[发明专利]一种光伏-光热化学互补系统变截止波段光谱分配方法

说明书

本发明公开了一种光伏‑光热化学互补系统变截止波段光谱分配方法。光谱分频器对太阳光谱进行分配，将部分短波太阳光分配给光伏电池，其余波段太阳光分配给热化学反应利用。太阳光谱的分配充分考虑了热化学反应对太阳能需求的变化，分频器具有变化的截止波段，在热化学反应对太阳能需求高的位置，对应分频器具有较小的截止波段，可以分配给此部分反应器较多的太阳能；在热化学反应对太阳能需求降低的位置，对应分频器的截止波段变大，分配给反应器此部分的太阳能减少，而分配给对应光伏电池的太阳能增加，提高了光伏电池的输出功率。热化学反应器上太阳能的输入与热化学反应能量需求得到匹配，减少了太阳能损失，太阳能利用效率得到提高。

技术领域

本发明属于太阳能利用领域，特别是一种光伏-光热化学互补系统变截止波段光谱分配方法。

背景技术

目前太阳能常见的利用方式主要有光伏转化、光热转换以及光热化学转换。为了提高太阳能利用效率，多采用光谱分频技术将光伏转换与光热转换或光热化学转换耦合在一起形成复合系统。太阳能光伏-光热化学互补系统将光伏电池与热化学反应耦合在一起形成复合系统，光谱分频器对太阳光谱进行分割和分配，使光伏电池和热化学反应可以分别利用不同波段的太阳光，将低品位的太阳能分别转化为高品位的电能和化学能，实现了对全光谱太阳能的高效利用，提高了太阳能的利用效率。对于采用光谱分频的太阳能光伏-光热化学互补系统来说，太阳光谱的分配决定了光伏电池和热化学反应的耦合效果，只有合理的光谱分配才能提高复合系统对太阳能的利用效率。

常规光谱分配方法中光谱分频器拥有单一的截止波段，光谱分频器各处的光谱分配波段和能量分配比例是相同的，所以，分配给热化学反应器的太阳能在反应物流动方向上的分布是均匀的。如专利CN 107634109 A(王富强，梁华旭，李洪阳，程子明，谭建宇.一种通过光谱分频实现太阳能聚光光伏与中低温热化学联合产能系统及方法)和CN108759120A(刘启斌，郭少朋，方娟，刘泰秀.光化学与热化学结合的储能装置)中的分频器均为单一的截止波段，分配给反应器的太阳光谱波段是不变的。然而，对于太阳能光伏-光热化学互补系统，随着甲醇在反应器里流动和反应，热化学反应在反应器不同位置对太阳能的需求是不同的，在热化学反应器进口段和中间段，太阳能被用来加热甲醇并为热化学反应提供反应热，热化学反应对太阳能需求较高。当甲醇流至反应器出口段时，热化学反应趋于结束，热化学反应对太阳能的需求随之降低。因此，常规的单截止波段光谱分配方法没有考虑热化学反应能量需求的变化，会导致分频器分配给反应器出口段的太阳能大于热化学反应对太阳能的需求，热化学反应器上的能量输入与热化学反应能量需求不匹配，造成太阳能的损失，降低了系统太阳能利用效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏-光热化学互补系统变截止波段光谱分配方法，以优化太阳能光伏-光热化学互补系统中热化学反应器上的太阳能分布，解决热化学反应器上太阳能的输入与热化学反应能量需求不匹配导致太阳能损失的问题，降低热化学反应器的能量损失，提高耦合系统对太阳能的利用效率。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种光伏-光热化学互补系统变截止波段光谱分配方法，在光伏电池和热化学反应器之间设置有分频器用于对全光谱太阳能进行分割和分配，所述分频器分为多段，每段拥有变化的截止波波段，根据热化学反应器不同位置的热化学反应对太阳能需求的不同，每段分频器的截止波段不同，以调整分配给热化学反应器和光伏电池的太阳能。

一种太阳能光伏-光热化学互补系统，包括：

聚光镜，用于收集并反射太阳光至光谱分频器；

光伏电池，用于将光伏转换转化为电能；

热化学反应器，用于吸收太阳能并转化为热能；

分频器，用于将太阳光分配给光伏电池和热化学反应器；

所述分频器为多段，每段拥有变化的截止波波段，根据热化学反应器不同位置热化学反应对太阳能需求的不同，每段分频器的截止波段不同。