[发明专利]光伏发电储能储热一体化系统及其规划方法

说明书

本发明公开了一种光伏发电储能储热一体化系统及其规划方法，其中，所述系统包括光催化反应容器、储能模块、储热模块和光伏板；所述光催化反应容器的顶端出口处设置有活动开合的顶盖，其内部设置有集热设备；所述储能模块通过连接管路接收光催化反应容器排出的氢氧混合气体；所述储热模块通过循环管路与集热设备进行连接，所述循环管路中流通有导热介质；所述光伏板设置于光催化反应容器的底端。上述系统通过规划基于太阳能的发电、制氢、制氧以及储热的一体化系统，有效提取和存储氢气和氧气，同时回收高品位热能，以实现太阳能的高效梯级利用，有效提高了能源利用率和系统实用性。

技术领域

本发明涉及能源技术领域，特别是涉及一种光伏发电储能储热一体化系统及其规划方法。

背景技术

可再生能源资源中，太阳能是可以满足当前和未来人类能源需求最大的可利用资源，因而，收集和转换太阳能资源用于进一步的能源供应，是解决当前人类面临的能源危机问题的一个重要途径。光催化技术是通过光催化剂，利用较短波长的可见光以及紫外光将水分解为氢气和氧气的无污染生产技术，可实现将低密度的太阳光能转化为高密度的化学能，在解决能源短缺问题上具有深远的应用前景。

在利用光催化技术分解水制氢的过程中，反应温度是一个重要指标，例如，在温度较高的条件下，光生载流子的分离效率更高，较低的温度则更有利于反应物的吸附而不利于产物的脱附。考虑光催化技术通常伴随热量排出，而现有的光催化制氢系统更多关注光催化过程中反应温度的控制，并未对排出的热量进行有效利用，从而降低了能源利用率和系统实用性。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种光伏发电储能储热一体化系统及其规划方法，通过规划设计太阳能发电、制氢、制氧以及储热的一体化系统，有效收集高纯度氢气和氧气，同时回收高品位热能，实现太阳能的高效梯级利用。

第一方面，本发明提供一种光伏发电储能储热一体化系统，包括光催化反应容器、储能模块、储热模块和光伏板；其中，所述光催化反应容器的顶端出口处设置有活动开合的顶盖，其内部设置有集热设备；所述储能模块通过连接管路接收所述光催化反应容器排出的氢氧混合气体；所述储热模块通过循环管路与所述集热设备进行连接，所述循环管路中流通有导热介质；所述光伏板设置于所述光催化反应容器的底端。

作为第一方面的进一步改进，所述光伏发电储能储热一体化系统还包括控制器；所述控制器用于控制所述顶盖的开合、所述储能模块的工况调整以及所述储热模块的温度调整。

可选的，所述控制器包括储能控制模块；所述储能模块包括存储设备、分离设备以及设置于所述分离设备内部的传感器组件；其中，所述分离设备的入口通过一连接管路接收所述光催化反应容器排出的气体混合物，所述分离设备的出口通过另一连接管路连接所述存储设备；所述传感器组件与所述储能控制模块电性连接，使所述储能控制模块根据所述传感器组件采集到的监测信息控制所述分离设备的内部工况。

可选的，所述分离设备的内壁上覆有储氢合金，以实现氢氧混合气体的分离和氢气的存储。

可选的，所述循环管路位于所述储热模块的一侧安装有循环泵，所述储热模块侧壁上设置有温控设备；所述控制器包括储热控制模块；所述循环泵、所述温控设备均与所述储热控制模块电性连接；所述温控设备包括温度传感器和加热器，所述储热控制模块根据所述温度传感器采集到的温度信息控制所述加热器打开或关闭。

可选的，所述光伏板的输出端口连接有电池组件，以为所述电池组件充电；所述电池组件分别与所述循环泵、所述加热器连接，用于为所述循环泵和所述加热器供电。

可选的，所述光催化反应容器的内部还设置有气体监测设备；所述控制器包括催化控制模块；所述气体监测设备、所述顶盖分别与所述催化控制模块电性连接，所述催化控制模块用于根据所述气体监测设备采集到的监测信息控制所述顶盖的开启或关闭。