[发明专利]一种新型太阳能光伏与光热联合供电系统装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能光伏发电与光热综合利用的联合供电系统装置，属于新能源利用技术领域。

背景技术

能源危机与环境污染是人类21世纪所面临的两大难题。中国一次能源不足，化石能源在能源结构中占主导地位，超过90%，然而在使用化石原料过程中不可避免地产生了温室气体，影响人类生存的环节。我国太阳能资源丰富，从长远看来，完全可以满足国家可持续发展战略要求。然而，太阳能能量密度低、分布广泛、不稳定等缺点限制了太阳能发展。发展高效低成本的太阳能规模化利用技术成为近年来的研究重点。氢能源具有能量密度高、可运输，易存储、清洁等优点，成为未来最为理想的清洁能源之一。把太阳能转换为氢能，也为太阳能利用中各种困难的解决提供了理想的途径。

太阳能利用主要包括光热利用和光伏利用，光伏和光热利用都有其优缺点，其中，二者共同的缺点是供能不稳定，随着太阳光照强度的变化而变化，这一缺点严重阻碍了太阳能的发展与推广。

近年来，中国经济飞速增长，能源需求不断增长。火电机组装机容量不断扩大，但仍然难以满足能源增长需求，再者，火电机组容量装机容量的扩大，对环境也产生了严重的污染。中国经济稳步增长，农村地区城镇化建设提上日程，但是，农村城镇化建设所需要的能源问题是需要急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有太阳利用技术相关缺点，提供一种新型太阳能光伏与光热联合供电系统装置，以克服现有技术中化石能源紧缺，太阳能不稳定的缺陷。

为解决上述技术问题，提供一种新型太阳能光伏与光热联合供电系统装置，该装置包括：

光伏阵列装置，将太阳辐射能转换为电能，由光伏电池组件构成；

槽式太阳能热利用装置，将太阳辐射能转换为热能，由槽式复合抛物面、接收器、支架构成；

太阳能光伏电解制氢装置，将水电解制氢，由电解槽构成；

太阳能热化学制氢装置，将水热化学制氢，由太阳能反应器和水分解器构成；

贮氢装置，用于储存氢气，在200-300个大气压下高压或者液化贮氢；

控制器A，用于控制DC/DC变换器，完成光伏阵列的最大功率跟踪控制和光伏阵列产生的电能分配；

控制器B，用于控制燃料电池的工作状态，维持直流母线电压稳定；

检测装置，用于检测直流母线电压，并将检测信号送给控制器A；

燃料电池装置，是将氢能转化为电能，由质子交换膜燃料电池构成，该燃料电池工作温度低，运行稳定可靠；

DC/DC变换器装置，用于将光伏阵列产生的直流电能变换为符合系统要求的直流电能，一般为升压变换器，同时与控制器A完成光伏阵列的最大功率跟踪控制；

直流母线装置，用于汇集光伏阵列产生的直流电能和燃料电池产生的直流电能；逆变器装置，用于将光伏阵列和燃料电池的直流电能转换为交流电能，由功率器件组成，可选用IGBT功率器件；交、直流负载，一般为家用电器。

上述部件的连接关系为：所述光伏阵列装置与DC/DC变换器装置相连，DC/DC变换器装置分别与太阳能光伏电解制氢装置和直流母线装置相连；控制器A与DC/DC变换器装置相连；槽式太阳利用装置与太阳能热化学制氢装置相连，太阳能热化学制氢装置和太阳能光伏电解制氢装置共同与贮氢装置的输入端连接，贮氢装置输出端与燃料电池输入端连接，燃料电池的输出端与直流母线装置连接，检测装置检测直流母线装置的电压，将检测到的信号送至控制器B,控制器B根据系统要求控制燃料电池的工作状态；直流母线装置的另一端连接直流负载和逆变器装置，逆变器的输出端与交流负载连接。

所述光伏阵列装置是由太阳能光伏电池串并联构成，根据系统功率要求确定串联个数和并联个数，光伏电池的串并联构成的光伏阵列，直接输出直流电能，输出端与DC/DC变换器连接；DC/DC变换器完成直流电能的变换，将光伏阵列输出的直流电能变换为系统所需要的电能要求，并同时与控制器A完成对光伏发电系统的最大功率跟踪控制。控制器A是由高性能芯片，如TMS320F2812DSP芯片等构成，控制器A的另一个功能是根据系统电能的要求，判断光伏阵列所产生的电能是否与负载功率平衡，若光伏阵列产生的功率大于负载所需要的功率，则将剩余的直流电能送入太阳能光伏电解制氢装置中。