CN111478657B - 基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用系统与方法 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能聚光利用系统，所述太阳能聚光利用系统包括：若干光伏反射板，以特定的形状和/或排列来形成一聚光装置，每一光伏反射板用于吸收部分太阳光进行光伏发电，同时反射其它未被光伏反射板吸收的太阳光，或全反射太阳光；聚光光谱利用装置，置于所述若干光伏反射板形成的聚光装置的焦点处或焦点附近，用于利用所述光伏反射板反射的太阳光。本系统通过将太阳光谱中适宜光伏电池利用的太阳光谱经光伏电池进行利用，将剩余太阳光谱的太阳光汇聚至聚光光谱利用装置，实现了太阳能的全光谱利用。且可调节光伏、聚光的能量比，按照利用方法进行最佳匹配，提升太阳能整体利用效率。

Description

基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用系统与方法
技术领域
本发明涉及太阳能能源利用技术领域，尤其涉及一种基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用系统与方法。
背景技术
太阳能光伏利用技术是利用光生伏特效应将太阳光转换为电能的技术。受光生伏特效应原理的影响，光伏电池仅能利用部分光谱太阳光的部分能量。以单晶硅光伏电池为例，其仅可以将波长短于1100nm的太阳光部分地转换为电能，而且对于波长越短的太阳光其光电转换效率越低，而未被利用的能量大部分被转换为热能浪费到环境中。目前商业化的光伏电池的发电效率多在25％以下，这意味着约70％的太阳能未被转换为电能而是转换为热能浪费到环境中。现有光伏利用技术一般不具备跟踪功能，这使得光伏电池在部分时刻偏离太阳直射角度过大，从而存在明显余弦损失，进而导致发电量下降；在部分具备跟踪功能的光伏利用技术中，跟踪机构的引入会增加系统的建设成本，而且需要维护，增加系统的运行成本。另外，现有光伏电池在可利用的光谱范围内反射率较高，如不进行处理会因反射率较高减小发电量，延长成本回收期；在不可利用的光谱范围内吸收率较高，如不进行处理会因吸收率较高使光伏电池运行温度升高，而降低光伏电池发电效率甚至引起火灾；如针对以上两种情况进行处理，则会带来成本的提高。
太阳能光热发电技术是通过光热转换将太阳能转换为热能，并将该热能继续转换为电能的太阳能利用技术。由于光热转换过程可以近似利用全光谱太阳光，因此太阳能光热发电技术并不面临无法利用太阳能全光谱的问题。但是太阳能光热发电技术面临如下问题：①太阳光作为能源的品位较高，为0.93，而一般太阳能集热温度在400℃左右(点聚焦可在800℃)，该热能的品位仅为0.55，所以在太阳能光热转换过程中不可逆损失严重，大量可用能在此过程被浪费掉；②集热过程温度较高，存在明显的辐射散热损失；③后续热能到电能的转换过程同样存在多种能量损失，集热过程获得的可用能进一步损失。三方面因素共同作用，使得太阳能光热发电效率仅有15％左右。由于太阳能光热发电技术需要较高的温度，因此在该技术中需要通过聚光的手段提高集热温度。目前的聚光方式主要为反射式聚光，包括槽式聚光、塔式聚光、碟式聚光、菲涅尔式聚光与复合抛物面式聚光等。在各类聚光方式中，其反射镜表面为玻璃，玻璃背光一面为反射膜(如铝膜、银膜等)，因此在聚光过程中太阳光需要两次穿透玻璃，光学损失较大；另外聚光过程中，反射镜需要追踪太阳，因此各反射镜的追踪机构需要直接与电源连接，这要使用大量电缆，投资成本高。此外，由于仅有直射太阳光可以通过聚光装置进行汇聚，所以聚光装置需在太阳直射辐射较强时才可发挥良好作用，在多云、阴雨以及雾霾天气其无法有效工作。
太阳能光伏光热综合利用技术通过将一部分太阳能经光伏电池转换为电能，剩余部分太阳能经光伏电池(或经光热利用装置)转换为热能，可以实现太阳能的对口、梯级利用。根据是否存在分频过程，该技术可以分为太阳能光伏余热利用技术与太阳能分频光伏光热利用技术。
太阳能光伏余热利用技术中，太阳光首先经光伏电池转换为电能与热能，电能直接对外输出，热能经余热利用装置回收后用于后续过程。在该技术中，回收热能的温度无法高于光伏电池的温度，而光伏电池的温度受限于自身原理无法太高(对于硅基光伏，一般低于100℃，对于砷化镓光伏电池，一般低于200℃)且随着运行温度的升高，光伏发电效率不断下降，因此回收的热能属于低品位热能，而且回收热能获得的收益会因光伏电池效率下降而被部分抵消掉。
太阳能分频光伏光热利用技术中，分频装置将太阳光分为两部分，一部分适宜光伏电池利用，被投射至光伏电池并被部分地转换为电能，另一部分经光热利用装置转换为热能。在该技术中，适宜光伏利用的太阳光谱被光伏电池转换为电能与余热，实现了该部分太阳光谱的梯级利用；剩余部分光谱的太阳光经光热利用装置利用，其温度不再受到光伏电池限制，即避免了将高品位太阳能直接转换为低品位光伏余热。但是，现有太阳能分频光伏光热利用技术需要额外引入分频装置，一方面这使得系统相对复杂，会带来成本的增加，增加系统控制的难度；另一方面这引入了额外的损失，会降低系统的运行效率。而且该技术与现有光伏利用技术以及光热利用技术兼容性较差，无法直接用于现有技术的改造。而且，通过现有的分频光伏光热利用技术，分频后，对光伏发电效果影响较小，但对于光热利用会导致较大损失，因为光热利用对于光强有较高的敏感性，通过分频减弱光强后，会导致光热部分太阳能利用效率下降。光伏光热的协同利用，并未能实现对太阳能侧能量比的合理分配，未能与协同反应侧所需要的能量分配关系实现良好耦合，由此两侧能量分配关系不匹配导致了太阳能整体利用效率低的问题。
此外，在现有的接收反射光的利用装置上(如光热利用等)，一般并没有设计减少、抑制能量散失的部件，或其用于减少、抑制能量散失的部件由于其本身抑制光谱的局限性而导致其作用有限，由此导致接受光利用装置的对外辐射较高，损失了部分能量，降低了能量效率。
无论太阳能的单独利用还是综合利用，他们都面临着太阳能不连续、不稳定造成的供能不稳定的缺点。这使得太阳能利用系统产生的能量，如果直接供给用户则无法满足用户的需求；如果接入电网，则会对电网造成冲击，增加电网运行成本。储能则是解决这个问题的关键。如果将太阳能储存为燃料化学能(如氢能、甲醇燃料等)，就可以克服太阳能不稳定、不连续的缺陷，同时借助燃料性质稳定、便于运输的优点，可以进一步实现太阳能在时间、空间上的二次分配。
太阳能向化学能的转换过程存在多种方式，一是直接制取化学燃料，如直接制取氢气；还有一种方式是多步进行，即先利用太阳能制取作为中间产物的化工产品，然后再将得到的化工产品送入化工厂进行后期加工，得到燃料。
目前将太阳能转化为化学能的方法有很多，以水为原料制氢气为例，其实现过程大致可分为以下几类：①太阳能光伏电解水制氢②太阳能光热热解水制氢(只是理论上的可能)③太阳能光热-热化学循环分解水制氢④光催化制氢⑤光电解制氢等。
太阳能光伏电解水制氢，其优点是技术成熟、设备简单、无污染，所得氢气纯度高、杂质含量少，适用于各种场合，缺点是耗能大、某些电解池(如质子交换膜电解池)技术的制氢成本高、一般需要贵金属催化剂。不考虑电能的来源时，电解水技术的效率可以达到90％，但考虑到光伏电池发电效率，实际上太阳能光伏电解水制氢的能量利用效率不足30％。以太阳能光伏产生的电能作为电解水的能源来源，一定程度上解决了电厂烧煤用电的传统能源能耗大的问题，但是太阳能转化为电能会有一定的能量损失，加之此方法无法利用太阳光太阳能全光谱，大部分太阳能被转化为低温热能，这就造成了太阳能光伏电解水方法的太阳能利用效率低下。并且某些电解池进行低温电解需要贵金属催化剂，电解成本高的问题尚未得到解决。
太阳能高温热解水制氢只是理论上的方法。其原理就是利用太阳能将水加热到一定的高温，将水分解成氢气和氧气，最后通过分离制得纯氢的过程。这是一个很强的吸热反应，当反应温度提高到4700K时，反应的吉布斯自由能才能降为零。常温下平衡转化率极小，在温度高于2500K 时，分解率仅为4％，3000K以上才有实际应用的可能。考虑到高温热源难以匹配、对反应器适用材料要求苛刻以及氢氧混合存在爆炸隐患等问题，水的直接热解实用性不强。
利用太阳能光热-热化学循环分解水制氢，光热转换过程可以近似利用全光谱太阳光太阳能，太阳能利用效率较高，但是制氢效率很低，但加上此方法的反应温度一般高达1500℃，技术难度大，并且反应需频繁升降温，形成热冲击，不可逆损失大，制氢效率很低。
除了将太阳能转化为电能或热能进行氢气的制取，还有几种方式，包括光催化技术、光电催化技术等。
光催化制氢技术，即在颗粒光催化系统中，光催化剂粉末分散在水中，在太阳光的辐射下，使催化剂价带电子受辐射跃迁至导带。当催化剂的导带负于水的析氢还原电位时，受激发的光生电子就可在对应催化活性位点发生还原反应，进而产生氢气。太阳光往往可以分为，紫外光，红外光，可见光这三个区域。理论上1000nm以下的太阳光都可以催化分解水，但实际上700nm以上的红外光能量太低，还不足以使催化体系中价带上的电子激发到导带，导致无法稳定地产生电子-空穴对，所以光催化系统中往往需要短波段的太阳光。同时由于大气层对太阳光的过滤作用，实际上到达地面的紫外光的能量只占到达地面太阳光总能量的5％，即便将所有的紫外光都利用起来，对太阳光的利用率也是很低的。因而，人们目前将光催化制氢的注意力主要还是集中在400-700nm的可见光区。所以此类方法所需要的太阳能的波段仍较受限制。除此之外，光催化制氢对于材料的吸光性能，光生载流子的迁移和分离速率，以及体系的活性位点数目要求较高，因而直接利用太阳能照射，太阳能的利用效率偏低。
光电催化技术，即在光催化技术的基础上，将粉末状催化剂制成电极，然后利用外部电源给电极通电。该技术在利用太阳能全光谱的同时，还通过外加电压为反应提供能量，以此促进反应的发生利用光催化或光电解反应制氢的原理是在水中的催化剂(以粉末状散布或以电极形式存在)经过太阳光的辐照后，辐射的能量使价带的电子跃迁到导带其内部产生光电跃迁效应，进而进行水的分解。由于太阳光的长波段不能产生光电子跃迁效应，所以此类方法需要的太阳光波长较短。另外，由于此类方法缺乏有效的光吸收体，直接利用太阳光照射，太阳能的利用效率会偏低。
目前也有利用对太阳光分频实现太阳能光伏光热综合利用制氢的技术，但是这种技术实际上是将光伏和光热用于不同的场合，比如光伏电池产生的电能单独用于电解水制氢，光热部分用于用户供热；或者是光伏部分并入电网发电，光热部分单独用于光热-热化学循环分解水制氢，需要注意的是，分频后用于光热部分的光束能流密度降低，这就使得此部分光束单独用于热化学反应时太阳能集热能力下降或高温下集热效率降低，从而导致分频后长波段的太阳能利用效率低下，而若将长波部分光束单独用于光催化或光电解反应，由于其以长波为主，光子能量低，不足以让价带的电子激发到导带产生的光电跃迁效应不理想，同样导致该部分的太阳能利用效率低下。所以，目前的技术并没有在实际意义上实现太阳能光伏光热互补制氢，即将太阳能全部用于制备化学燃料。此外，若采用将太阳能转换而来的各种能量同时应用于制备化学产品的反应，应该注意太阳能一侧的各种能量分配比，应与制备化学产品的反应过程中所需要的各种能量分配关系良好耦合，以避免两侧能量分配关系的不匹配造成太阳能利用效率低下的问题。
在实现本发明的过程中，申请人发现上述现有技术在太阳能利用过程中存在如下问题：
1、单一太阳能利用方式面临着效率低，成本高的问题。太阳能光伏发电技术无法利用全光谱太阳光，发电效率在25％以下，超过70％太阳能被转化为低温热能并浪费到环境中；太阳能光热发电技术，光热转换过程太阳能与热能品位差大，且辐射散热损失大，导致过程中大量太阳能中的可用能被浪费掉，在热能至电能的进一步转换过程又有一部分可用能被浪费掉，最终使得太阳能光热发电效率一般在15％以下。
2、现有光伏发电方法与系统，或者无追踪装置导致余弦损失大、发电量下降，或者配备追踪装置增加了建设成本与运行成本。
3、现有光伏电池在可经其转换为电能的太阳光谱范围反射率较高，在不可经其转换为电能的太阳光谱范围反射率较低，使得光伏电池发电效率下降，运行温度升高，甚至引发火灾。
4、现有反射式聚光方法与系统中，在聚光过程中太阳光需要两次穿透反射镜玻璃，光学损失较大；另外聚光过程中，反射镜需要追踪太阳，因此各反射镜的追踪机构需要与电源连接，这需要大量电缆，投资成本高。
5、现有聚光方法与系统在阴雨、多云与雾霾天气无法有效利用太阳能，使得系统使用率与年均太阳能利用效率下降。
6、太阳能光伏余热利用技术中，无法经光伏电池转换为电能的太阳光谱同样被投射至光伏电池表面，并被转换为低品位热能，过程中太阳能中的大部分可用能被浪费掉，低品位热能的利用价值不大，而且光伏电池因温度升高效率下降，这导致余热利用的收益被部分抵消掉了。
7、太阳能分频光伏光热利用技术中，需要额外引入分频装置，一方面这使得系统相对复杂，会带来成本的增加；另一方面这引入了额外的损失，会降低系统的运行效率。而且该技术与现有光伏利用技术以及光热利用技术兼容性较差，无法直接用于现有技术的改造。
8、现有的接收反射光的利用装置不能减少其自身的对外辐射损失，或由于所配备的抑制结构光谱局限，而导致其减少对外辐射损失的效果较差。
9、现有的分频技术重点关注短波即用于光伏发电部分的利用，而对长波部分利用的关注的不足。经过分频后的用于光热部分的长波光束能流密度降低，这就使得此部分光束单独用于热化学反应时太阳能集热能力下降或高温下集热效率降低，从而导致分频后长波段的太阳能利用效率低下，而若将长波部分光束单独用于光催化或光电解反应，由于其以长波为主，光子能量低，不足以让价带的电子激发到导带产生的光电跃迁效应不理想，同样导致该部分的太阳能利用效率低下。
10、现有的分频技术实现光谱分频与能量分配是耦合在一起的，而且其分配比例往往是固定的，这样就会导致在太阳能转换为多种能量互补制备化工产品过程中，太阳能自身分配的各种能量比，与制备化学燃料过程所需的最佳的各种能量比可能存在不匹配的情况。两侧能量的不匹配便会导致太阳能向化学能转换的过程中产生能量损失，降低太阳能的利用效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用系统，包括：
若干光伏反射板，以特定的形状和/或排列来形成一聚光装置，每一光伏反射板正面用于吸收部分太阳光进行光伏发电，同时反射其它未被光伏反射板吸收的太阳光，背面能够对太阳光进行全反射；
聚光光谱利用装置，置于所述若干光伏反射板形成的聚光装置的焦点处或焦点附近，用于利用所述光伏反射板反射的太阳光。
其中，所述光伏反射板包括：
光谱调控膜，用于将适宜光伏利用的太阳光谱透射至光伏电池表面，将其它太阳光谱反射出去；
光伏电池，用于利用太阳光谱进行光伏转换发电；
镜面，用于对太阳光进行全反射；
其中，光伏电池设置在中部，光谱调控膜一侧为正面，镜面一侧为背面。
其中，所述光谱调控膜具备部分光谱的高发射特性，在所述光伏反射板余热不利用时，所述光谱调控膜的高发射率能够提高所述光伏电池的散热量，降低所述光伏电池的运行温度；在所述光伏反射板要进行余热利用时，能够选用较低发射率的光谱调控膜，减少辐射散热损失，提高光伏电池余热利用效率；
所述光谱调控膜还能够起到增透膜的作用，适宜光伏利用的太阳光通过光谱调控膜强化其透射率，从而提高光伏部分的光学效率；
所述镜面是通过镀层、涂抹、粘贴等方式附着的具有全反射作用的反光材料，当光伏反射板背面朝上，即以镜面面对太阳光时，能以较小的光强损失来反射太阳光，满足聚光光谱利用装置的需要。
其中，所述太阳能聚光利用系统还包括追踪机构和翻面机构，用于调整所述光伏反射板使其追踪太阳光，并使光伏反射板进行翻转，以让其以正面朝上或背面朝上，来满足不同需求。
其中，所述聚光光谱利用装置包括太阳热能利用装置、太阳能热化学反应装置、太阳热能电能互补利用装置、太阳能高温电化学反应装置、太阳能光催化利用装置和/或太阳能光电化学利用装置。
其中，所述聚光光谱利用装置接收光伏反射板反射光的表面上增加选择性光谱抑制结构，用于允许特定频率的光进入、离开，降低所述聚光光谱利用装置对辐射光谱的发射或透射，以增加对其吸收的太阳能的利用，减少所述聚光光谱利用装置对外辐射损失。
其中，所述太阳能聚光利用系统能够提供多种工作模式，包括全反射聚光工作模式、光伏-聚光太阳能全光谱利用工作模式与光伏发电工作模式以及三种模式的中间模式，其中，
全反射聚光工作模式，通过合理调整光伏反射板，将其背面朝上，光伏反射板转化为纯聚光装置，由镜面反射太阳光至聚光光谱利用装置上，增强其吸收光强，增加能量密度；
光伏-聚光全光谱利用工作模式，通过合理调整光伏反射板，将其正面朝上，并将太阳光反射至聚光光谱利用装置上，既发电，也聚光，实现太阳能全光谱利用；
光伏发电工作模式，光伏反射板正面朝上，以光伏反射板的余弦损失最小为目标，通过调整光伏反射板使其保持正对太阳，以提高光伏发电量；
三种模式的中间模式，即需要调低聚光光谱利用装置的能流密度或增加部分光伏发电量时，只调整部分光伏反射板，使光伏反射板翻面，或使光伏反射板正对太阳而不将太阳光反射至聚光光谱利用装置上。
其中，所述各种工作模式并不固定，其能够根据实际需要进行调节，能够通过光伏反射板吸收与反射太阳光的配比关系，实现太阳能转换而来的各种能量比例的可调节效果，实现了太阳能自身分配的各种能量比例关系与可能的制备化学产物过程所需的最佳能量比例关系的匹配，提高太阳能的利用效率。
其中，所述太阳能聚光利用系统经过光伏电池转换而来的电能可与聚光光谱利用装置处产生的高温热能或其他形式的能量一同参与制备化学产物，反应产物可包括燃料或其他产品，可实现太阳能到化学能的储能过程；
所述太阳能聚光利用系统通过光伏反射板调整得到的电能和其他能量的配比关系，实现太阳能转换而来的各种能量比例的可调节效果，实现了太阳能自身分配的各种能量比例关系与制备化学产物过程所需的最佳能量比例关系的匹配，提高了太阳能的利用效率。
作为本发明的另一方面，还提供了一种基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法，包括以下步骤：
布置多面光伏反射板，当太阳光到达光伏反射板表面时，被光伏利用的太阳光谱透射进入到光伏电池上，其余波段太阳光被反射至聚光光谱利用装置的焦点方向上或焦点附近；
其中，能够通过调整光伏反射板的位置、角度和正反面朝向在全反射聚光工作模式、光伏-聚光全光谱利用工作模式与光伏发电工作模式间以及三种模式彼此的中间模式之间进行灵活切换。
基于上述技术方案可知，本发明的基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统相对于现有技术至少具有如下有益效果之一：
1、本系统通过将太阳光谱中适宜光伏电池利用的太阳光谱经光伏电池进行利用，将剩余太阳光谱的太阳光汇聚至聚光光谱利用装置，经由该装置进行利用，如转化为中高温热能等，实现了太阳能的全光谱利用。
2、用于分频的光学薄膜直接粘贴或镀在光伏电池表面，将光伏电池转化为一种可以反射指定波长太阳光的光伏反射板，减小了安装及运行所需的空间，降低了相关装置的制造、安装复杂程度，相对现有太阳能聚光系统，仅在聚光镜部分存在不同，与现有技术兼容性好，易于推广，也可用于现有系统的改造。
3、该系统相对原有太阳能聚光系统，以光谱调控膜替代了原有聚光镜，光谱调控膜表面可不设置玻璃，因此避免了原有技术中，太阳光两次穿透玻璃的过程，系统光学效率得以提高；而在原有技术中，光谱调控膜是在原有光学系统的基础上额外引入的，会难以避免的吸收一部分太阳光，从而降低系统效率。
4、该方法/系统中，光伏接收的太阳光并未经过其他透镜或反射镜，避免了透镜与反射镜带来的光学损失。
5、该方法与系统相对于现有光伏利用技术，通过在光伏表面设置光谱调控膜，起到了增透膜的作用，适宜光伏利用的太阳光可通过光谱调控膜强化其透射率，从而提高光伏部分的光学效率，并进一步提高太阳能光伏利用效率。
6、该方法与系统，相对于现有的分频技术，通过在光伏反射板背面布置镜面，具备了对太阳光的全反射功能，可以增强聚光光谱利用装置的接受光强，使得反射侧的能流密度得到增强，突破了分频的限制。
7、该方法与系统在光伏反射板聚光过程中，需要保持对太阳的跟踪，因此，光伏同样具备了对太阳的跟踪功能，可以减小光伏利用过程中的余弦损失，大幅度提高光伏电池的发电量，从而缩短光伏发电的成本回收期。
8、该方法与系统中所述的聚光光谱利用装置接收光伏反射板反射光的表面，设置选择性光谱抑制结构，降低聚光光谱利用装置的发射率，减少其辐射散热损失，提高太阳能利用效率。
9、该方法与系统可以在全反射聚光工作模式、光伏-聚光太阳能全光谱利用工作模式与光伏发电工作模式间以及三种模式彼此的中间模式灵活切换，调节聚光光谱利用装置的能流密度与光伏电池的发电量；尤其需要指出的是，当需要调低聚光光谱利用装置的能流密度时，可以使部分光伏反射板正面朝上由光谱调控膜进行反射，或使部分光伏反射板的正面正对太阳而不将太阳光反射至聚光光谱利用装置处，此时光伏反射板的发电量将得以提高，不存在现有聚光技术中无法调节聚光光谱利用装置能流密度或调节聚光光谱利用装置能流密度会带来被调节反光镜的太阳光无法利用的情况。
10、光伏反射板产生的电能可以部分用于满足光伏反射板跟踪机构及其他辅助设备(如泵、风机、仪表设备等)的电能需求，这可以使整个系统脱离电网，独立运行，也可以减少光伏反射板等之间的电缆铺设，降低建设、运行成本。
11、经光伏反射板产生的电能以及经聚光光谱利用装置产生的热能都可直接用于需要电能、热能的化学反应中，为反应提供能量与反应条件，促进反应发生，增加反应产物的生产速率，能量利用地比较集中，且最终产物的能量密度也相对较高，实现了从太阳能到化学能高效集中的转化与利用。
12、光伏反射板的使用与布置十分灵活，可将光伏反射板、普通镜面、普通光伏电池根据具体的使用环境、当地日照情况及装置布置位置灵活选择、安排，既达到最好的使用效果又尽可能地减少了成本。
13、光伏反射板中光伏部分与光谱调控膜部分紧密贴合，通过余热回收装置可以回收光伏与光谱调控膜两部分产生的热能，不再需要为光伏与光谱调控膜单独设置余热回收装置；同时光伏与光谱调控膜原本的四个散热面变为两个，可以降低散热量。
14、本发明可实现全光谱利用及光强协同匹配互补的功能，即将所得能量都用于化学产品制备，如：光伏产生的电能给反应器施加偏压，对于吸热反应，有电能的协助则可以降低反应温度，使太阳能在分频之后能达到化学反应所需的温度范围内，提高集热效率；另外，在光催化或光电催化技术中，通过光伏产生的电能给反应器施加偏压，则可以降低催化剂中发生电子跃迁所需要的光子能量使反应更易于进行，从而使催化剂所能利用的太阳光波长延长(比如由500nm延长至1500nm)，实现太阳能利用效率的提高以及太阳能的全光谱利用；
15、本发明可将全光谱太阳能转化为电能、热能或其他形式的能量，实现了太阳能的梯级利用；进一步通过各类反应，实现电能、热能或其他形式能量的对口利用，将其转化为化学能，实现了多品位能源的协同转化、储存。本发明通过太阳能全光谱梯级利用与多品位能源的协同转化储存实现了全光谱太阳能至化学能的高效转化。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统的结构示意图；
图2为根据本发明所述的光伏反射板与普通光伏电池、普通镜面的各种替换使用或组合情况的结构示意图；
图3为根据本发明所述的光伏反射板加装追踪机构的结构示意图；
图4为根据本发明所述的光伏反射板加装余热利用装置的结构示意图；
图5为根据本发明第二实施例应用于塔式的基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统的结构示意图；
图6为根据本发明第三实施例应用于碟式的基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统的结构示意图；
图7为根据本发明第四实施例应用于槽式的基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统的结构示意图；
图8为根据本发明第五实施例的太阳能全光谱聚光利用方法与系统的另一结构示意图；
图9为根据本发明所述的光伏反射板背面朝上作为纯聚光装置的结构示意图；
上述附图中，附图标记含义如下：
1-光伏反射板；
1A-光谱调控膜；
1B-光伏电池；
1C-镜面
2-聚光光谱利用装置；
3-追踪机构；
4-余热回收装置；
5-塔；
6-碟式支架；
7-槽式弧形支板；
8-普通镜面；
9-普通光伏电池；
10-选择性光谱抑制结构；
11-翻转轴。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明将光学薄膜、太阳能光伏电池、镜面结合，组成一种一体式的光伏反射板，适用范围广，既可适用于以往光伏发电的系统，也可以适用于反射式的太阳能光热利用系统。光伏反射板正面将全波段的太阳光分频，选择性透射、反射，用于太阳能光伏发电以及太阳能光热利用。光伏反射板背面镜面对太阳光进行全反射，此时光伏反射板作为聚光装置，保证聚光利用的光强。
光伏产生电能的用途包括供给追踪机构、系统辅助设备、仪器仪表与并网。但本发明并不以此为限，最终生成的电能，也可根据实际需要用于其他用途。
聚光光谱利用装置包括太阳热能利用装置、太阳能热化学反应装置、太阳热能电能互补利用装置、太阳能高温电化学反应装置、太阳能光催化利用装置和/或太阳能光电化学利用装置；具体选择视制备的化工产品以及所需条件而定。与此对应，太阳能也不仅仅局限于转换为电能与热能，还可以是电能与其他形式的能量。聚光光谱利用装置中的反应可以是高温电解反应、电能辅助的热化学循环分解反应等等，制备的化工产品也可以为氢气、甲醇、甲酸、甲烷、二甲醚、乙醇、乙烯以及其他各种烷烃、环烷烃、烯烃、芳香烃的一种或多种，涉及的化学反应均是吸热反应，可以是甲醇裂解反应、甲醇水蒸气重整反应、二甲醚裂解反应、二甲醚水蒸气重整反应、乙醇水蒸气重整反应、甲烷水蒸气重整反应、甲烷二氧化碳重整反应。在所述装置接收光伏反射板反射光的表面上还可增加选择性光谱抑制结构。
本方法与系统可以在全反射聚光工作模式、光伏-聚光太阳能全光谱利用工作模式与光伏发电工作模式间以及三种模式彼此的中间模式灵活切换，调节聚光光谱利用装置的能流密度与光伏电池的发电量；尤其需要指出的是，当需要调低聚光光谱利用装置的能流密度时，可以使部分光伏反射板正面朝上由光谱调控膜进行反射，或使部分光伏反射板的正面正对太阳而不将太阳光反射至聚光光谱利用装置处，此时光伏反射板的发电量将得以提高。不存在现有聚光技术中无法调节聚光光谱利用装置能流密度的情况，而且在调节聚光光谱利用装置能流密度时，也不会导致被调节反光镜所接收的太阳光无法利用的情况。
在本系统中，经过光伏产生的电能，聚光光谱利用装置处产生的能量可共同用于化学产品的制备，制备的场所可以是聚光光谱利用装置，也可以是其他反应器。即通过太阳光能转换而来的电能、热能(或其他形式能量)，都可转化为化学能进行储存。本系统及装置将全光谱太阳能转化为电能以及其他形式的能量，实现了太阳能的梯级利用；并可进一步通过化学反应中各能量的对口利用，即将光伏产生的电能加入到反应中以降低反应所需的热能或其他形式能量，将其转化为化学能，实现了多品位能源的协同转化、储存，以实现全光谱太阳能高效制备化工产品。
具体的，本发明公开了一种基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统。该基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用系统包括：光伏反射板1，分为正面与背面，其正面用于吸收部分太阳光谱进行光伏发电，同时像镜子一样反射其他波段的太阳光，其背面为镜面1C，全反射太阳光，光伏反射板包括粘贴有或镀有光谱调控膜1A的光伏电池1B以及在光伏电池1B背面的镜面1C；光谱调控膜1A，用于将适宜光伏利用的太阳光谱透射至光伏电池表面，将剩余太阳光谱反射至聚光装置焦点方向；光伏电池1B，用于利用透射的太阳光谱进行光伏转换发电；镜面1C，用于全反射太阳光，可以是任何通过镀层、涂抹、粘贴等方式附着的具有全反射作用的反光材料；聚光光谱利用装置2，置于聚光的焦点处或焦点附近，用于利用光伏反射板反射的聚光太阳光谱；追踪机构3，用于调整光伏反射板使其追踪太阳光或根据实际使用进行其他调整；光伏反射板余热回收装置4，可用来吸收光伏反射板的余热，进一步降低光伏电池1B的温度，并利用余热。选择性光谱抑制结构10，用于增加聚光光谱利用装置 2对光伏反射板1反射光的利用，并减少对外辐射损失。翻转轴11，光伏反射板可通过翻转轴进行正面与背面朝向的切换，这仅是一种翻面方式，也可通过其他结构进行翻面。
该装置通过由光谱调控膜与光伏电池、镜面组合而成的光伏反射板来实现光伏发电与太阳光的反射聚光，光伏产生电能的用途包括供给追踪机构、系统辅助设备、其他仪器仪表与并网。但本发明并不以此为限，最终生成的电能，也可根据实际需要用于其他用途。
聚光光谱利用装置包括太阳热能利用装置、太阳能热化学反应装置、太阳热能电能互补利用装置、太阳能高温电化学反应装置、太阳能光催化利用装置和/或太阳能光电化学利用装置等。具体选择视制备的化工产品以及所需条件而定。与此对应，太阳能也不仅仅局限于转换为电能与热能，还可以是电能与其他形式的能量。聚光光谱利用装置中的反应可以是高温电解反应、电能辅助的热化学循环分解反应等等，制备的化工产品也可以为氢气、甲醇、甲酸、甲烷、二甲醚、乙醇、乙烯以及其他各种烷烃、环烷烃、烯烃、芳香烃的一种或多种，涉及的化学反应均是吸热反应，可以是甲醇裂解反应、甲醇水蒸气重整反应、二甲醚裂解反应、二甲醚水蒸气重整反应、乙醇水蒸气重整反应、甲烷水蒸气重整反应、甲烷二氧化碳重整反应。在所述聚光光谱利用装置2接收光伏反射板1反射光的表面上，设置选择性光谱抑制结构10，其效果是允许特定频率的光进入、离开。如果聚光光谱利用装置2所接受的光是来自于光伏反射板1正面的反射，则其频率一定，由此确定选择性光谱抑制结构10的频率范围，使得聚光光谱利用装置2接受的光能不受影响。而聚光光谱利用装置2后，向外辐射时，其中不满足这部分频率的辐射被减少，而这部分正是对外辐射中的主要部分，因此，可有效减少聚光光谱利用装置2的对外辐射损失。其中的辐射可以是温度升高后产生的热辐射，或受激辐射，等各类辐射。
光谱调控膜1A还可具备部分光谱的高发射特性，在光伏反射板余热不利用时，光谱调控膜1A的高发射率可以提高光伏电池散热量，降低光伏电池运行温度。光谱调控膜1A还可具备部分光谱的低发射特性，在光伏反射板1余热利用时，光谱调控膜1A可减少辐射散热损失，提高光伏电池1B的余热利用效率。光谱调控膜还能够起到增透膜的作用，适宜光伏利用的太阳光通过光谱调控膜强化其透射率，从而提高光伏部分的光学效率。
在太阳直射辐射较强时(优选的，大于300W/m2)，所述基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统运行于光伏-聚光全光谱利用模式，此时光伏反射板正面向上，本身利用一定波段的太阳光进行光伏发电，同时将其余波段太阳光反射至聚光光谱利用装置，实现光伏-聚光太阳能全光谱利用；在太阳直射辐射较弱时(优选的，小于300W/m2)，所述基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统运行于光伏发电模式，此时以光伏反射板余弦损失最小为目标，使光伏反射板正面保持正对太阳，从而使系统在晴天、多云、阴天、下雨、雾霾等天气下仍有较高的太阳能利用效率。聚光光谱利用装置需要较高的能量时，所述的所述基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统运行于全反射聚光模式，光伏反射板背面朝上，此时的光伏反射板作为纯聚光装置，以镜面全反射太阳光至聚光光谱利用装置，以满足其能量需要。
在聚光光谱利用装置的能流密度需要调整时，可以调整部分光伏反射板正面、背面朝向，以及是否将太阳光反射至聚光光谱利用装置处；在光伏反射板不将太阳光反射至聚光光谱利用装置处时，可以调整光伏反射板正对太阳，提高光伏反射板的发电量。
上述聚光方式包括塔式、槽式、碟式、CPC式(复合抛物面聚光器)、线性菲涅尔式等。
在本系统中，经过光伏产生的电能，聚光光谱利用装置处产生的能量可共同用于化学产品的制备，制备的场所可以是聚光光谱利用装置，也可以是其他反应器。即通过太阳光能转换而来的电能、热能(或其他形式能量)，都可转化为化学能进行储存。本系统及装置将全光谱太阳能转化为电能以及其他形式的能量，实现了太阳能的梯级利用；并可进一步通过化学反应中各能量的对口利用，即将光伏产生的电能加入到反应中以降低反应所需的热能或其他形式能量，将其转化为化学能，实现了多品位能源的协同转化、储存，以实现全光谱太阳能高效制备化工产品。
在本系统中，并非所有的反射装置、光伏发电装置都必须使用光伏反射板，可根据具体的使用环境、当地日照情况及装置布置位置，将普通光伏电池、光伏反射板、普通镜面灵活布置，以达到最好的使用效果。
此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：
上述光伏反射板可以是平面式，也可以是曲面式，其具体根据聚光装置需要进行调整。例如应用于塔式、菲涅尔式聚光系统时一般为平面式，应用于碟式、槽式、CPC式聚光系统时一般为曲面式。
下面通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案进行进一步阐述。
实施例1
在第一个示例性实施例中提供了一种基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统。图1为根据本实施例基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统的结构示意图。如图1所示，本基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统包括：光伏反射板1；光谱调控膜1A；光伏电池1B；镜面1C；聚光光谱利用装置2；选择性光谱抑制结构10。
光谱调控膜1A具有以下特点：1.能将太阳光中适宜光伏利用的太阳光谱(如使用晶硅电池，波长范围建议350nm～1100nm)透射到光伏电池 1B表面上，将剩余太阳光谱反射至聚光光谱利用装置2的焦点方向或焦点附近，其具体的波长范围可根据实际用途及使用环境，选择不同的光谱调控膜1A来调整。2.光谱调控膜1A还可具备部分光谱的高发射特性，在光伏反射板1余热不利用时，光谱调控膜1A的高发射率可以提高光伏电池1B的散热量，降低光伏电池1B的运行温度。光谱调控膜1A还可具备部分光谱的低发射特性，在光伏反射板1余热利用时，光谱调控膜1A可减少辐射散热损失，提高光伏电池1B的余热利用效率。3.光谱调控膜1A 还可起到增透膜的作用，适宜光伏利用的太阳光可通过光谱调控膜1A强化其透射率，从而提高光伏部分的光学效率。4.光谱调控膜1A表面可不设置玻璃，因此避免了原有技术中，太阳光两次穿透玻璃的过程，系统光学效率得以提高。
光伏电池1B，可将投射到其上的太阳光能通过光生伏特效应，转化为电能。产生的电能可用于满足光伏反射板1的跟踪机构、聚光光谱利用装置2以及其他辅助设备(如泵、风机、仪表设备等)的电能需求，或输送至其他地方。
镜面1C，用于全反射太阳光，其可以是任何通过镀层、涂抹、粘贴等方式附着的具有全反射作用的反光材料。如图9所示，镜面1C朝上时，光伏反射板1转变为纯聚光装置，来满足聚光光谱利用装置2的能量需求。
光伏反射板1由光谱调控膜1A、光伏电池1B和镜面1C组合而来，可具备对太阳的跟踪功能。光谱调控膜1A可粘贴或镀在光伏电池1B上，保证二者的紧密贴合，成为整体。镜面1C可以以各种方式附着于光伏电池1B背面，其材质也可为各种反光材料。如图2所示，光谱调控膜1A 还可部分贴附于光伏电池1B上，并根据具体情况灵活调整贴附形式。此外，光伏反射板的部分位置，还可由普通镜面8、普通光伏电池9进行替换使用。如图3所示，光伏反射板1还可增加追踪机构3，使光伏同样具备了对太阳的跟踪功能，可以减小光伏利用过程中的余弦损失。还可通过翻转轴11对光伏反射板1进行翻面，来实现其正面、背面朝向变化的功能，但光伏反射板翻面的实现并不以此为限，也可是其他各种翻面的实现方式。
光伏反射板1可根据需要，通过调整位置或翻转，将光伏反射板1背面的镜面1C朝上，面对阳光，作为反射镜使用，此时光伏反射板转变为纯聚光装置，更好地反射太阳光进行聚光作用，从而提高聚光光谱利用装置2的吸收光强，提升其能量摄入。
如图4所示，光伏反射板1还可加装余热回收装置4，其可设置于光伏反射板1的向阳侧、背阳侧以及中间位置，通过余热回收装置4可以回收光伏电池1B与光谱调控膜1A两部分产生的热能，不再需要为光伏电池1B与光谱调控膜1A单独设置余热回收装置。
聚光光谱利用装置2置于聚光的焦点处或焦点附近，用于利用光伏反射板反射的聚光太阳光谱。可包括太阳热能利用装置、太阳能热化学反应装置、太阳热能电能互补利用装置、太阳能高温电化学反应装置、太阳能光催化利用装置和/或太阳能光电化学利用装置等。若聚光光谱利用装置2 为光热利用，则通过光热效果给其加热，为反应提供了一个高温环境，若为光子能量利用，则会产生光电子跃迁效应，进行光催化反应。此外，不仅仅局限于此两种方式，还可以是其他需要的能量形式。
在所述聚光光谱利用装置2接收光伏反射板1反射光的表面上，设置选择性光谱抑制结构10，其效果是允许特定频率的光进入、离开。如果聚光光谱利用装置2所接受的光是来自于光伏反射板1正面的反射，那么其频率一定，由此确定选择性光谱抑制结构10的频率范围，使得聚光光谱利用装置2接受的光能不受影响。而聚光光谱利用装置2升温后，向外辐射时散热，其中不满足这部分频率的辐射被减少，而这部分正是对外辐射散热中的主要部分，因此，可实现保温，可有效减少聚光光谱利用装置2 的对外辐射热损失。其中的辐射可以是温度升高后产生的热辐射，或受激辐射，等各类辐射。
所述装置在太阳光下进行工作，可布置多面光伏反射板1，根据需要调整光伏反射板1正面朝上，当太阳光到达光伏反射板1表面时，可被光伏利用的太阳光谱透射进入，到达光伏电池1B上。其余波段太阳光被反射至聚光光谱利用装置2的焦点方向上或焦点附近。光伏反射板1背面朝上时，则可作为纯聚光装置，全反射太阳光至焦点处。
所述光谱调控膜1A使得适宜光伏利用的太阳光谱透射至光伏电池1B 的表面上，无透镜、反射镜的光学损失，且起到了增透膜的作用，增强了部分太阳光谱的透射率，因此光伏电池1B接收了更多的适宜光能，并充分利用。也因此光伏电池1B的温度上升很小，再加上光谱调控膜1A还可具备部分光谱(如光伏电池温度对应的)的高发射特性，加强了光伏电池1B的散热，进一步降低了光伏电池1B的运行温度，利于提升发电效率。
所述太阳能聚光利用系统能够提供多种工作模式，包括全反射聚光模式、光伏-聚光全光谱利用模式、光伏发电模式和三种模式之间的中间模式，这些模式的切换是通过调整光伏反射板1来实现的。其中，
全反射聚光模式适用于聚光光谱利用装置2需要较大的能流密度，是通过调整光伏反射板1位置或翻转光伏反射板，将背面镜面1C朝上，由镜面1C反射太阳光，光伏反射板1转换为纯聚光装置，将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上，以增强其吸收光强，增加其能量密度，满足需要。
光伏-聚光全光谱利用模式适用于太阳直射辐射较强时(优选的，大于 300W/m2)，光伏反射板1附着光谱调控膜1A的正面朝上，通过合理调整光伏反射板1，将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上，同时光伏电池1B 也进行光伏发电，实现太阳能全光谱利用；
光伏发电模式适用于太阳直射辐射较弱时(优选的，小于300W/m2)，光伏反射板1附着光谱调控膜1A的正面朝上，以光伏反射板1的余弦损失最小为目标，通过调整光伏反射板1使其保持正对太阳，以提高光伏发电量；
全反射聚光模式和光伏-聚光全光谱利用模式的中间模式，即需要调低聚光光谱利用装置2的能流密度或增加部分光伏发电量时，只调整部分光伏反射板1，将光伏反射板1附着光谱调控膜1A的正面朝上，由光谱调控膜1A进行特定波长的反射，而不是由镜面1C进行全反射，在光伏电池1B部分工作的同时，将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上。
光伏-聚光全光谱利用模式和光伏发电模式的中间模式，即需要进一步调低聚光光谱利用装置2的能流密度或进一步增加部分光伏发电量时，只调整部分光伏反射板1，此时，不仅是附着光谱调控膜1A的正面朝上，而且光伏反射板1还正对太阳而不将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上。
以上三种模式及其中间模式的存在，克服了传统分频技术中反射光强度较弱，以至于不能满足需要的问题。而且使得光伏、聚光的能量分配变得灵活可调节，能更好地与二者耦合过程所需要的能量分配关系进行匹配。
所述方法与系统，可在三种工作模式间，以及三种工作模式彼此的中间模式灵活切换，以实现对聚光光谱利用装置2的能流密度与光伏电池1B 发电量的调节。
在本系统中，经过光伏产生的电能，聚光光谱利用装置处产生的能量可共同用于化学产品的制备，制备的场所可以是聚光光谱利用装置，也可以是其他反应器。即通过太阳光能转换而来的电能、热能(或其他形式能量)，都可转化为化学能进行储存。本系统及装置将全光谱太阳能转化为电能以及其他形式的能量，实现了太阳能的梯级利用；并可进一步通过化学反应中各能量的对口利用，即将光伏产生的电能加入到反应中以降低反应所需的热能或其他形式能量，将其转化为化学能，实现了多品位能源的协同转化、储存，以实现全光谱太阳能高效制备化工产品。
在本方法与系统中，并非所有的反射装置、光伏发电装置都必须使用光伏反射板，可根据具体的使用环境、当地日照情况及装置布置位置，将普通光伏电池、光伏反射板、普通镜面灵活布置，以达到最好的使用效果。如图2所示，为光伏反射板1与普通镜面8；光伏反射板1与普通光伏电池9；光伏反射板1与普通镜面8，普通光伏电池9分别组合使用的情况，除了图中所示的组合方式外，还可根据实际需要灵活组合。或在布置安装时，灵活安排。
实施例2
在第二个示例性实施例中，还提供了一种应用于塔式的基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统。图5为根据本实施例应用于塔式的基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统的结构示意图。如图5所示，本应用于塔式的基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统包括：光伏反射板1；光谱调控膜1A；光伏电池1B；镜面1C；聚光光谱利用装置2；追踪机构3；塔5；选择性光谱抑制结构10。
光谱调控膜1A、光伏电池1B、镜面1C、光伏反射板1等相关内容同实施例一。
聚光光谱利用装置2置于塔5上的聚光焦点处或焦点附近，用于利用光伏反射板1反射的聚光太阳光谱。可包括太阳热能利用装置、太阳能热化学反应装置、太阳热能电能互补利用装置、太阳能高温电化学反应装置、太阳能光催化利用装置和/或太阳能光电化学利用装置等。若聚光光谱利用装置2为光热利用，则通过光热效果给其加热，为反应提供了一个高温环境，若为光子能量利用，则会产生光电子跃迁效应，进行光催化反应。此外，不仅仅局限于此两种方式，还可以是其他需要的能量形式。
在所述聚光光谱利用装置2接收光伏反射板1反射光的表面上，设置选择性光谱抑制结构10，如图1所示，其效果是允许特定频率的光进入、离开。如果聚光光谱利用装置2所接受的光是来自于光伏反射板1正面的反射，那么其频率一定，由此确定选择性光谱抑制结构10的频率范围，使得聚光光谱利用装置2接受的光能不受影响。而聚光光谱利用装置2升温后，向外辐射散热，其中不满足这部分频率的辐射被减少，而这部分正是对外辐射散热中的主要部分，因此，可实现保温，可有效减少聚光光谱利用装置2的对外辐射热损失。其中的辐射可以是温度升高后产生的热辐射，或受激辐射，等各类辐射。追踪机构3，可用于调整光伏反射板1使其追踪太阳光或根据实际使用进行其他调整。
塔5的高度可根据安装地点实际情况及整体系统的规模等诸多因素确定，其作用是让聚光光谱利用装置2处于较高的位置，以便于更好的接收来自光伏反射板1反射的太阳光。
所述装置在太阳光下进行工作，布置许多面光伏反射板1，根据需要调整光伏反射板1正面朝上，当太阳光到达光伏反射板1表面时，可被光伏利用的太阳光谱的光透射进入，到达光伏电池1B上。其余光谱波段的太阳光被反射至位于塔5上的聚光光谱利用装置2上。光伏反射板1背面朝上时，则可作为纯聚光装置，全反射太阳光至焦点处。
所述光谱调控膜1A使得适宜光伏利用的太阳光谱的光透射至光伏电池1B的表面上，无透镜、反射镜的光学损失，且起到了增透膜的作用，增强了阳光透射率，因此光伏电池1B接收了更多的适宜光能，并充分利用。也因此光伏电池1B的温度上升很小，再加上光谱调控膜1A还可具备部分光谱(如光伏电池温度对应的)的高发射特性，加强了光伏电池1B 的散热，进一步降低了光伏电池1B的运行温度，利于提升发电效率。
所述太阳能聚光利用系统能够提供多种工作模式，包括全反射聚光模式、光伏-聚光全光谱利用模式、光伏发电模式和三种模式之间的中间模式，这些模式的切换是通过调整光伏反射板1来实现的。其中，
全反射聚光模式适用于聚光光谱利用装置2需要较大的能流密度，是通过调整光伏反射板1位置或翻转光伏反射板，将背面镜面1C朝上，由镜面1C反射太阳光，光伏反射板1转换为纯聚光装置，将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上，以增强其吸收光强，增加其能量密度，满足需要。
光伏-聚光全光谱利用模式适用于太阳直射辐射较强时(优选的，大于 300W/m2)，光伏反射板1附着光谱调控膜1A的正面朝上，通过合理调整光伏反射板1，将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上，同时光伏电池1B 也进行光伏发电，实现太阳能全光谱利用；
光伏发电模式适用于太阳直射辐射较弱时(优选的，小于300W/m2)，光伏反射板1附着光谱调控膜1A的正面朝上，以光伏反射板1的余弦损失最小为目标，通过调整光伏反射板1使其保持正对太阳，以提高光伏发电量；
全反射聚光模式和光伏-聚光全光谱利用模式的中间模式，即需要调低聚光光谱利用装置2的能流密度或增加部分光伏发电量时，只调整部分光伏反射板1，将光伏反射板1附着光谱调控膜1A的正面朝上，由光谱调控膜1A进行特定波长的反射，而不是由镜面1C进行全反射，在光伏电池1B部分工作的同时，将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上。
光伏-聚光全光谱利用模式和光伏发电模式的中间模式，即需要进一步调低聚光光谱利用装置2的能流密度或进一步增加部分光伏发电量时，只调整部分光伏反射板1，此时，不仅是附着光谱调控膜1A的正面朝上，而且光伏反射板1还正对太阳而不将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上。
所述方法与系统，可在三种工作模式间，以及三种工作模式彼此的中间模式灵活切换，以实现对聚光光谱利用装置2的能流密度与光伏电池1B 发电量的调节后者有利于稳定光伏电池的功率输出。
在本系统中，经过光伏产生的电能，聚光光谱利用装置处产生的能量可共同用于化学产品的制备，制备的场所可以是聚光光谱利用装置，也可以是其他反应器。即通过太阳光能转换而来的电能、热能(或其他形式能量)，都可转化为化学能进行储存。本系统及装置将全光谱太阳能转化为电能以及其他形式的能量，实现了太阳能的梯级利用；并可进一步通过化学反应中各能量的对口利用，即将光伏产生的电能加入到反应中以降低反应所需的热能或其他形式能量，将其转化为化学能，实现了多品位能源的协同转化、储存，以实现全光谱太阳能高效制备化工产品。
在本方法与系统中，并非所有的反射装置、光伏发电装置都必须使用光伏反射板，可根据具体的使用环境、当地日照情况及装置布置位置，将普通光伏电池、光伏反射板、普通镜面灵活布置，以达到最好的使用效果。可参考图2，及实施例1中的相关内容。
实施例3
在第三个示例性实施例中，还提供了一种应用于碟式的基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统。图6为根据本实施例应用于碟式的基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统的结构示意图。如图6所示，本基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统包括：光伏反射板1；光谱调控膜1A；光伏电池1B；镜面1C；聚光光谱利用装置2；碟式支架6。
光谱调控膜1A、光伏电池1B、镜面1C、光伏反射板1等相关内容同实施例一。所不同的是光伏反射板1可通过碟式支架6而具备对太阳的跟踪功能以及翻面功能。
聚光光谱利用装置2置于碟式支架6聚光的焦点处或焦点附近，用于利用光伏反射板1反射的聚光太阳光谱。可包括太阳热能利用装置、太阳能热化学反应装置、太阳热能电能互补利用装置、太阳能高温电化学反应装置、太阳能光催化利用装置和/或太阳能光电化学利用装置等。若聚光光谱利用装置2为光热利用，则通过光热效果给其加热，为反应提供了一个高温环境，若为光子能量利用，则会产生光电子跃迁效应，进行光催化反应。此外，不仅仅局限于此两种方式，还可以是其他需要的能量形式。
碟式支架6的大小及形状可根据具体使用情况而定，其上可根据具体的使用环境、当地日照情况及装置布置位置灵活布置许多光伏反射板1、普通光伏电池、普通反射镜等，以达到最好的使用效果。同时聚光光谱利用装置2也布置在碟式支架6上，可使聚光斑落在聚光光谱利用装置2上，使其获得较大的能流密度，也可根据使用情况调整。
此外，碟式支架6还可利用光伏电池1B产生的电能或者外加电能，通过转动、摆动等形式实现对太阳光的追踪功能。
所述装置在太阳光下进行工作，布置许多面光伏反射板1在碟式支架 6上，整体呈盘状抛物面形，当太阳光到达光伏反射板1表面时，可被光伏利用的太阳光谱的光透射进入，到达光伏电池1B上。其余光谱波段的太阳光被反射而形成的聚光斑落在聚光光谱利用装置2上。
所述光谱调控膜1A使得适宜光伏利用的太阳光谱的光透射至光伏电池1B的表面上，无透镜、反射镜的光学损失，且起到了增透膜的作用，增强了阳光透射率，因此光伏电池1B接收了更多的适宜光能，并充分利用。也因此光伏电池1B的温度上升很小，再加上光谱调控膜1A还可具备部分光谱(如光伏电池温度对应的)的高发射特性，加强了光伏电池1B 的散热，进一步降低了光伏电池1B的运行温度，利于提升发电效率。
所述太阳能聚光利用系统能够提供多种工作模式，包括全反射聚光模式、光伏-聚光全光谱利用模式、光伏发电模式和三种模式之间的中间模式，这些模式的切换是通过调整碟式支架6及光伏反射板1来实现的。
其中，
全反射聚光模式适用于聚光光谱利用装置2需要较大的能流密度，是通过合理调整碟式支架6、翻转光伏反射板1，将背面镜面1C朝上，由镜面1C反射太阳光，光伏反射板1转换为纯聚光装置，将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上，以增强其吸收光强，增加其能量密度，满足需要。
光伏-聚光全光谱利用模式适用于太阳直射辐射较强时(优选的，大于 300W/m2)，光伏反射板1附着光谱调控膜1A的正面朝上，通过合理调整碟式支架6及部分光伏反射板1，将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上，同时光伏电池1B也进行光伏发电，实现太阳能全光谱利用；
光伏发电模式适用于太阳直射辐射较弱时(优选的，小于300W/m2)，光伏反射板1附着光谱调控膜1A的正面朝上，以光伏反射板1的余弦损失最小为目标，通过调整光伏反射板1使其保持正对太阳，以提高光伏发电量；
全反射聚光模式和光伏-聚光全光谱利用模式的中间模式，即需要调低聚光光谱利用装置2的能流密度或增加部分光伏发电量时，只调整碟式支架6和部分光伏反射板1，将光伏反射板1附着光谱调控膜1A的正面朝上，由光谱调控膜1A进行特定波长的反射，而不是由镜面1C进行全反射，在光伏电池1B部分工作的同时，将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上。
光伏-聚光全光谱利用模式和光伏发电模式的中间模式，即需要进一步调低聚光光谱利用装置2的能流密度或进一步增加部分光伏发电量时，只调整碟式支架6和部分光伏反射板1，此时，不仅是附着光谱调控膜1A 的正面朝上，而且光伏反射板1还正对太阳而不将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上。
所述方法与系统，可在三种工作模式间，以及三种工作模式彼此的中间模式灵活切换，以实现对聚光光谱利用装置2的能流密度与光伏电池1B 发电量的调节，后者有利于稳定光伏电池的功率输出。
实施例4
在第四个示例性实施例中提供了一种应用于槽式的基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统。图7为根据本实施例应用于槽式的基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统的结构示意图。如图 7所示，本应用于槽式的基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统包括：光伏反射板1；光谱调控膜1A；光伏电池1B；聚光光谱利用装置2；余热回收装置4；槽式弧形支板7。
光谱调控膜1A、光伏电池1B、光伏反射板1等相关内容同实施例一。所不同的是光伏反射板1可通过调节槽式弧形支板7而具备对太阳的跟踪功能。
聚光光谱利用装置2置于槽式弧形支板7聚光的焦点处或焦点附近，用于利用光伏反射板1反射的聚光太阳光谱。可包括太阳热能利用装置、太阳能热化学反应装置、太阳热能电能互补利用装置、太阳能高温电化学反应装置、太阳能光催化利用装置和/或太阳能光电化学利用装置等。若聚光光谱利用装置2为光热利用，则通过光热效果给其加热，为反应提供了一个高温环境，若为光子能量利用，则会产生光电子跃迁效应，进行光催化反应。此外，不仅仅局限于此两种方式，还可以是其他需要的能量形式。
余热回收装置4可以回收光伏电池1B与光谱调控膜1A两部分产生的热能，不再需要为光伏电池1B与光谱调控膜1A单独设置余热回收装置。
槽式弧形支板7上布置光伏反射板1，还可根据具体的使用环境、当地日照情况及槽式弧形支板7上不同位置的情况灵活布置光伏反射板1、普通光伏电池、普通反射镜等，以实现最好的使用效果及最低的成本。同时，槽式弧形支板7还可利用光伏电池1B产生的电能或者外加电能，通过转动、摆动等形式实现对太阳光的追踪功能。
所述装置在太阳光下进行工作，当太阳光到达光伏反射板1表面时，可被光伏利用的太阳光谱的光透射进入，到达光伏电池1B上。其余光谱波段的太阳光被反射至槽式弧形支板7焦点处或焦点附近的聚光光谱利用装置2上。
所述光谱调控膜1A使得适宜光伏利用的太阳光谱的光透射至光伏电池1B的表面上，无透镜、反射镜的光学损失，且起到了增透膜的作用，增强了阳光透射率，因此光伏电池1B接收了更多的适宜光能，并充分利用。也因此光伏电池1B的温度上升很小，再加上光谱调控膜1A还可具备部分光谱的高发射特性，加强了光伏电池1B的散热，进一步降低了光伏电池1B的运行温度，利于提升发电效率。
所述的基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统可提供多种工作模式，如光伏-聚光全光谱利用模式与光伏发电模式，以及两种模式的中间模式，这些模式的切换是通过调整槽式弧形支板7的位置以及光伏反射板1来实现的。
光伏-聚光全光谱利用模式适用于太阳直射辐射较强时(优选的，大于 300W/m2)，通过合理调整槽式弧形支板7的位置以及部分光伏反射板1，将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上，实现太阳能全光谱利用。
光伏发电模式适用于太阳直射辐射较弱时(优选的，小于300W/m2)，以光伏反射板1的余弦损失最小为目标，通过调整槽式弧形支板7的位置以及光伏反射板1使其保持正对太阳，以提高光伏发电量。
此外，还有这两种模式的中间模式，即需要调低聚光光谱利用装置2 的能流密度，或增加部分光伏发电量时，只调整槽式弧形支板7的位置以及部分光伏反射板1，使其正对太阳而不将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上。
所述方法与系统，可在两种工作模式间，以及两种工作模式的中间模式灵活切换，以实现对聚光光谱利用装置2的能流密度与光伏电池发电量的调节，后者有利于稳定光伏电池的功率输出。
实施例5
在第五个示例性实施例中提供了一种基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用装置。图8为根据本实施例基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统的结构示意图。如图8所示，本基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统包括：光伏反射板1；光谱调控膜1A；光伏电池1B；镜面1C；聚光光谱利用装置2。
光谱调控膜1A、光伏电池1B、光伏反射板1等相关内容同实施例一。
聚光光谱利用装置2置于聚光的焦点处或焦点附近，用于利用光伏反射板反射的聚光太阳光谱。可包括太阳热能利用装置、太阳能热化学反应装置、太阳热能电能互补利用装置、太阳能高温电化学反应装置、太阳能光催化利用装置和/或太阳能光电化学利用装置等。若聚光光谱利用装置2 为光热利用，则通过光热效果给其加热，为反应提供了一个高温环境，若为光子能量利用，则会产生光电子跃迁效应，进行光催化反应。此外，不仅仅局限于此两种方式，还可以是其他需要的能量形式。其上并未设置选择性光谱抑制结构。
所述装置在太阳光下进行工作，可布置多面光伏反射板1，根据需要调整光伏反射板1正面朝上，当太阳光到达光伏反射板1表面时，可被光伏利用的太阳光谱透射进入，到达光伏电池1B上。其余波段太阳光被反射至聚光光谱利用装置2的焦点方向上或焦点附近。光伏反射板1背面朝上时，则可作为纯聚光装置，全反射太阳光至焦点处。
所述光谱调控膜1A使得适宜光伏利用的太阳光谱透射至光伏电池1B 的表面上，无透镜、反射镜的光学损失，且起到了增透膜的作用，增强了部分太阳光谱的透射率，因此光伏电池1B接收了更多的适宜光能，并充分利用。也因此光伏电池1B的温度上升很小，再加上光谱调控膜1A还可具备部分光谱(如光伏电池温度对应的)的高发射特性，加强了光伏电池1B的散热，进一步降低了光伏电池1B的运行温度，利于提升发电效率。
所述太阳能聚光利用系统能够提供多种工作模式，包括全反射聚光模式、光伏-聚光全光谱利用模式、光伏发电模式和三种模式之间的中间模式，这些模式的切换是通过调整光伏反射板1来实现的。其中，
全反射聚光模式适用于聚光光谱利用装置2需要较大的能流密度，是通过调整光伏反射板1位置或翻转光伏反射板，将背面镜面1C朝上，由镜面1C反射太阳光，光伏反射板1转换为纯聚光装置，将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上，以增强其吸收光强，增加其能量密度，满足需要。
光伏-聚光全光谱利用模式适用于太阳直射辐射较强时(优选的，大于 300W/m2)，光伏反射板1附着光谱调控膜1A的正面朝上，通过合理调整光伏反射板1，将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上，同时光伏电池 1B也进行光伏发电，实现太阳能全光谱利用；
光伏发电模式适用于太阳直射辐射较弱时(优选的，小于300W/m2)，光伏反射板1附着光谱调控膜1A的正面朝上，以光伏反射板1的余弦损失最小为目标，通过调整光伏反射板1使其保持正对太阳，以提高光伏发电量；
全反射聚光模式和光伏-聚光全光谱利用模式的中间模式，即需要调低聚光光谱利用装置2的能流密度或增加部分光伏发电量时，只调整部分光伏反射板1，将光伏反射板1附着光谱调控膜1A的正面朝上，由光谱调控膜1A进行特定波长的反射，而不是由镜面1C进行全反射，在光伏电池1B部分工作的同时，将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上。
光伏-聚光全光谱利用模式和光伏发电模式的中间模式，即需要进一步调低聚光光谱利用装置2的能流密度或进一步增加部分光伏发电量时，只调整部分光伏反射板1，此时，不仅是附着光谱调控膜1A的正面朝上，而且光伏反射板1还正对太阳而不将太阳光反射至聚光光谱利用装置2上。
所述方法与系统，可在三种工作模式间，以及三种工作模式彼此的中间模式灵活切换，以实现对聚光光谱利用装置2的能流密度与光伏电池1B 发电量的调节。
与其他实施例不同的是，本实施例还可通过光伏反射板1的位置调整及翻面等操作，调整光伏发电的发电量，让光伏发电保持在一个较为稳定的范围内，不会出现传统光伏发电波动较大的问题。而且，未用于光伏发电的太阳光，都可被反射至聚光光谱利用装置2上，来减少能量的浪费。
在本方法与系统中，并非所有的反射装置、光伏发电装置都必须使用光伏反射板，可根据具体的使用环境、当地日照情况及装置布置位置，将普通光伏电池、光伏反射板、普通镜面灵活布置，以达到最好的使用效果。如图2所示，为光伏反射板1与普通镜面8；光伏反射板1与普通光伏电池9；光伏反射板1与普通镜面8，普通光伏电池9分别组合使用的情况，除了图中所示的组合方式外，还可根据实际需要灵活组合。或在布置安装时，灵活安排。
至此，已经结合附图对本发明的多个实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明基于光伏反射板的太阳能全光谱聚光利用方法与系统有了清楚的认识。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种太阳能聚光利用系统，其特征在于，所述太阳能聚光利用系统包括：
若干光伏反射板，以特定的形状和/或排列来形成一聚光装置，每一光伏反射板正面用于吸收部分太阳光进行光伏发电，同时反射其它未被光伏反射板吸收的太阳光，背面能够对太阳光进行全反射；
聚光光谱利用装置，置于所述若干光伏反射板形成的聚光装置的焦点处或焦点附近，用于利用所述光伏反射板反射的太阳光；
其中，所述光伏反射板包括：
光谱调控膜，用于将适宜光伏利用的太阳光谱透射至光伏电池表面，将其它太阳光谱反射出去；
光伏电池，用于利用太阳光谱进行光伏转换发电；
镜面，用于对太阳光进行全反射；
其中，光伏电池设置在中部，光谱调控膜一侧为正面，镜面一侧为背面；
所述镜面是通过镀层、涂抹、粘贴的方式附着的具有全反射作用的反光材料，当光伏反射板背面朝上，即以镜面面对太阳光时，能以较小的光强损失来反射太阳光，满足聚光光谱利用装置的需要；
所述聚光光谱利用装置包括太阳热能利用装置、太阳能热化学反应装置、太阳热能电能互补利用装置、太阳能高温电化学反应装置、太阳能光催化利用装置和/或太阳能光电化学利用装置。
2.根据权利要求1所述的太阳能聚光利用系统，其特征在于，所述光谱调控膜具备部分光谱的高发射特性，在所述光伏反射板余热不利用时，所述光谱调控膜的高发射率能够提高所述光伏电池的散热量，降低所述光伏电池的运行温度；在所述光伏反射板要进行余热利用时，能够选用较低发射率的光谱调控膜，减少辐射散热损失，提高光伏电池余热利用效率；
所述光谱调控膜还能够起到增透膜的作用，适宜光伏利用的太阳光通过光谱调控膜强化其透射率，从而提高光伏部分的光学效率。
3.根据权利要求1所述的太阳能聚光利用系统，其特征在于，所述太阳能聚光利用系统还包括追踪机构和翻面机构，用于调整所述光伏反射板使其追踪太阳光，并使光伏反射板进行翻转，以让其以正面朝上或背面朝上，来满足不同需求。
4.根据权利要求1所述的太阳能聚光利用系统，其特征在于，所述聚光光谱利用装置接收光伏反射板反射光的表面上增加选择性光谱抑制结构，用于允许特定频率的光进入、离开，降低所述聚光光谱利用装置对辐射光谱的发射或透射，以增加对其吸收的太阳能的利用，减少所述聚光光谱利用装置对外辐射损失；
所述光伏反射板部分位置可以设置为光伏电池和/或镜面。
5.根据权利要求1所述的太阳能聚光利用系统，其特征在于，所述太阳能聚光利用系统能够提供多种工作模式，包括全反射聚光工作模式、光伏-聚光太阳能全光谱利用工作模式与光伏发电工作模式以及三种模式的中间模式，其中，
全反射聚光工作模式，通过合理调整光伏反射板，将其背面朝上，光伏反射板转化为纯聚光装置，由镜面反射太阳光至聚光光谱利用装置上，增强其吸收光强，增加能量密度；
光伏-聚光全光谱利用工作模式，通过合理调整光伏反射板，将其正面朝上，并将太阳光反射至聚光光谱利用装置上，既发电，也聚光，实现太阳能全光谱利用；
光伏发电工作模式，光伏反射板正面朝上，以光伏反射板的余弦损失最小为目标，通过调整光伏反射板使其保持正对太阳，以提高光伏发电量；
三种模式的中间模式，即需要调低聚光光谱利用装置的能流密度或增加部分光伏发电量时，只调整部分光伏反射板，使光伏反射板翻面，或使光伏反射板正对太阳而不将太阳光反射至聚光光谱利用装置上。
6.根据权利要求5所述的太阳能聚光利用系统，其特征在于，所述各种工作模式并不固定，其能够根据实际需要进行调节，能够通过光伏反射板吸收与反射太阳光的配比关系，实现太阳能转换而来的各种能量比例的可调节效果，实现了太阳能自身分配的各种能量比例关系与可能的制备化学产物过程所需的最佳能量比例关系的匹配，提高太阳能的利用效率。
7.根据权利要求3所述的太阳能聚光利用系统，其特征在于，所述太阳能聚光利用系统经过光伏电池转换而来的电能可与聚光光谱利用装置处产生的高温热能或其他形式的能量一同参与制备化学产物，反应产物包括燃料或其他产品，实现太阳能到化学能的储能过程；
所述太阳能聚光利用系统通过光伏反射板调整得到的电能和其他能量的配比关系，实现太阳能转换而来的各种能量比例的可调节，实现了太阳能自身分配的各种能量比例关系与制备化学产物过程所需的最佳能量比例关系的匹配。
8.一种采用权利要求1～7任一项所述的太阳能聚光利用系统进行太阳能全光谱利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
布置多面光伏反射板，当太阳光到达光伏反射板表面时，被光伏利用的太阳光谱透射进入到光伏电池上，其余波段太阳光被反射至聚光光谱利用装置的焦点方向上或焦点附近；
其中，能够通过调整光伏反射板的位置、角度和正反面朝向在全反射聚光工作模式、光伏-聚光全光谱利用工作模式与光伏发电工作模式间以及三种模式彼此的中间模式之间进行灵活切换。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113726265B (zh) * 2021-08-30 2023-06-30 内蒙古科技大学 一种基于光致异构的光伏综合利用装置
CN113945015B (zh) * 2021-11-05 2024-01-19 西安热工研究院有限公司 一种分光反射高倍聚光光伏光热一体化腔式接收器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1131835A (ja) * 1997-07-11 1999-02-02 Natl Aerospace Lab 太陽光熱発電システム
CN204886860U (zh) * 2015-05-26 2015-12-16 南方科技大学 一种全光谱的光伏光热联合系统
CN106849859A (zh) * 2017-01-22 2017-06-13 中国科学院工程热物理研究所 一种太阳能全光谱利用装置
CN107634697A (zh) * 2017-10-20 2018-01-26 中国科学院工程热物理研究所 一种“热解耦”光伏热化学综合利用系统
CN108055001A (zh) * 2017-12-06 2018-05-18 西安交通大学 一种可动态调控的太阳能聚光分频热电联产装置及方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206023700U (zh) * 2016-09-08 2017-03-15 信阳师范学院 基于双面太阳能电池的光伏光热一体化组件

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1131835A (ja) * 1997-07-11 1999-02-02 Natl Aerospace Lab 太陽光熱発電システム
CN204886860U (zh) * 2015-05-26 2015-12-16 南方科技大学 一种全光谱的光伏光热联合系统
CN106849859A (zh) * 2017-01-22 2017-06-13 中国科学院工程热物理研究所 一种太阳能全光谱利用装置
CN107634697A (zh) * 2017-10-20 2018-01-26 中国科学院工程热物理研究所 一种“热解耦”光伏热化学综合利用系统
CN108055001A (zh) * 2017-12-06 2018-05-18 西安交通大学 一种可动态调控的太阳能聚光分频热电联产装置及方法

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