件采集到的監測信息控制所述分離設備的內部工況。

可選的，所述分離設備的內壁上覆有儲氫合金，以實現氫氧混合氣體的分離和氫氣的存儲。

可選的，所述循環管路位于所述儲熱模塊的一側安裝有循環泵，所述儲熱模塊側壁上設置有溫控設備；所述控制器包括儲熱控制模塊；所述循環泵、所述溫控設備均與所述儲熱控制模塊電性連接；所述溫控設備包括溫度傳感器和加熱器，所述儲熱控制模塊根據所述溫度傳感器采集到的溫度信息控制所述加熱器打開或關閉。

可選的，所述光伏板的輸出端口連接有電池組件，以為所述電池組件充電；所述電池組件分別與所述循環泵、所述加熱器連接，用于為所述循環泵和所述加熱器供電。

可選的，所述光催化反應容器的內部還設置有氣體監測設備；所述控制器包括催化控制模塊；所述氣體監測設備、所述頂蓋分別與所述催化控制模塊電性連接，所述催化控制模塊用于根據所述氣體監測設備采集到的監測信息控制所述頂蓋的開啟或關閉。