[发明专利]一种太阳能光热/光伏综合能源梯级利用系统

说明书

一种太阳能光热/光伏综合能源梯级利用系统，包括定日镜场、光伏电池阵列、吸热器、高温储热系统、低温储热系统、一级换热系统、二级换热系统、三级换热系统、四级换热系统、热化学系统、发电单元、电解水制氢系统、一级余热利用系统和二级余热利用系统。所述的太阳能光热通过定日镜场和吸热器将太阳能转换为热能，并将此热能通过换热系统以换热介质热能的形式在循环过程中用于不同温度下的梯级利用。所述的光伏电池阵列以直接发电和通过电解水制取氢气的形式进行太阳能高效转换。所述的太阳能光热/光伏综合能源系统可实现连续稳定高效梯级运行，提高太阳能的能量利用效率。

技术领域

本发明涉及一种太阳能光热/光伏综合能源梯级利用系统。

背景技术

光热/光伏耦合系统可有效提高太阳能消纳水平。聚光型太阳能光热系统包括槽式、塔式、蝶式、菲涅尔式四种，塔式太阳能光热系统由于其高聚光比、低成本等特点越来越受到广泛关注。光伏与光热发电具有天然的互补优势，光伏发电只在有太阳辐照时发电，同时发电过程中受光照影响敏感，波动性强。聚光型光热系统中有储热系统，可充分弥补光伏系统的波动性，且在太阳辐照波动和夜晚时代替光伏发电继续运行，以达到光伏光热耦合系统连续平稳运行的目的。另一方面，由于光伏电池技术的飞速发展，电池组件的价格越来越低；光热/光伏耦合系统在提高太阳能综合利用的同时可整体降低系统成本。

高聚光比太阳能光热具有宽温度范围特点，光热/光伏综合能源系统可实现能量的连续稳定高效梯级运行，提高太阳能的能量利用效率。

由于太阳能光伏发电技术日趋成熟，发电成本较低，但存在电能难以存储和储电成本较高，使得单一的光伏发电遭遇发展应用瓶颈；另一方面，太阳能光热系统凭借其可储热、可连续用能的优点，逐步成为应用和研究热点。光伏发电和光热利用相结合可相辅相成，共同发展。

发明内容

本发明的目的是为解决现有高聚光比太阳能光热技术的宽温度范围未能充分利用，大量高、中、低品位的热能无法得到有效利用，使得太阳能利用效率较低和系统成本较高的问题，提出一种太阳能光热/光伏综合能源系统，本发明可实现温度对口、能量梯级利用，提高系统能量利用效率。

本发明太阳能光热/光伏综合能源梯级利用系统包括光伏电池阵列、定日镜场、吸热器、高温储热系统、低温储热系统、一级换热系统、二级换热系统、三级换热系统、四级换热系统、热化学系统、发电单元、电解水制氢系统、一级余热利用系统和二级余热利用系统。所述的定日镜场、吸热器、高温储热系统、低温储热系统、一级换热系统、二级换热系统、三级换热系统和四级换热系统组成太阳能光热。

所述的太阳能光热利用定日镜场将太阳能汇聚反射至吸热器，吸热器内的介质吸收太阳热辐射能后形成高温介质，吸热器与高温储热系统通过管道相连，高温介质经管道传输至高温储热系统。高温储热系统中的传热介质经过一级换热系统换热后流通至二级换热系统；所述一级换热系统与热化学系统通过管道连接，一级换热系统经换热获得的热量通过传热介质通道传输至热化学系统；所述二级换热系统与一级换热系统通过传热介质通道分别与所述三级换热系统和四级换热系统连接，通过循环传热介质逐级释放热量。

二级换热系统经换热获得的热量通过传热介质通道传输至发电单元，二级换热系统中的传热介质经换热后通过传热介质通道流通至三级换热级系统；所述三级换热系统与二级换热系统通过传热介质通道连接，三级换热系统经换热获得的热量通过传热介质通道传输至一级余热利用系统，三级换热系统中的传热介质经换热后通过传热介质通道流通至四级换热级系统；所述四级换热系统与三级换热系统通过传热介质通道连接，四级换热系统经换热获得的热量通过传热介质通道传输至二级余热利用系统，四级换热系统中的传热介质经换热后通过传热介质通道传输至低温储热系统；所述一级余热利用系统通过三级换热系统获得的热量用于工业用热，所述二级余热利用系统通过四级换热系统获得的热量用于用户采暖。