[發明專利]一種基于太陽能分頻利用的綜合供能系統

有效

• 申請號: 202110793712.3
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113411036B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 苗政;張佳薇;武翔峰;岳權
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02S10/10
• 分類號: H02S10/10;H02S40/22;H02J3/32;F24S10/00;F24S23/70;H01M8/06;H01M8/0612;C25B1/04;C25B9/65
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 劉美麗

本發明涉及一種基于太陽能分頻利用的綜合供能系統，包括：太陽能分頻利用?聚光光伏光熱模塊，被配置為接收太陽能并將太陽能分頻利用產生電能和熱能；有機朗肯循環模塊，被配置為接收太陽能分頻利用?聚光光伏光熱模塊產生的熱能并將其轉換為電能；燃料電池?電解池一體化模塊，被配置在太陽光輻射強的情況下，通過電解池將多余的電能轉化為化學能儲存，在太陽光輻射弱的情況下，通過燃料電池將化學能轉化為電能；電流調制模塊，被配置將產生的電能進行調制，完成交流電和直流電之間的轉換，實現電能配送電網。本發明提高太陽能綜合利用率并具有儲能功能，平抑太陽能波動，削峰填谷，同時可得到高附加值產品，形成電氫雙供的綜合供能系統。

技術領域

本發明是關于一種基于太陽能分頻利用的光電-光熱驅動有機朗肯循環-質子交換膜燃料電池/電解池的綜合供能系統，涉及太陽能技術領域。

背景技術

可再生能源已經歷十多年的強勁增長，容量迅速提升，成本大幅下降，替代性不斷加強，成為主體能源的趨勢逐漸明晰，能源轉型日益迫切。由于風、光為主的新能源具有隨機性、間歇性和波動性，大規模接入電網將給電網運行帶來嚴峻挑戰。新型電力儲能技術可為電力網絡甚至整體能源網絡帶來功率和能量緩沖，能夠解決能源轉換和安全問題，保障國家能源安全。

在此背景下，以太陽能發電為基礎，以氫為載體的儲能用能技術備受關注。目前太陽能發電技術經歷著從粗放到精細化轉變的過程，代表性技術為太陽能分頻利用。太陽能分頻技術是一種將太陽光束中不同波段的輻射能區別利用的技術，可將高效光伏轉換譜段的太陽輻射分配給太陽電池，進行光伏發電，將無法進行光伏轉換以及轉換效率較低譜段的太陽輻射分配給太陽集熱器，進行光熱轉換，能夠有效提高太陽能的利用效率。

目前，主流的分頻技術有納米流體和分光鏡兩種形式，仍存在光損失較大、適用溫度較低、經濟性較差等問題需要進一步突破。氫能是公認的清潔能源，可再生能源制氫是未來發展的方向，《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》指出2030年左右可再生能源電解水制氫將成為有效供氫主體。PEM電解水制氫工作電流密度高(1A/cm²)，總體效率更高(74％～87％)，氫氣體積分數更高(99.99％)，產氣壓力更高(3～4MPa)，動態響應速度更快，能適應可再生能源發電的波動性，被認為是極具發展前景的電解水制氫技術。氫能源鏈條中儲氫是一個關鍵的環節，目前儲氫設備投資大、效率低使得氫的就地消納成為一種更為優良的選擇。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種以電解池和燃料電池一體化技術通過氫能為載體進行現場的制氫、儲氫和用氫，實現儲能效果的同時可提供電能和氫能的雙供功能的綜合供能系統。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種基于太陽能分頻利用的綜合供能系統，該系統包括：

太陽能分頻利用-聚光光伏光熱模塊，被配置為接收太陽能并將太陽能分頻利用產生電能和熱能；

有機朗肯循環模塊，被配置為接收所述太陽能分頻利用-聚光光伏光熱模塊產生的熱能并將其轉換為電能；

燃料電池-電解池一體化模塊，被配置在太陽光輻射強的情況下，通過電解池將多余的電能轉化為化學能儲存，在太陽光輻射弱的情況下，通過燃料電池將化學能轉化為電能；

電流調制模塊，被配置將產生的電能進行調制，完成交直流電之間的轉換。

進一步地，所述太陽能分頻利用-聚光光伏光熱模塊包括反射聚光鏡、分頻器、聚光光伏組件、聚光鏡和光熱集熱器；

所述反射聚光鏡將太陽光高倍聚光后照射到所述聚光光伏組件；

所述聚光光伏組件后方設置有冷卻背板，被配置為為幫助所述聚光光伏組件冷卻；

所述聚光光伏組件四周裝設環形吸熱器，被配置為吸收沒有照向所述聚光光伏組件的光的能量；