本发明专利技术公开了一种基于工业拓扑网络的太阳能多场景转化管路，包括有氢热电模块、聚焦热模块、光催化悬液罐、一次盐碱水预热储罐、二次盐碱水预热储罐、电动控制阀和安全阀等构件。本发明专利技术为室外规模化串并联系统将全光谱太阳能高效、稳定、安全地转化为氢、热、电等多种载能种类及系统的高效运维提供一种拓扑型管路设计方法。用户可以通过选择性关停、搭配不同种类模块、大范围复制、改变子系统数量等来完成对系统终端能效指标的动态调控。本发明专利技术设计具有集成度好，智能化程度高，操作简单等特点。点。点。
【技术实现步骤摘要】
一种基于工业拓扑网络的太阳能多场景转化管路
[0001]本专利技术属于新能源制备领域，具体涉及一种基于工业拓扑网络的太阳能多场景转化管路。
技术介绍
[0002]太阳能作为最为清洁的一次能源之一，其取之不尽用之不竭。如何高效、科学、有序的开发及利用太阳能是重构我国能源体系建设及消费结构的重要环节。目前，国内规模化利用太阳能的主要方式包括有太阳能制热、光伏发电等，形式较为单一，且转化过程能量损耗大，总体利用率较低。光催化太阳能制氢技术自十九世纪70年代提出以来，因其可低成本、规模化、温和、高效地将太阳能转化为氢能进行储存、利用而受到诸多学者的关注，经过几十年的发展，基本可以实现小型规模化的示范工程。然而，就目前系统内部关键的光催化材料的发展来看，大多数材料仅可以利用太阳能光谱中接近50％左右及以下的能量，剩余能量几乎全部浪费，这使得太阳能到氢能的转化效率一直停留在相对较低的水平，无法真正实现工业化推广。
[0003]将太阳能光谱进行有序分割并分段转化为热、电、氢等多种载能形式的能源产品不失为一种合理、有效的太阳能利用方式。其具体是采用不同种类的含颗粒流体、光催化剂悬浮液、光伏片等的光学性质互补差异及定向理论设计形成对太阳能光谱的综合利用，具体是光催化制氢部分、光热转化部分、太阳能光伏发电部分集成组合而成。延伸到系统工程设计中，严谨、科学、合理的管路、仪表以及电气系统设计对于整个系统的运行及成本支出至关重要。从太阳能能源转化生产的角度思考，优质的系统结构设计可以把各生产设备的能力发挥的淋漓尽致，然而，考虑不周详的设计会导致系统出现周期性生产故障，关键指标性能难以达标，且容易造成生产安全事故。就太阳能新能源转化工程而言，国内利用最多的是光伏系统的结构设计，涉及到氢、热、电等多场景协同变换的系统几乎没有报道，至于其中的工程核心管路的配置及设计更是少有耳闻。因此，结合各反应单元之间的功能结构特点，高效、紧凑、安全、合理的设计并优化各单元模块之间的连接、装配是助力工程走向更大规模的必然过程。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于工业拓扑网络的太阳能多场景转化管路，利用此装置的设计可以实现室外太阳能转化为氢、热、电等多能形式精准输出的协调性、安全性及平均建设成本等，大大提升规模化系统运维时的便利性及准确性。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下方案来实现：
[0006]一种基于工业拓扑网络的太阳能多场景转化管路，包括光催化制氢部分、光热转化部分和光伏发电部分；对于单个子系统，设置有10个模块，其中9个氢热电模块始端以线性菲涅尔透镜构成，同时具备以上三个部分的功能，剩余1个聚焦热模块始端采用聚焦点光源设计，具有光热转化的功能；
[0007]每个子系统中的光催化制氢管路，设置有一个光催化悬液罐，其上方分别设置有进料口、测温传感器和氢气采集口；光催化悬液罐下游端设置有循环泵，在子系统前9个模块中设置有夹层光热制氢反应管，夹层光热制氢反应管由内圈和外圈构成，内圈走热流体，外圈走光催化流体；循环泵的下游端连接至夹层光热制氢反应管的外圈，且系列管道采用串行连接将各模块的夹层光热制氢反应管外圈部分连接，而后输运到光催化悬液罐中；在光热转化部分，由两部分串级流路构成，设置有一次盐碱水预热储罐，一次盐碱水预热储罐下游端设置有蠕动泵，后续管路依次经过氢热电模块的光伏片背部；流经所有光伏片的流体有去程和回程两段，氢热电模块间采用串并结合的方式连接；回程流体经动力泵进入二次盐碱水预热储罐，二次盐碱水预热储罐顶部设置有二次盐碱水测温器；二次盐碱水预热储罐下方设置有离心泵，离心泵下游端连接至夹层光热制氢反应管的内层；在第8个和第9个氢热电模块之间设置有电动控制阀，电动控制阀的信号连接至第8个氢热电模块右侧的感温探头；夹层光热制氢反应管内层后续连接至增压泵，增压泵下游端连接至聚焦热模块，聚焦热模块两侧设置有压力表和感温探头，尾部设置有安全阀，聚焦热模块下游端设置有热水储罐。
[0008]本专利技术进一步的改进在于，单个的氢热电模块和聚焦热模块左右两侧均设置有独立的阀门开关，用户能够根据实际需求选择性停止、关闭任何一台模块。
[0009]本专利技术进一步的改进在于，电动控制阀能够根据感温探头的温度值进行自动反馈调节，当温度值低于预设值时，将热流体继续回流至并行的氢热电模块始端。
[0010]本专利技术进一步的改进在于，二次盐碱水预热储罐能够分解为若干个储罐。
[0011]本专利技术进一步的改进在于，一次盐碱水预热回路采用进程和回程并行设置。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，光催化悬液及二次盐碱水预热回路均采用单程回路设置。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，光伏片背部的冷却水流道设置为蛇型、螺旋型或交指型，以增大冷却水与光伏间的接触面积，确保光伏稳定工作时的温控效果。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，光催化制氢部分、光热转化部分和光伏发电部分的能量占比，能够依据工业拓扑网络结构选择性地关停、重组模块及增减子系统数量、连接形式来定量化调控。
[0015]相比于现有技术，本专利技术至少具有如下有益的技术效果：
[0016]1、本专利技术可以实现在室外条件下氢、热、电等多能形式的同时输出，增大了始端太阳能的利用效率。且终端多种能源形式可以灵活调配。
[0017]2、本专利技术基于拓扑网络学习设计各模块之间的连接方式，各装置之间的工作状态基本不受影响，减少了模块的运维难度，提升了工作效率。
[0018]3、本专利技术中设置有主动反馈控制系统，使得既定参数，如流体温度值等指标可以按用户设定输出。
[0019]4、本专利技术设置有梯级热利用程序，充分利用光伏背部废热实现对盐碱水的一次预热过程，再依次经过夹层光热制氢反应管、聚焦热模块等实现热储存及盐碱水的淡化过程，可制取得到纯净的淡水资源。
[0020]5、本专利技术中储罐等可以根据实际泵功大小进行有序缩减或增加，有利于装置系统的平稳运行。
附图说明
[0021]图1为子系统内部管路设计示意图。
[0022]图2为子系统内部的局部放大图。
[0023]图3为子系统中一次盐碱水循环过程管路放大图。
[0024]图4为规模化系统中光催化悬液循环管路图，右上角为单个子系统内的放大图。
[0025]图5为规模化系统中二次盐碱水循环过程管路放大图，右上角为单个子系统内的放大图。
[0026]附图标记说明：
[0027]1为光催化悬液罐；2为进料口；3为测温传感器；4为氢气采集口；5为循环泵；6为夹层光热制氢反应管；7为感温探头；8为电动控制阀；9为光伏片；10为二次盐碱水预热储罐；11为二次盐碱水测温器；12为一次盐碱水预热储罐；13为蠕动泵；14为离心泵；15为动力泵；16为增压泵；17为压力表；18为聚焦热模块；19为安全阀；20为热水储罐。
具体实施方式
[0028]以下结合附图通过具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0029]如本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于工业拓扑网络的太阳能多场景转化管路，其特征在于，包括光催化制氢部分、光热转化部分和光伏发电部分；对于单个子系统，设置有10个模块，其中9个氢热电模块(21)始端以线性菲涅尔透镜构成，同时具备以上三个部分的功能，剩余1个聚焦热模块(18)始端采用聚焦点光源设计，具有光热转化的功能；每个子系统中的光催化制氢管路，设置有一个光催化悬液罐(1)，其上方分别设置有进料口(2)、测温传感器(3)和氢气采集口(4)；光催化悬液罐(1)下游端设置有循环泵(5)，在子系统前9个模块中设置有夹层光热制氢反应管(6)，夹层光热制氢反应管(6)由内圈和外圈构成，内圈走热流体，外圈走光催化流体；循环泵(5)的下游端连接至夹层光热制氢反应管(6)的外圈，且系列管道采用串行连接将各模块的夹层光热制氢反应管(6)外圈部分连接，而后输运到光催化悬液罐(1)中；在光热转化部分，由两部分串级流路构成，设置有一次盐碱水预热储罐(12)，一次盐碱水预热储罐(12)下游端设置有蠕动泵(13)，后续管路依次经过氢热电模块(21)的光伏片(9)背部；流经所有光伏片(9)的流体有去程和回程两段，氢热电模块(21)间采用串并结合的方式连接；回程流体经动力泵(15)进入二次盐碱水预热储罐(10)，二次盐碱水预热储罐(10)顶部设置有二次盐碱水测温器(11)；二次盐碱水预热储罐(10)下方设置有离心泵(14)，离心泵(14)下游端连接至夹层光热制氢反应管(6)的内层；在第8个和第9个氢热电模块(21)之间设置有电动控制阀(8)，电动控制阀(8)的信号连接至第8个氢热电模块(21)右侧的感温探头(7)；夹层光热制氢反应管(6)内层后续连接至增压泵(16)，增压泵(16)下游端连接至聚焦热模块(18)，聚焦热模块(18)两侧设置有压...
【专利技术属性】
技术研发人员：敬登伟，曾子龙，耿嘉锋，马利静，郭烈锦，章建康，郭万贵，窦志英，虞涛，张嘉卫，陈昊，闫铁雷，
申请(专利权)人：国家电投集团新疆能源化工有限责任公司国家电投集团新疆能源化工额敏有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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