CN110108045A - 一种太阳能供能装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种太阳能供能装置，包括：太阳能集热场、太阳能聚光集热场蓄热箱、吸收式制冷机热源蓄热箱、生活热水蓄热箱、蓄冷箱、热催化制氢主机、蓄氢罐、氢燃料电池、制冷机、制冷输出循环泵、热泵冷热输出循环泵；太阳能聚光集热场蓄热箱分别与热催化制氢主机、蓄氢罐、氢燃料电池和热泵冷热输出循环泵顺次连接；吸收式制冷机热源蓄热箱与热催化制氢主机连接，生活热水蓄热箱与制冷机连接；制冷输出循环泵分别连接制冷机和蓄冷箱。本申请提供的一种太阳能供能装置，通过在用户侧将太阳能转换为氢能并回收余热，在用户用电时能够将氢能转换为电能并回收余热，能够保证电力供应的瞬时性以及太阳能综合利用的高效稳定。

Description

一种太阳能供能装置
技术领域
本申请属于清洁能源供能技术领域，尤其涉及一种太阳能供能装置。
背景技术
基于能源和环保因素的考虑，世界各国针对能源的使用优先考虑可再生能源和新能源，但是受制于各种能源的特性，在实际使用中不得不更多使用化石能源。新能源和可再生能源中，水能、太阳能和风能是发展和使用占比最大的部分，且多以发电为主。
考虑到电能转换的效率问题，现在国家对于冷热需求大的区域和行业大力发展式能源实现冷热电联供，基于冷热需求定输出的功率。天然气冷热电三联供系统通过对余热的利用，其一次能源综合效率达到80％以上。现阶段太阳能应用以发电和热水为主，其中发电主要包括光伏发电和光热发电两部分，两种发电模式的发电效率都比较低，无论是光伏还是规模化光热发电最终的光电效率仅仅为15％-20％，绝大部分的能量被浪费。太阳能入射能量自身供应不稳定，因此在太阳能系统一般需要设置蓄能装置。现在的蓄电技术成本高，寿命一般，因而光伏发电一般直接接入电网，因为太阳能的时空不稳定性，因而光伏发电对电网冲击较大。对比太阳能光伏发电系统，太阳能热发电系统通过蓄热系统调控可以提供稳定的电力，因而可以作为电网的基础电力进行供应。太阳能热发电采用大区域建设的大规模的高温发电系统，一般远离能源需求端，需要考虑输电问题，且仅仅使用工质循环的高温段，因此散热、光热效率、选择吸收性涂层的衰减效率等问题都导致整体的发电效率不高，且远离用户端，不能输出冷热，同时其最大的能源损耗端汽轮机乏汽段不能应用导致太阳能的整体利用效率低下。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种太阳能供能装置，通过在用户侧将太阳能转换为氢能并回收余热，在用户用电时能够将氢能转换为电能并回收余热，能够保证电力供应的瞬时性以及太阳能综合利用的高效稳定。
本申请提供了一种太阳能供能装置，包括：太阳能集热场、太阳能聚光集热场蓄热箱、吸收式制冷机热源蓄热箱、生活热水蓄热箱、蓄冷箱、热催化制氢主机、蓄氢罐、热泵、氢燃料电池、制冷机、制冷输出循环泵、热泵冷热输出循环泵；
所述太阳能聚光集热场蓄热箱分别与所述热催化制氢主机、所述蓄氢罐、所述氢燃料电池、热泵和所述热泵冷热输出循环泵顺次连接；
所述吸收式制冷机热源蓄热箱与所述热催化制氢主机连接，所述生活热水蓄热箱与所述制冷机连接；
所述制冷输出循环泵分别连接所述制冷机和所述蓄冷箱；
所述热泵冷热输出循环泵分别连接热泵和所述蓄冷箱和所述生活热水蓄热箱。
优选地，还包括太阳能集热循环泵，所述太阳能集热循环泵的输入端和输出端分别连接所述太阳能集热场的输入端和输出端。
优选地，还包括太阳能聚光集热场蓄热输出循环泵，所述太阳能聚光集热场蓄热输出循环泵分别连接所述太阳能聚光集热场蓄热箱和所述太阳能集热场。
优选地，还包括若干泵阀管道，所述太阳能集热场、所述太阳能聚光集热场蓄热箱、所述吸收式制冷机热源蓄热箱、所述生活热水蓄热箱、所述蓄冷箱、所述热催化制氢主机、所述蓄氢罐、所述氢燃料电池、所述制冷机、所述制冷输出循环泵、所述热泵冷热输出循环泵和所述热泵均连接有泵阀管道。
优选地，所述制冷机具体为吸收式制冷机。
优选地，所述制冷输出循环泵具体为吸收式制冷输出循环泵。
优选地，所述太阳能集热场包括若干太阳能聚光集热模块，所述若干太阳能聚光集热模块的输出端均连接所述太阳能聚光集热场蓄热箱的输入端，所述若干太阳能聚光集热模块的输入端均连接所述太阳能聚光集热场蓄热箱的输出端。
综上所述，本申请提供了一种太阳能供能装置，包括：太阳能集热场、太阳能聚光集热场蓄热箱、吸收式制冷机热源蓄热箱、生活热水蓄热箱、蓄冷箱、热催化制氢主机、蓄氢罐、氢燃料电池、制冷机、制冷输出循环泵、热泵冷热输出循环泵；所述太阳能聚光集热场蓄热箱分别与所述热催化制氢主机、所述蓄氢罐、所述氢燃料电池和所述热泵冷热输出循环泵顺次连接；所述吸收式制冷机热源蓄热箱与所述热催化制氢主机连接，所述生活热水蓄热箱与所述制冷机连接；所述制冷输出循环泵分别连接所述制冷机和所述蓄冷箱；所述热泵冷热输出循环泵分别连接热泵和所述蓄冷箱。
本申请提供的一种太阳能供能装置，通过在用户侧将太阳能转换为氢能并回收余热，在用户用电时能够将氢能转换为电能并回收余热，能够保证电力供应的瞬时性以及太阳能综合利用的高效稳定。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种太阳能供能装置的结构示意图；
其中，附图标记如下：
1、太阳能聚光集热场蓄热箱；2、太阳能集热循环泵；3、太阳能集热场；4、太阳能聚光集热场蓄热输出循环泵；10、热催化制氢主机；11、蓄氢罐；12、氢燃料电池；13、热泵；14、热泵冷热输出循环泵；15、制氢余热回收循环泵；21、吸收式制冷机；22、吸收式制冷输出循环泵、31、生活热水蓄热箱、41、吸收式制冷机热源蓄热箱、51、蓄冷箱。
具体实施方式
本申请提供了一种太阳能供能装置，通过在用户侧将太阳能转换为氢能并回收余热，在用户用电时能够将氢能转换为电能并回收余热，能够保证电力供应的瞬时性以及太阳能综合利用的高效稳定。
下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请实施例保护的范围。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
参见图1，图1为本申请实施例提供的一种太阳能供能装置的结构示意图；
本申请实施例提供了一种太阳能供能装置，包括：太阳能集热场3、太阳能聚光集热场蓄热箱1、吸收式制冷机热源蓄热箱41、生活热水蓄热箱31、蓄冷箱51、热催化制氢主机10、蓄氢罐11、热泵13、氢燃料电池12、制冷机、制冷输出循环泵、热泵冷热输出循环泵14；
太阳能聚光集热场蓄热箱1分别与热催化制氢主机10、蓄氢罐11、氢燃料电池12、热泵13和热泵冷热输出循环泵14顺次连接；
吸收式制冷机热源蓄热箱41与热催化制氢主机10连接，生活热水蓄热箱31与制冷机连接；
制冷输出循环泵分别连接制冷机和蓄冷箱51；
热泵冷热输出循环泵14分别连接热泵13和蓄冷箱51。
进一步地，还包括太阳能集热循环泵2，太阳能集热循环泵2的输入端和输出端分别连接太阳能集热场3的输入端和输出端。
进一步地，还包括太阳能聚光集热场蓄热输出循环泵4，太阳能聚光集热场蓄热输出循环泵4分别连接太阳能聚光集热场蓄热箱1和太阳能集热场3。
进一步地，还包括若干泵阀管道，太阳能集热场3、太阳能聚光集热场蓄热箱1、吸收式制冷机热源蓄热箱41、生活热水蓄热箱31、蓄冷箱51、热催化制氢主机10、蓄氢罐11、氢燃料电池12、制冷机、制冷输出循环泵、热泵冷热输出循环泵14和热泵13均连接有泵阀管道。
进一步地，制冷机具体为吸收式制冷机。
进一步地，制冷输出循环泵具体为吸收式制冷输出循环泵。
进一步地，太阳能集热场3包括若干太阳能聚光集热模块，若干太阳能聚光集热模块的输出端均连接太阳能聚光集热场蓄热箱1的输入端，若干太阳能聚光集热模块的输入端均连接太阳能聚光集热场蓄热箱1的输出端。
如图所示，本申请实施例提供的一种太阳能供能系统，包括：太阳能聚光集热场蓄热箱1、太阳能集热循环泵2、太阳能集热场3、太阳能聚光集热场蓄热输出循环泵4、热催化制氢主机10、蓄氢罐11、氢燃料电池12、热泵13、热泵冷热输出循环泵14、制氢余热回收循环泵15、吸收式制冷机21、吸收式制冷输出循环泵22、生活热水蓄热箱31、吸收式制冷机热源蓄热箱41和蓄冷箱51，太阳能集热场3由多个太阳能聚光集热模块组成，图中示例的有六块太阳能聚光集热模块，集热板分成数量相同的两列，每列中的集热板首尾顺次连接，且两列集热板的首尾两端分别连接太阳能聚光集热场蓄热箱1的输入端和输出端，集热板与太阳能聚光集热场蓄热箱1连接的管道之间连接有泵阀。
太阳能聚光集热场蓄热箱1还分别连接有太阳能聚光集热场蓄热输出循环泵4、热催化制氢主机10、蓄氢罐11、氢燃料电池12、热泵13和热泵冷热输出循环泵14，其中，热催化制氢主机10、蓄氢罐11、氢燃料电池12、热泵13和热泵冷热输出循环泵14依次顺次连接，热催化制氢主机10连接有泵阀，蓄氢罐11连接有制氢余热回收循环泵15，制氢余热回收循环泵15、氢燃料电池12和热泵13均连接有泵阀，并通过管道与生活热水蓄热箱31连接，蓄氢罐11也与低温蓄氢罐11连接。
吸收式制冷机21与太阳能聚光集热场蓄热输出循环泵4连接，所连接的管道之间设有泵阀，吸收式制冷机21与生活热水蓄热箱31连接，且两者之间连接的管道设有泵阀，吸收式制冷机21还通过两个管道连接有蓄冷箱51，其中一个管道设有吸收式制冷输出循环泵22。
吸收式制冷机热源蓄热箱41与太阳能聚光集热场蓄热输出循环泵4所连接的管道之间也设有泵阀。
基于上述的管道连接关系，本申请实施例的具体工作流程如下：
当白天太阳升起时，启动太阳能集热循环泵2，太阳能聚光集热场蓄热箱1中的冷工质流经太阳能集热场3后被加热，开启阀门101循环流回太阳能聚光集热场蓄热箱1中。当温度达到低温蓄热要求后，开启阀门102、阀门104、阀门203及阀门112，加热生活热水蓄热箱31中的流体并输出低温热。
随着太阳能集热器中工质温度的升高，当达到设定温度后，关闭阀门107，开启阀门105和阀门116，启动吸收式制冷输出循环泵22，中温工质流经吸收式制冷机热源蓄热箱41和吸收式制冷机21，并启动吸收式制冷主机，则太阳能供能装置此时开始进行吸收式制冷机热源蓄热和输出蓄冷，并能够对外输出中温热和输出冷；在这种工作状况下，如果低温蓄热温度没有达到要求，则关闭阀门113、开启阀门112从吸收式制冷机21流出的工质流经生活热水蓄热箱31后返回太阳能聚光集热场蓄热箱1；而如果低温蓄热的温度已经达到上限，则开启阀门113、阀门112从吸收式制冷机21流出的工质直接返回太阳能聚光集热场蓄热箱1；若没有供冷需求，可以关闭阀门104，工质仅仅流经吸收式制冷机热源蓄热箱41。
随着太阳能供能装置中的工质温度的进一步升高，关闭阀门104和阀门105，开启阀门103和阀门114，高温工质流经热催化制氢主机10后进入吸收式制冷机热源蓄热箱41中。在这种状况下，在有用冷需求和低温用热需求时关闭阀门116、关闭阀门113、开启阀门106、开启阀门112，启动吸收式制冷机21和吸收式制冷输出循环泵22，进行制冷和蓄冷，高温工质先后流经阀门103、热催化制氢主机10、阀门114、吸收式制冷机热源蓄热箱41、阀门106、吸收式制冷机21、阀门112、生活热水蓄热箱31后返回太阳能聚光集热场蓄热箱1；如果没有用冷需求和低温用热需求，关闭阀门106、开启阀门116，从吸收式制冷机热源蓄热箱41中流出的工质直接返回太阳能聚光集热场蓄热箱1；如果没有用冷需求但是有低温用热需求时，关闭阀门116、关闭阀门113、开启阀门106、开启阀门107、开启阀门112，从吸收式制冷机热源蓄热箱41中流出的工质再流经生活热水蓄热箱31后返回太阳能聚光集热场蓄热箱1，高温工质先后流经阀门103、热催化制氢主机10、阀门114、吸收式制冷机热源蓄热箱41、阀门106、阀门107、阀门112、生活热水蓄热箱31后返回太阳能聚光集热场蓄热箱1。如果吸收式制冷机热源蓄热箱41温度达到设定值，则关闭阀门114、开启阀门115，高温工质流经热催化制氢主机10后直接返回太阳能聚光集热场蓄热箱1中。在热催化制氢过程中，开启阀门108，开启制氢余热回收循环泵15，制取的高温氢气被换热后，其余热回收后被储存到生活热水蓄热箱31中。
热催化制氢主机10运行产生的氢气储存到蓄氢罐11中，并根据需求可以提供外部氢能源。
在晚间，如果用户有用冷需求，则关闭阀门101、关闭阀门102、关闭阀门116、开启阀门106、启动太阳能聚光集热场蓄热输出循环泵4，从太阳能聚光集热场蓄热箱1和吸收式制冷机热源蓄热箱41中流出的工质进入吸收式制冷机21中。在这种状况下，如果低温蓄热温度有蓄热要求，则关闭阀门113、开启阀门112从吸收式制冷机21流出的工质流经生活热水蓄热箱31后返回太阳能聚光集热场蓄热箱1；而如果低温蓄热温度已经达到上限，则开启阀门113、关闭阀门112从吸收式制冷机21流出的工质直接返回太阳能聚光集热场蓄热箱1。
当晚间吸收式制冷机热源蓄热箱41和太阳能聚光集热场蓄热箱1中温度均不符合吸收式制冷机的运行要求且有制冷需求时，启动氢燃料电池12，启动热泵13，启动热泵冷热输出循环泵14，开启阀门111，开启阀门109，氢燃料电池12生产电力的同时产生低温热供应到生活热水蓄热箱31中并启动热泵供冷到蓄冷箱51中。
当晚间用户无用冷需求有较大用热需求时，启动氢燃料电池12，启动热泵13，启动热泵冷热输出循环泵14，开启阀门110，关闭阀门111，开启阀门109，氢燃料电池12生产电力的同时产生低温热供应并启动热泵13同时供应低温热到生活热水蓄热箱31中。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种太阳能供能装置，其特征在于，包括：太阳能集热场、太阳能聚光集热场蓄热箱、吸收式制冷机热源蓄热箱、生活热水蓄热箱、蓄冷箱、热催化制氢主机、蓄氢罐、热泵、氢燃料电池、制冷机、制冷输出循环泵、热泵冷热输出循环泵；
所述太阳能聚光集热场蓄热箱分别与所述热催化制氢主机、所述蓄氢罐、所述氢燃料电池、热泵和所述热泵冷热输出循环泵顺次连接；
所述吸收式制冷机热源蓄热箱与所述热催化制氢主机连接，所述生活热水蓄热箱与所述制冷机连接；
所述制冷输出循环泵分别连接所述制冷机和所述蓄冷箱；
所述热泵冷热输出循环泵分别连接热泵和所述蓄冷箱以及所述生活热水蓄热箱。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能供能装置，其特征在于，还包括太阳能集热循环泵，所述太阳能集热循环泵的输入端和输出端分别连接所述太阳能集热场的输入端和输出端。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能供能装置，其特征在于，还包括太阳能聚光集热场蓄热输出循环泵和制氢余热回收循环泵，所述太阳能聚光集热场蓄热输出循环泵分别连接所述太阳能聚光集热场蓄热箱和所述热催化制氢主机、吸收式制冷机、吸收式制冷机热源蓄热箱，所述制氢余热回收循环泵连接所述蓄氢罐。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能供能装置，其特征在于，还包括若干泵阀管道，所述太阳能集热场、所述太阳能聚光集热场蓄热箱、所述吸收式制冷机热源蓄热箱、所述生活热水蓄热箱、所述蓄冷箱、所述热催化制氢主机、所述蓄氢罐、所述氢燃料电池、所述制冷机、所述制冷输出循环泵、所述热泵冷热输出循环泵和所述热泵均连接有泵阀管道。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能供能装置，其特征在于，所述制冷机具体为吸收式制冷机。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能供能装置，其特征在于，所述制冷输出循环泵具体为吸收式制冷输出循环泵。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能供能装置，其特征在于，所述太阳能集热场包括若干太阳能聚光集热模块，所述若干太阳能聚光集热模块的输出端均连接所述太阳能聚光集热场蓄热箱的输入端，所述若干太阳能聚光集热模块的输入端均连接所述太阳能聚光集热场蓄热箱的输出端。
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