[發明專利]一種為SOEC供電和供熱的碟式光伏光熱一體化裝置

在審

• 申請號: 202211215099.8
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115574473A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 陳晨;邱惠翀;夏起;趙建國;王俊祺;林良銳;林子涵;劉慧;紀辰;馬可韋;王琮瑋;鄭嘉蔚;高增梁
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F24S10/70
• 分類號: F24S10/70;F24S20/20;F24S23/71;F24S30/422;F24S80/65;H02S20/32;H02S40/22;H02S40/38
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 湯明

一種為SOEC供電和供熱的碟式光伏光熱一體化裝置，屬于太陽能光伏光熱利用技術領域。它包括底座、支架、聚光鏡模塊及集熱器；聚光鏡模塊包括小型拋物碟式聚光鏡模塊及光伏模塊；小型拋物碟式聚光鏡模塊包括一個完整的小型拋物碟式聚光鏡，光伏模塊包括一組光伏電池，每個光伏電池表面涂有光譜選擇性反射涂層，起到分光作用。本發明將傳統的拋物碟式聚光器分為兩部分，使得經過小型拋物碟式聚光鏡反射的太陽光線直接到達集熱器底面，被集熱管吸收；其余到達單晶硅光伏電池表面的光線，一部分被單晶硅光伏電池利用，另一部分則被單晶硅光伏電池表面的光譜選擇性反射涂層反射到集熱器上；實現碟式聚光鏡上的光伏光熱一體化。

技術領域

本發明屬于太陽能光伏光熱利用技術領域，具體涉及一種為SOEC供電和供熱的碟式光伏光熱一體化裝置。

背景技術

隨著社會多維空間的快速增長，工業化不斷加速，對化石能源的需求不斷增加，環境的惡化日益加劇地加重了。更多的研究和行業考慮利用可再生能源，如太陽能。太陽能作為一種可持續的能源，有許多優點；它是一種大量可用的資源并被認為是解決全球日益增長的能源需求的一個潛在的解決方案。而利用太陽能的兩大技術分別是光伏技術和光熱技術。光伏技術，是利用光伏電池吸收照射到電池表面的光，進而產生光生電動勢（光生電壓），并將電壓收集對外送電。光熱技術，簡單來說，就是將太陽光集中照射到集熱器表面，使集熱器內部介質充分吸熱而被利用。

近幾年來，國內外學者致力于研究太陽能全光譜利用，以不斷提高太陽能的利用率。根據光譜響應特性，全光譜太陽輻射可以轉化為光伏（使用可見光譜）和光熱(使用紫外光和紅外光譜)。相應地，太陽能光伏(PV)和光熱過程的耦合（PV/T）通常被認為是提高全譜太陽能利用的有效途徑。目前，國內外對光伏-光熱一體化的技術，大部分都是在降低光伏電池溫度的同時，將流體帶走的能量加以利用，在提高光伏效率的同時還能提供一定的熱能。傳統的拋物碟式聚光鏡采用點聚焦拋物面反射鏡，通過雙軸跟蹤系統對太陽進行跟蹤；太陽能通常被匯聚在焦點上，位于焦點上的吸收器則安；在這個焦點上用以吸收高密度的聚光太陽熱對內部工質加熱，內部工質可被加熱到700℃。這些高溫傳熱介質流經熱力循環后到達汽輪機組驅動發電機發電。

SOEC，全名固體氧化物電解池(solid oxide electrolyzer cells)，原理與固體氧化物燃料電池相反，需要在一定的高溫條件下才能將水電解為氫氣和氨氣，同時這個過程中需要持續的提供一定的電量。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種為SOEC供電和供熱的碟式光伏光熱一體化裝置，其能夠實現碟式聚光鏡上的光伏光熱一體化。

本發明提供如下技術方案：

一種為SOEC供電和供熱的碟式光伏光熱一體化裝置，包括底座、支架、設置在支架上的聚光鏡模塊及集熱器；所述聚光鏡模塊包括位于中心位置的小型拋物碟式聚光鏡模塊及位于小型拋物碟式聚光鏡模塊四周的光伏模塊；所述集熱器設置在聚光鏡模塊的上方并位于聚光鏡模塊的中心焦點處；所述光伏模塊包括一組光伏電池，其整體呈拋物線圓形陣列排布，每個光伏電池表面涂有光譜選擇性反射涂層，起到分光作用；固體氧化電解池SOEC通過導線與光伏模塊電信號連接，且通過導熱管與集熱器內集熱管路出口相連接。

進一步的，所述小型拋物碟式聚光鏡模塊包括一個完整的小型拋物碟式聚光鏡。

進一步的，所述光伏模塊包括沿著側面拋物線方向由內向外依次設置的內層光伏電池、中間層光伏電池及外層光伏電池；每一層光伏電池的反射焦點與小型拋物碟式聚光鏡的中心焦點在同一位置處。

進一步的，所述集熱器的底面為接收面，其四周側面及頂端面均用絕熱材料包裹。

進一步的，所述集熱器包括主體及設置在主體內部的集熱管路；所述集熱管路的管路進口設置在主體的一個側面底角處，其管路出口設置在主體的頂端。

進一步的，所述集熱管路呈“S”型分層排布，其內部的流體為水蒸汽或導熱油。