一种光伏/光热产储能一体化装置的制作方法

本技术涉及可再生能源利用、储氢，特别涉及一种光伏/光热产储能一体化装置。

背景技术：

1、随着社会的进步和生产力的发展，人类对于能源的需求愈发强烈，因此需要大力发展新能源，实行能源结构改革，调整能源消耗占比。为推进中国“双碳”目标，中国能源产业发展向“风光储打捆”的方向进行，太阳能来源清洁，发电过程无污染，但会受到地理位置、天气条件等自然因素的影响，能源产出具有波动性和间歇性，无法满足用户对于能源消耗持续性、稳定性、灵活性等需求，通过设计配置相应的储能系统，可以有效解决上述问题。

2、氢作为一种真正的清洁能源，能量密度高，燃烧产物中只有水而不包括任何污染物，受到世界众多学者的广泛关注。氢能的关键技术一般包括氢的制取、氢的储存和运输以及氢的利用。通过耦合光伏电池，利用电解水制氢技术，完成氢的制取，并利用金属氢化物等储氢材料进行氢的储存，最终利用燃料电池等氢利用装置，实现氢的利用，至此完成对太阳能发电中并网后富余部分或弃光部分的能量的充分储存与灵活利用，提高能量的产量，降低不可再生能源的使用比重，减轻环境污染，有效缓解能源压力。

3、目前太阳能利用装置产出的电能很大一部分由于供求匹配、电能质量差等原因无法并网利用而白白浪费，产能效率低，通过太阳能光伏发电、光热储存并耦合氢的制取、储存与利用，实现能量产储一体化，提高了能量的转化率和利用率，解决了当前太阳能利用技术中能量储存难、供给波动、产出间歇等相关问题，同时也实现了对弃光能量的充分利用。

技术实现思路

1、为解决目前利用可再生能源发电因电能供求不匹配、部分电能质量差、发电波动性等导致能量无法充分利用、弃光严重等问题，本实用新型的目的在于提供一种光伏/光热产储能一体化装置。

2、本实用新型所采用的技术方案为：一种光伏/光热产储能一体化装置，包括光伏/光热集热器，金属氢化物储氢反应器，电解水制氢电解槽，其中光伏/光热集热器包括玻璃盖板1，光伏电池板2，换热介质槽3，带翅片的吸热板4，所述玻璃盖板1覆盖在光伏电池板2上，所述光伏电池板2下方设置所述袋翅片的吸热板4，所述带翅片的吸热板4上的翅片设置在换热介质槽3中，所述换热介质槽3一端设置循环换热进口阀门5，所述换热介质槽3另一端依次设置循环换热出口阀门6、循环换热泵7，换热泵安装阀门8，换热管路9，所述换热管路9与所述循环换热进口阀门5连通；所述金属氢化物储氢反应器包括储氢金属过滤板10，储氢反应器放氢管路阀门11，反应床层12，多孔放氢管路13，所述换热管路9与所述反应床层12相接触；所述电解水制氢电解槽包括吸收板14，氧气通道板15，氧气通道板连通放氧阀门16，所述电解槽内设置若干隔膜20，所述隔膜将电解槽分割为负极室和正极室，所述负极室内设置负极18，所述正极室内设置正极19，所述正极槽连通所述氧气通道板15，所述负极室连通所述多孔放氢管路13，所述吸收板14过滤所述多孔放氢管内的气体，所述负极18和正极19连通供电线路22，所述电解水制氢电解槽一侧设置有注水阀门17，所述电解水制氢电解槽内设置电解液21；

3、优选的，所述玻璃盖板1与光伏电池板2之间密封连接，且该密封空间为真空空间；

4、优选的，所述反应床层12中设置导热粒子；

5、优选的，所述光伏/光热集热器为平板型结构；

6、优选的，所述多孔放氢管路13设置若干个，且所述多孔放氢管路13设置在所述反应床层12中；

7、优选的，所述换热管路9上设置温度传感器；

8、优选的，所述储氢反应器放氢管路阀门11设置储氢金属过滤板，储氢金属过滤板孔径小于所述反应床层中金属氢化物粒径；

9、优选的，所述储氢金属反应器中储氢金属或储氢合金的装填体积为所述金属氢化物储氢反应器容积的1/2-3/4；

10、反应床层12由储氢合金或储氢金属组成，储氢合金为镧镍系ab5型lani5/mmni5及其衍生物、钛铁系ab型tife及其衍生物或a2b镁基mg2ni及其衍生物；储氢单金属为镁、铝、锂或钙；

11、储氢合金颗粒或储氢金属颗粒中混合有反应床层12总质量约1~5 wt%的导热粒子，例如膨胀石墨等，用以改善床层整体的导热性能以提高反应速率；

12、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

13、本实用新型公开了一种光伏/光热产储能一体化装置，该装置主要包括光伏/光热集热器，金属氢化物储氢反应器，电解水制氢电解槽以及相关管路和阀门附件。该装置中选择使用光伏发电、电解水制氢和储氢金属储氢相结合的方式，既具备了生产大部分符合要求的高质量电能并用于并网的功能，又充分利用了光伏发电中弃光部分、产能溢出等部分的电能，实现能量从电能向化学能的转化和储存，同时光伏电池板产生和光热收集的热能，由吸热板吸收后通过换热介质将热能带走，实现热能的储存，并选择性用于提高反应床层整体温度，改善储氢金属的储氢与放氢性能，利用储氢金属对氢气的可逆吸收与释放，实现氢气的储存，从而提高装置的产能和辐射能量的利用率。该装置极大程度上利用了有效光照时间内所接收到的全部辐射能量，大部分电能并网，剩余部分电能通过电解槽电解水制氢和储氢金属反应器储氢、放氢，实现了能量的产储一体化，同时也改善了目前弃光问题严重的状况。

14、本实用新型的光伏/光热产储氢一体化反应器装置中，玻璃盖板与光伏电池板之间进行抽真空减少了系统热损失，而集热器吸收的热量用于提高反应床层整体温度以实现高效储氢，从而使得辐射能量得到了充分的吸收和利用。

15、本实用新型的光伏/光热产储氢一体化反应器装置中，电解槽负极电解产生的氢气，经过多孔放氢管路释放于反应床层中，有利于床层内各储氢金属颗粒与氢气充分接触并发生反应，同时储氢金属反应器内的反应床层由储氢金属颗粒和导热材料颗粒组成，提高床层的整体导热性能，从而改善床层的反应速率和反应能力。

技术特征：

1.一种光伏/光热产储能一体化装置，其特征在于，包括光伏/光热集热器，金属氢化物储氢反应器，电解水制氢电解槽，其中光伏/光热集热器包括玻璃盖板（1），光伏电池板（2），换热介质槽（3），带翅片的吸热板（4），所述玻璃盖板（1）覆盖在光伏电池板（2）上，所述光伏电池板（2）下方设置所述带翅片的吸热板（4），所述带翅片的吸热板（4）上的翅片设置在换热介质槽（3）中，所述换热介质槽（3）一侧设置循环换热进口阀门（5），所述换热介质槽（3）另一侧依次设置循环换热出口阀门（6）、循环换热泵（7），换热泵安装阀门（8），换热管路（9），所述换热管路（9）与所述循环换热进口阀门（5）连通；所述金属氢化物储氢反应器包括储氢金属过滤板（10），储氢反应器放氢管路阀门（11），反应床层（12），多孔放氢管路（13），所述换热管路（9）与所述反应床层（12）相接触；所述电解水制氢电解槽包括吸收板（14），氧气通道板（15），氧气通道板连通放氧阀门（16），所述电解槽内设置若干隔膜（20），所述隔膜将电解槽分割为负极室和正极室，所述负极室内设置负极（18），所述正极室内设置正极（19），所述正极室连通所述氧气通道板（15），所述负极室连通所述多孔放氢管路（13），所述吸收板（14）过滤所述多孔放氢管内的气体，所述负极（18）和正极（19）连通供电线路（22），所述电解水制氢电解槽一侧设置有注水阀门（17），所述电解水制氢电解槽内设置电解液（21）。

2.如权利要求1所述的一种光伏/光热产储能一体化装置，其特征在于，所述玻璃盖板（1）与光伏电池板（2）之间密封连接，且该密封空间为真空空间。

3.如权利要求1所述的一种光伏/光热产储能一体化装置，其特征在于，所述反应床层（12）中设置导热粒子。

4.如权利要求1所述的一种光伏/光热产储能一体化装置，其特征在于，所述光伏/光热集热器为平板型结构。

5.如权利要求1所述的一种光伏/光热产储能一体化装置，其特征在于，所述多孔放氢管路（13）设置若干个，且所述多孔放氢管路（13）设置在所述反应床层（12）中。

6.如权利要求1所述的一种光伏/光热产储能一体化装置，其特征在于，所述换热管路（9）上设置温度传感器。

7.如权利要求1所述的一种光伏/光热产储能一体化装置，其特征在于，所述储氢反应器放氢管路阀门（11）设置储氢金属过滤板，储氢金属过滤板孔径小于所述反应床层中金属氢化物粒径。

8.如权利要求1所述的一种光伏/光热产储能一体化装置，其特征在于，所述储氢金属反应器中储氢金属或储氢合金的装填体积为所述金属氢化物储氢反应器容积的1/2-3/4。

技术总结
本技术涉及一种光伏/光热产储能一体化装置，该装置主要包括光伏/光热集热器，金属氢化物储氢反应器，电解水制氢电解槽，该装置使用光伏发电、电解水制氢和储氢金属储氢相结合的方式，既具备了生产大部分符合要求的高质量电能并用于并网的功能，又充分利用了光伏发电中弃光部分、产能溢出等部分的电能，实现能量从电能向化学能的转化和储存，同时光伏电池板产生和光热收集的热能，由吸热板吸收后通过换热介质将热能带走，实现热能的储存，并选择性用于提高储氢反应床层整体温度，改善储氢金属的储氢与放氢性能，利用储氢金属对氢气的可逆吸收与释放，实现氢气的储存，从而提高装置的产能和辐射能量的利用率。

技术研发人员：吴震,付铁峰
受保护的技术使用者：氢源风新动力科技（苏州）有限公司
技术研发日：20221219
技术公布日：2024/1/14