一种光伏-光热化学互补系统变截止波段光谱分配方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光伏

【技术实现步骤摘要】
一种光伏
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光热化学互补系统变截止波段光谱分配方法


[0001]本专利技术属于太阳能利用领域，特别是一种光伏
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光热化学互补系统变截止波段光谱分配方法。

技术介绍

[0002]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
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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
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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。
[0003]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CN 108759120A(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
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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。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种光伏
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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
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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。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：
[0006]一种光伏
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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。
[0007]一种太阳能光伏
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光热化学互补系统，包括：
[0008]聚光镜，用于收集并反射太阳光至光谱分频器；
[0009]光伏电池，用于将光伏转换转化为电能；
[0010]热化学反应器，用于吸收太阳能并转化为热能；
[0011]分频器，用于将太阳光分配给光伏电池和热化学反应器；
[0012]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。
[0013]本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：
[0014](1)本专利技术对太阳光谱分割和分配时充分考虑了热化学反应器中热化学反应对太阳能需求的变化，将光谱分频器分配给反应器的太阳能与甲醇裂解反应的能量需求相匹配。光谱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，光谱分频器具有较窄的截止波段，可以分配给此段反应器更多的太阳能。而在热化学反应对太阳能需求降低的位置，光谱分频器的截止波段变宽，分配给此段反应器的太阳能减少，相应的分配给光伏电池的太阳能得到增加，提高了光伏电池的输出功率，太阳能利用效率得到提高。
[0015](2)本专利技术减少了热化学反应器出口段太阳能的输入，有效地降低了合成气出口段的温度，不仅减少反应器对环境的散热损失，而且降低了被合成气吸收的太阳能，提高了此段太阳能向化学能转化比例。
[0016](3)本专利技术在对太阳光谱分割和分配时，综合考虑了光伏转换和光热化学转换各自适宜的波段和能量，将可以被光伏电池高效利用的部分段波段太阳光分配给了光伏电池进行光伏转换，而将其它波段的低品位的太阳能分配给了光热化学反应，实现了低品位的太阳能向高品位的化学能的转化。
附图说明
[0017]图1为变截止波段太阳光谱分配示意图。
[0018]图2为太阳能光伏
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光热化学互补系统示意图。
具体实施方式
[0019]为了使本专利技术的技术方案和优点更加清楚明白，在下文中将结合附图和实施例进行进一步说明。如图1为变截止波长光谱分配方法示意图，图2所示为使用变截止波长光谱分配方法的太阳能光伏
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热化学互补系统。
[0020]本实施例以光谱分频器分为两段为例，太阳能光伏
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热化学互补系统装置包括光伏电池1、第一光谱分频器2和第二光谱分频器3、热化学反应器4、聚光镜5，其中聚光镜5用于收集并反射太阳光，一般为槽式聚光镜，也可以选用其它线性聚光反射镜。聚光镜5将太阳光反射至聚光镜上方的第一光谱分频器2和第二光谱分频器3，第一光谱分频器2和第二光谱分频器3对特定波段的太阳光具有高透射率，而对其余波段的太阳光具有高反射率。第一光谱分频器2和第二光谱分频器3对全光谱的太阳光进行重新分配，波长在λ
S,d
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λ
S,u
之间适合光伏电池高效利用的部分短波太阳光被第一光谱分频器2和第二光谱分频器3反射至光谱分频器下方的光伏电池1，其余的波长小于λ
S,d
和大于λ
S,u
的太阳光透过第一光谱分频
器2和第二光谱分频器3被分配给热化学反应器4，λ
S,d
‑
λ
S,u
为分频器的截止波段，λ
S,d
和λ
S,u
分别为分频器截止波段的下限波长和上限波长。分配给光伏电池1的太阳光通过光伏转换转化为电能。分配给热化学反应的太阳能先被热化学反应器4吸收转化为热能，随后作为反应热驱动热化学反应发生并产生合成气，太阳能最终转化为化学能储存在合成气中。光伏电池，用于将光伏转换转化为电能，下方设置有水冷散热器，对电池进行冷却降温；电池和散热器之间填充导热硅脂增强换热。热化学反应器，用于吸收太阳能并转化为热能为甲醇裂解的热化学反应提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏
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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，其特征在于，所述分频器分为多段，拥有变化的截止波波段，根据热化学反应在热化学反应器不同位置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不同位置的太阳能波段和能量比例。2.一种太阳能光伏
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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驱动热化学反应；分频器，用于将太阳光分配给光伏电池和热化学反应器；其特征在于，所述分频器为多段，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。3.根据权利要求2所述的太阳能光伏
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光热化学互补系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，朱涛，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：