[发明专利]中低温太阳能热化学互补发电的变辐照调控系统及方法

权利要求书

1.一种中低温太阳能热化学互补发电的变辐照调控系统，其特征在于，该系统包括甲醇罐(1)、储水罐(2)、第一控制阀门(3)、第二控制阀门(4)、第三控制阀门(5)、混合器(6)、液压泵(7)、预热器(8)、第一温度传感器(9)、换热器(10)、第二温度传感器(11)、一体化太阳能吸收反应器(12)、第三温度传感器(13)、气液分离器(14)、内燃机(15)、液体回收器(16)、第四控制阀门(17)和第五控制阀门(18)，其中：

甲醇罐(1)、第三控制阀门(5)、液压泵(7)、预热器(8)、第一温度传感器(9)、换热器(10)、第二温度传感器(11)和一体化太阳能吸收反应器(12)依次连接，储水罐(2)、第一控制阀门(3)、混合器(6)、液压泵(7)、预热器(8)、第一温度传感器(9)、换热器(10)、第二温度传感器(11)、一体化太阳能吸收反应器(12)依次连接，一体化太阳能吸收反应器(12)再依次通过预热器(8)和第三温度传感器(13)连接于气液分离器(14)，气液分离器(14)依次通过液体回收器(16)和第四控制阀门(17)连接于液压泵(7)，气液分离器(14)依次通过液体回收器(16)和第五控制阀门(18)连接于混合器(6)，甲醇罐(1)与混合器(6)之间通过第二控制阀门(4)连接，气液分离器(14)还连接于内燃机(15)。

2.根据权利要求1所述的中低温太阳能热化学互补发电的变辐照调控系统，其特征在于，当直射太阳辐照强度高于预设辐照值时，该系统采用驱动甲醇裂解反应的流程，此时开启第三控制阀门(5)与第四控制阀门(17)，第一控制阀门(3)、第二控制阀门(4)和第五控制阀门(18)均保持关闭；25℃的液态甲醇从甲醇罐(1)中进入液压泵(7)，在预热器(8)中吸收反应产物的热量升温，并在换热器(10)中吸收热量，使一体化吸收反应器(12)的进口温度维持在150℃；甲醇蒸汽在一体化太阳能吸收反应器(12)中吸收太阳热能的同时发生甲醇裂解反应，产生H₂和CO的合成气燃料；一体化太阳能吸收反应器(12)的出口温度在150℃～300℃之间；反应产物经过预热器(8)后冷凝至26℃，进入气液分离器(14)分离；未反应的液态甲醇进入液体回收器(16)，通过第四控制阀门(17)进入液压泵(7)准备循环利用；合成气燃料进入内燃机(15)燃烧发电。

3.根据权利要求1所述的中低温太阳能热化学互补发电的变辐照调控系统，其特征在于，当直射太阳辐照强度低于预设辐照值不能满足驱动甲醇裂解反应的需要时，该系统采用驱动甲醇重整反应的流程，此时开启第一控制阀门(3)、第二控制阀门(4)和第五控制阀门(18)，关闭第三控制阀门(5)与第四控制阀门(17)；25℃的液态甲醇和25℃的脱盐水按摩尔比1：1.2的比例分别从甲醇罐(1)和储水罐(2)中进入混合器(6)，充分混合后被液压泵(7)泵入预热器(8)，吸收反应产物的热量升温，并在换热器(10)中吸收热量，使甲醇与水混合物的温度维持在150℃进入一体化太阳能吸收反应器(12)；吸收太阳热能的同时发生甲醇重整反应，产生H₂和CO₂；反应产物经过预热器(8)释放热量后冷凝，在气液分离器(14)中分离，未反应的液体进入液体回收器(16)，通过第五控制阀门(18)进入混合器(6)循环利用；H₂和CO₂的混合气体进入内燃机(15)燃烧发电。

4.根据权利要求2或3所述的中低温太阳能热化学互补发电的变辐照调控系统，其特征在于，所述直射太阳辐照强度的预设辐照值为390W／m²，当直射太阳辐照强度高于390W／m²时该系统采用驱动甲醇裂解反应的流程，当直射太阳辐照强度低于390W／m²时该系统采用驱动甲醇重整反应的流程。

5.一种中低温太阳能热化学互补发电的变辐照调控方法，应用于权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，该方法通过在直射太阳辐照强度高于预设辐照值时采用甲醇裂解反应，在直射太阳辐照强度低于预设辐照值时采用甲醇重整反应，完成不同直射太阳辐照强度与不同吸热反应的协同。