本發明屬于能源綜合利用,尤其涉及一種基于太陽能全光譜利用的智慧能源系統。
背景技術:
1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息,不必然構成在先技術。
2、由于光伏電池硅材料禁帶波長的限制,其只能將短波太陽輻射轉化為電能,其余無法被轉化的長波輻射將導致光伏電池溫度升高,致使光電轉換效率降低。分頻器具有良好的光譜選擇性,通過分頻器構建分離式光伏光熱系統可以實現太陽輻射的全光譜利用,并高效的產生熱能和電能。因此,可將分頻器與光伏和光熱系統結合,通過分頻器分頻能夠將無法被轉換為電能的長波輻射能分離至集熱管,并轉換為熱能,同時,將短波輻射能過濾反射,并輻射于光伏電池表面轉換為電能。
3、對于所產生熱能和電能,可分別用于供熱和供電,但是,由于天氣變化,產生的能源并不穩定,盡管目前已經提出了儲能和儲熱的方案,但是不能滿足用戶對于能源使用的多樣化需求。
技術實現思路
1、為克服上述現有技術的不足,本發明提供了一種基于太陽能全光譜利用的智慧能源系統。能夠對光伏/光熱系統中產生的電能、熱能進行更充分的協同利用。
2、為實現上述目的,本發明的第一方面提供了一種基于太陽能全光譜利用的智慧能源系統,包括光伏/光熱系統,所述光伏/光熱系統包括集熱管和聚光光伏電池;所述集熱管與地埋固體儲熱器連通,所述地埋固體儲熱器的輸出端連接至房屋熱需求端;所述聚光光伏電池的輸出端接入蓄電池,所述蓄電池的輸出端與逆變器連接,所述逆變器的輸出端接入房屋電需求端;所述地埋固體儲熱器的輸出端還連接至電解池;同時,所述聚光光伏電池的輸出端還接入所述電解池,所述電解池的輸出端經由氫氣管道與儲氫罐連接。
3、一些實施例中,所述儲氫罐的輸出端連接至氫燃燒器的輸入端,所述燃燒器的輸出端連接至房屋熱需求端;和/或,所述儲氫罐的輸出端連接至燃料供給接口。
4、一些實施例中,所述地埋固體儲熱器還包括一個輸入端,與電加熱器連接;所述逆變器的輸出端還與所述電加熱器連接。
5、一些實施例中,其特征在于,所述逆變器的輸出端還接入電網,與所述電網連接,還包括小型風力發電模塊。
6、一些實施例中,所述光伏/光熱系統包括槽式拋物面聚光鏡,其橫截面的焦點和所述集熱管橫截面的中心重合。
7、一些實施例中,所述槽式拋物面聚光鏡和所述集熱管之間設有單支雙曲線型聚光鏡,所述雙曲線型聚光鏡上鍍有分頻膜;所述雙曲線型聚光鏡的凹面朝向所述集熱管。
8、一些實施例中,所述聚光光伏電池上方設有異形聚光棱鏡,所述異形聚光棱鏡的頂面大小大于底面,且所述頂面呈中心高兩側低,能夠將由雙曲線型聚光鏡反射至頂面的光線折射至棱鏡內部,并在棱鏡的側面進行全反射至底面。
9、本發明的第二方面提供了一種基于所述智慧能源系統的控制方法,包括:
10、若白天太陽輻射充足,控制所述集熱管和地埋固體儲熱器之間、地埋固體儲熱器和熱需求端、地埋固體儲熱器和電解池之間、聚光光伏電池與電解池之間、電解池和儲氫罐之間、聚光光伏電池與蓄電池之間、蓄電池與逆變器之間、逆變器與電需求端之間連通;夜間控制所述集熱管和地埋固體儲熱器之間的管路關閉;
11、若白天太陽輻射不足,僅控制所述集熱管和地埋固體儲熱器之間連通;夜間控制所述集熱管和地埋固體儲熱器之間的管路關閉,同時控制地埋固體儲熱器和熱需求端之間、聚光光伏電池與蓄電池之間、蓄電池與逆變器之間、逆變器與電需求端之間連通。
12、一些實施例中,所述方法還包括:白天或夜間還控制所述逆變器和電網之間的線路連通,同時控制所述小型風力發電模塊開啟,且與和電網之間的線路連通。
13、一些實施例中,所述方法還包括:白天或夜間還控制所述電加熱器與地埋固體儲熱器之間,以及逆變器和電加熱器之間連通。
14、以上一個或多個技術方案中,除了能夠針對光伏/光熱系統中產生電能和熱能分別接入電需求端和熱需求端,還基于電能和熱能實現了制氫及儲氫,其中,制氫所采用的電解水直接應用集熱管和地埋固體儲熱器中流動的水,使其既作為導熱材料,又作為制氫原料,提高了系統內資源的利用率,同時,制得的氫氣又能進一步轉化為熱能或電能供用戶使用。
1.一種基于太陽能全光譜利用的智慧能源系統,其特征在于,包括光伏/光熱系統,所述光伏/光熱系統包括集熱管和聚光光伏電池;所述集熱管與地埋固體儲熱器連通,所述地埋固體儲熱器的輸出端連接至房屋熱需求端;所述聚光光伏電池的輸出端接入蓄電池,所述蓄電池的輸出端與逆變器連接,所述逆變器的輸出端接入房屋電需求端;所述地埋固體儲熱器的輸出端還連接至電解池;同時,所述聚光光伏電池的輸出端還接入所述電解池,所述電解池的輸出端經由氫氣管道與儲氫罐連接。
2.如權利要求1所述的基于太陽能全光譜利用的智慧能源系統,其特征在于,所述儲氫罐的輸出端連接至氫燃燒器的輸入端,所述燃燒器的輸出端連接至房屋熱需求端;和/或,所述儲氫罐的輸出端連接至燃料供給接口。
3.如權利要求1所述的基于太陽能全光譜利用的智慧能源系統,其特征在于,所述地埋固體儲熱器還包括一個輸入端,與電加熱器連接;所述逆變器的輸出端還與所述電加熱器連接。
4.如權利要求1-3任一項所述的基于太陽能全光譜利用的智慧能源系統,其特征在于,所述逆變器的輸出端還接入電網,與所述電網連接,還包括小型風力發電模塊。
5.如權利要求1所述的基于太陽能全光譜利用的智慧能源系統,其特征在于,所述光伏/光熱系統包括槽式拋物面聚光鏡,其橫截面的焦點和所述集熱管橫截面的中心重合。
6.如權利要求5所述的基于太陽能全光譜利用的智慧能源系統,其特征在于,所述槽式拋物面聚光鏡和所述集熱管之間設有單支雙曲線型聚光鏡,所述雙曲線型聚光鏡上鍍有分頻膜;所述雙曲線型聚光鏡的凹面朝向所述集熱管。
7.如權利要求6所述的基于太陽能全光譜利用的智慧能源系統,其特征在于,所述聚光光伏電池上方設有異形聚光棱鏡,所述異形聚光棱鏡的頂面大小大于底面,且所述頂面呈中心高兩側低,能夠將由雙曲線型聚光鏡反射至頂面的光線折射至棱鏡內部,并在棱鏡的側面進行全反射至底面。
8.一種基于如權利要求1-7任一項所述智慧能源系統的控制方法,其特征在于,包括:
9.如權利要求8所述的控制方法,其特征在于,所述方法還包括:白天或夜間還控制所述逆變器和電網之間的線路連通,同時控制所述小型風力發電模塊開啟,且與和電網之間的線路連通。
10.如權利要求8所述的控制方法,其特征在于,所述方法還包括:白天或夜間還控制所述電加熱器與地埋固體儲熱器之間,以及逆變器和電加熱器之間連通。