【技术实现步骤摘要】
本申请属于电解制氢，更具体地，涉及一种基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统。
技术介绍
1、太阳能是一种能量巨大且极具开发潜力的可再生能源。然而，其供能的间歇性是将其作为主要供应能源的一大障碍。氢能具有热值高、清洁高效、来源广泛等优势，氢的燃烧产物只有水，因此氢能多被考虑作为未来取代化石燃料的清洁能源载体。
2、相关技术中，多采用光热发电系统与固体氧化物电解槽(soec)相结合的方式，来实现高温固体氧化物电解水制氢，从而实现太阳能和氢能的转化。在该技术中，将固体氧化物电解槽(soec)加热到高温并且使之通电时，水中的氢氧离子会在阴极处接受电子而还原为氢气，同时在阳极处会发生氧气析出。
3、然而，在光热发电系统的使用过程中，常见的光热发电系统虽然利用全谱的太阳能，但由于太阳能电池的禁带宽度限制，通常只有部分太阳光能够有效转化为高品位的电能；而低于或远大于禁带宽度的太阳光通常只能产生低品位的热能，难以被有效利用，使得太阳能和氢能的转化效率较低。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷或改进需求，本申请提供了一种基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，旨在提升太阳能和氢能的转化效率。
2、本申请提供的一种基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，包括：
3、光电-光热单元，用于根据波长范围将太阳辐射分为光伏辐射以及光热辐射，然后将光伏辐射转化为电能，将光热辐射转化为热能；
4、蒸汽发电单元，基于光电-光热单元所转化的热
5、原料供给单元，用于供给电解原料，并利用第一热水对电解原料进行加热；
6、电解单元，基于加热的电解原料以及光电-光热单元和/或蒸汽发电单元所转化生产的电能进行电解制氢，并产生带有余热的尾气，该带有余热的尾气回送至原料供给单元中，以作为电解原料的加热热源。
7、通过本申请所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本系统通过太阳光谱分频技术，充分利用太阳能不同波段的辐射分别制取电能与热能，实现能源梯级利用与热电供应，满足电解单元电解制氢的热电需求。通过太阳能光热-光电单元、蒸汽发电单元、原料供给单元以及电解单元的耦合，能够实现热能的多级利用，并对电解单元所产生的尾气余热进行利用，能够极大提高太阳能利用效率，提高太阳能和氢能的转化效率，降低电解制氢成本。
8、作为进一步优选的，所述光电-光热单元包括：
9、辐射分离组件，用于将太阳辐射分成光伏辐射以及光热辐射；
10、塔式太阳能聚光集热装置，用于接收辐射分离组件所分出的光热辐射，将光热辐射转化为热能；
11、光伏电池，用于接收辐射分离组件所分出的光伏辐射，将光伏辐射转化为电能。
12、作为进一步优选的，所述辐射分离组件包括聚光镜、带通滤光片以及定日镜，其中：
13、所述聚光镜用于将太阳辐射聚焦至带通滤光片表面，其中，透过带通滤光片的太阳辐射被光伏电池吸收转化为电能，被带通滤光片反射的太阳辐射则经定日镜传导至塔式太阳能聚光集热装置中转化为热能。
14、作为进一步优选的，所述光电-光热单元还包括太阳跟踪子单元，所述太阳跟踪子单元用于动态调整辐射分离组件以及塔式太阳能聚光集热装置，使辐射分离组件的辐射接收端正对太阳，并使塔式太阳能聚光集热装置的接收端正对辐射分离组件传导出的光热辐射。
15、作为进一步优选的，所述光电-光热单元与蒸汽发电单元之间耦合有换热单元，所述换热单元具有用于存储高温传热流体的储热装置，所述光电-光热单元、换热单元以及蒸汽发电单元之间形成传热流体的循环传输。
16、作为进一步优选的，所述蒸汽发电单元包括蒸汽发生器、多个汽轮机以及多个换热器，多个汽轮机与多个热交换器一一对应，其中：
17、所述蒸汽发生器基于换热单元传出的高温传热流体，将第二冷水转化为通向汽轮机的高温水蒸气；
18、多个所述汽轮机依次串联并逐级传递高温水蒸气，并通过高温水蒸气产生电能，然后分别向对应的热交换器传递高温水蒸气；
19、多个所述热交换器的热介质通道依次串联，通入汽轮机所传递的高温水蒸气，多个所述热交换器的冷介质通道依次串联，通入第一冷水；
20、第一冷水以及高温水蒸气在多个热交换器中进行多级换热，使第一冷水加热为传导向原料供给单元的第一热水，使高温水蒸气冷凝降温为通向蒸汽发生器的第二冷水。
21、作为进一步优选的，所述原料供给单元包括阳极原料供给子单元以及阴极原料供给子单元；
22、经蒸汽发电单元所加热生成的第一热水加热阳极原料供给子单元以及阴极原料供给子单元中的电解原料，以及吸收一次换热后的尾气中的余热，然后存储至储液箱中。
23、作为进一步优选的，所述阳极原料供给子单元包括：
24、阳极换热器，其热介质通道用于通入第一热水；
25、阳极尾气加热器，其热介质通道用于通入电解单元所产生的阳极尾气；
26、阳极电加热器，用于依据光电-光热单元或蒸汽发电单元产生的电能，或外部电源所供给的电能进行阳极原料的电加热；
27、阳极原料经过阳极换热器、阳极尾气加热器以及阳极电加热器进行多级加热，然后通入电解单元的阳极。
28、作为进一步优选的，所述阴极原料供给子单元包括：
29、贮气罐，用于通入阴极原料供给子单元供给的氢气以及外部供给的高温水蒸气，使氢气以及高温水蒸气在罐内混合形成混合气体；
30、阴极换热器，其热介质通道用于通入蒸汽发电单元加热产生的第一热水；
31、阴极尾气加热器，其热介质通道用于通入电解单元所产生的阴极尾气；
32、所述混合气体作为阴极电解原料，经过阴极换热器以及阴极尾气加热器进行多级加热，然后通入电解单元的阴极。
33、作为进一步优选的，所述阴极原料供给子单元还包括冷凝器、驱动器以及储氢罐；
34、电解单元的阴极所产生的带有余热的阴极尾气依次通过阴极尾气加热器、冷凝器进行热交换，实现阴极尾气中氢气与水蒸气的分离，使阴极尾气中的水蒸气换热生成流向储液箱的冷凝水，使氢气通过所述驱动器的驱动通入储氢罐存储，所述储氢罐能够用于向所述贮气罐供给氢气。
35、总体而言，通过本申请所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
36、1.本系统充分利用太阳能不同波段的辐射分别制取电能与热能，实现能源梯级利用与热电供应，满足电解单元电解制氢的热电需求。通过太阳能光热-光电单元、蒸汽发电单元、原料供给单元以及电解单元的耦合，能够极大提高太阳能利用效率，降低电解制氢成本。
37、2.本系统通过传热流体温差的变化实现太阳能产热的储存和释放，通过储热装置储存熔融盐，在阳光充足时可以储热，而在阳光不足时释放热能给蒸汽发电单元运转发电，为电解单元中的固体氧化物电解槽提供电能，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，其特征在于，所述光电-光热单元包括：
3.如权利要求2所述的基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，其特征在于，所述辐射分离组件包括聚光镜(27)、带通滤光片(28)以及定日镜(29)，其中：
4.如权利要求2所述的基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，其特征在于，所述光电-光热单元还包括太阳跟踪子单元，所述太阳跟踪子单元用于动态调整辐射分离组件以及塔式太阳能聚光集热装置(2)，使辐射分离组件的辐射接收端正对太阳，并使塔式太阳能聚光集热装置(2)的接收端正对辐射分离组件传导出的光热辐射。
5.如权利要求1所述的基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，其特征在于，所述光电-光热单元与蒸汽发电单元之间耦合有换热单元，所述换热单元具有用于存储高温传热流体的储热装置(3)，所述光电-光热单元、换热单元以及蒸汽发电单元之间形成传热流体的循环传输。
6.如权利要求5所述的基于太阳光谱
7.如权利要求1-6中任意一项所述的基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，其特征在于，所述原料供给单元包括阳极原料供给子单元以及阴极原料供给子单元；
8.如权利要求7所述的基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，其特征在于，所述阳极原料供给子单元包括：
9.如权利要求8所述的基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，其特征在于，所述阴极原料供给子单元包括：
10.如权利要求9所述的基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，其特征在于，所述阴极原料供给子单元还包括冷凝器(22)、驱动器(21)以及储氢罐(20)；
...【技术特征摘要】
1.一种基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，其特征在于，所述光电-光热单元包括：
3.如权利要求2所述的基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，其特征在于，所述辐射分离组件包括聚光镜(27)、带通滤光片(28)以及定日镜(29)，其中：
4.如权利要求2所述的基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，其特征在于，所述光电-光热单元还包括太阳跟踪子单元，所述太阳跟踪子单元用于动态调整辐射分离组件以及塔式太阳能聚光集热装置(2)，使辐射分离组件的辐射接收端正对太阳，并使塔式太阳能聚光集热装置(2)的接收端正对辐射分离组件传导出的光热辐射。
5.如权利要求1所述的基于太阳光谱分频热电驱动的高温电解制氢系统，其特征在于，所述光电-光热单元与蒸汽发电单元之间耦合有换热单元，所述换热单元具有用于存储高温传热流体的储热装置(3)，...
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