1.一种光催化-高温热化学耦合制燃料系统，其特征在于，包括：
太阳光谱分频器(A)，根据光催化水解制氢催化剂以及高温太阳能热化学制燃料金属氧化物催化剂的光谱响应特性，将太阳光谱分割为两个波段光谱；其中短波段光线射入光催化水解制氢装置(B)的抛物线型聚光器(4)，为光催化的圆管反应器(5)提供能量，激发光催化水解制氢反应发生；长波段光线射入高温太阳能驱动金属氧化物热化学循环制燃料装置(C)中的定日镜(6)，将光线反射到氧化反应器(8)和还原反应器(9)的入口，驱动CeO2热化学循环分解水和二氧化碳制氢气和一氧化碳；
所述光催化水解制氢装置(B)利用光催化剂和牺牲剂在太阳光下分解水制取氢气和氧气；
所述高温太阳能驱动金属氧化物热化学循环制燃料装置(C)，利用定日镜(6)将太阳辐射能聚集到太阳能塔(7)顶部的氧化反应器(8)和还原反应器(9)的入口，制取向燃气轮机(G)投入的甲烷和向加氢站(D)输入的氢气；设置余热回收装置(12)，以提高能源利用效率；
还包括：
加氢站(D)，用于向氢燃料电池汽车提供氢气；
费托合成装置(E)，用于将一氧化碳和氢气混合气体合成甲烷；
产物分离装置(F)，用于分离费托合成反应产物中的甲烷；
燃气轮机(G)，用于将气体化学能转化成机械能然后发电，给用户提供电能；
电网系统(H)，用于向用户提供电能；
生活与工业园区(I)，其中的用户消耗能源，满足生活与工业所需。
2.根据权利要求1所述的一种光催化-高温热化学耦合制燃料系统，其特征在于，所述的光催化水解制氢装置(B)包括真空泵(1)，第一控制系统(2)，控制雾化器(3)，抛物线型聚光器(4)和圆管反应器(5)；通过测量圆管反应器(5)出口氢气流量，以及利用蒙特卡洛射线追踪法获得圆管反应器(5)表面辐射分布，根据计算获得的太阳能-氢能转化效率，所述第一控制系统(2)实时调整抛物线型聚光器(4)的开口方向、抛物线型聚光器尖顶到圆管反应器(5)底部的距离、悬浮液进口流速、光催化剂浓度以及催化剂颗粒直径，使得圆管反应器(5)表面的太阳能分布与化学反应进程所需能量匹配，最大化太阳能-燃料转换效率。
3.根据权利要求1所述的一种光催化-高温热化学耦合制燃料系统，其特征在于，所述的高温太阳能驱动金属氧化物热化学循环制燃料装置(C)包括定日镜(6)，太阳能塔(7)，氧化反应器(8)，还原反应器(9)，泵(10)，第二控制系统(11)和余热回收装置(12)；所述太阳能塔(7)和定日镜(6)安装太阳能跟踪传动系统，根据太阳能入射角，实时调整定日镜，将95％以上的太阳辐射能聚集到还原反应器(9)以及氧化反应器(8)的入口，提高太阳能-燃料转换效率。
4.根据权利要求1所述的一种光催化-高温热化学耦合制燃料系统，其特征在于，所述的还原反应器(9)的温度保持在1500℃，O2压力为0.1mbar，氧化反应器(8)的温度保持在900℃，二氧化碳压力为1bar。
5.根据权利要求1所述的一种光催化-高温热化学耦合制燃料系统，其特征在于，所述的余热回收装置(12)连接还原反应器(9)与氧化反应器(8)，回收氧化反应的放热量加热CeO2，将加热后的CeO2通入还原反应器(9)中，提高太阳能驱动金属氧化物热化学循环制燃料装置(C)的能量利用效率；所述的加氢站(D)将光催化水解制氢装置(B)和太阳能驱动金属氧化物热化学循环制燃料装置(C)产生并输送的氢气储存，按用户需求提供给氢燃料电池汽车。
6.根据权利要求1所述的一种光催化-高温热化学耦合制燃料系统，其特征在于，根据下述公式得到所述系统的太阳能-燃料转化效率，所述公式为：
其中，Hco为所述产物一氧化碳的高位热值；HH2为所述产物氢气的高位热值；Qsolar为所述入射到光催化水解制氢反应器表面和热化学循环制燃料反应器入口的太阳辐射能。
7.根据权利要求1所述的一种光催化-高温热化学耦合制燃料系统，其特征在于，所述的费托合成装置(E)在低温甲烷化催化剂BC-H-10，温度150-200℃条件下，将一氧化碳和氢气混合气体合成液态烃类，连接产物分离装置(F)分离甲烷；所述的产物分离装置(F)包含脱甲烷塔，分离费托合成反应产物中的甲烷，通过管道连接燃气轮机(G)；燃气轮机(G)燃烧喷入的甲烷生成高温高压气体，随后进入涡轮膨胀做功，输出电能。
8.根据权利要求1-7之一所述的一种光催化-高温热化学耦合制燃料系统的运行调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：建立光催化-高温热化学耦合制燃料系统模型，包括对圆管反应器、氧化反应器和还原反应器建立三维流体动力学-辐射传递-化学反应动力学耦合的多物理场模型，对余热回收装置、费托合成装置、产物分离装置、燃气轮机建立依据实验数据获得的输入-输出非线性模型；
步骤二：对圆管反应器，通过改变太阳辐射强度、太阳入射角、抛物线型聚光器开口方向、尖顶到圆管反应器底部的距离、悬浮液进口流速、光催化剂浓度以及催化剂颗粒直径，测量产氢量，获得多个实验样本；对氧化反应器和还原反应器，通过改变太阳辐射强度、太阳入射角、二氧化碳和水蒸气流量比，以及CeO2质量流量，测量产氢量和一氧化碳量，获得多个实验样本；
步骤三：提出改进的极限学习机算法；
步骤四：基于实验数据和计算数据，利用所述步骤三的极限学习机逼近圆管反应器中太阳辐射强度、太阳入射角、抛物线型聚光器开口方向、尖顶到反应器底部的距离、悬浮液进口流速、光催化剂浓度以及催化剂颗粒直径与产氢量的非线性关系；同时，对氧化反应器和还原反应器，利用所述步骤三的极限学习机逼近氧化反应器和还原反应器中太阳辐射强度、太阳入射角、二氧化碳和水蒸气流量比、CeO2质量流量与产氢量、一氧化碳量的非线性关系；获得代理模型，减少计算、实验时间和成本；
步骤五：建立能源系统鲁棒优化模型，采用非支配排序遗传算法求解提出的鲁棒优化模型，实时调整全天日照条件下，光催化水解制氢装置中抛物线型聚光器开口方向、尖顶到反应器底部的距离、悬浮液进口流速、光催化剂浓度、催化剂颗粒直径，使得抛物线型聚光器提供能量与反应器所需太阳辐射分布相匹配；对于高温太阳能驱动金属氧化物热化学循环制燃料装置，通过控制雾化器，自动调整二氧化碳和水蒸气流量比、CeO2质量流量，使能源系统获得最大的太阳能-燃料能转换效率，并缓解太阳能和用户负荷不确定性和间歇性对系统稳定运行的影响。
9.根据权利要求8所述的运行调控方法，其特征在于，所述步骤三提出的极限学习机包括：
给定一个数据集![]()
其中si为第i个输入样本，zi为第i个输出样本，N为样本个数，极限学习机的数学模型通过以下方式建立：
第一个模型中，输入变量为圆管反应器的运行参数，包括太阳辐射强度、太阳入射角、抛物线型聚光器开口方向、尖顶到反应器底部的距离、悬浮液进口流速、光催化剂浓度以及催化剂颗粒直径，输出参数是产氢量；
第二个模型中，输入变量为氧化反应器和还原反应器的运行参数，包括太阳辐射强度、太阳入射角、二氧化碳和水蒸气流量比，以及CeO2质量流量，输出参数是产氢量和一氧化碳量；
Hg＝z (2)
其中，H表示模型矩阵；g表示输出权向量；z表示输出值；具体表达式为：
其中，φ(·)为激活函数；ai和vj定义第i个输入权重和第i个偏置；g和h定义了输出权重和输入矩阵；a1和an表示输入权向量a的第一个元素和第n个元素；v1和vn表示偏置向量v的第一个元素和第n个元素；g1和gn表示g向量的第一个元素和第n个元素；n表示向量个数；
采用正则化方法求解式(2)；
双层优化训练模型实现正则参数的自适应选择和模型参数的训练，表达为如下的数学模型:
式中，||Hg-z||1是数据保真项，减少噪声和偏差的不利影响；λ是正则化参数；||z||1-||z||2是L1-2范数，用于确保数值解的稀疏性；HT是对应于验证集的模型矩阵；zT是对应于验证集的输出数据；![]()
表示求解以*为变量的目标函数最小值；![]()
是上层优化问题目标函数，试图求解最佳的正则参数λ；![]()
是下层优化问题目标函数，试图在给定的正则参数和训练数据下计算输出权g；s.t.表示约束条件；上层优化问题和下层优化问题构成双层优化问题。
10.根据权利要求9所述的运行调控方法，其特征在于，采用嵌套算法求解式(3)的双层优化问题，具体包括：
下层优化问题![]()
中，当g不是一个零向量时，将下层优化问题松弛为如下：
式中，vk为辅助变量，定义为：
vk＝-λgk/||gk||2 (5)
式中，k代表迭代步数；||gk||2为gkL2范数；
采用半二次方分裂算法，通过引入两个辅助变量d1和d2，式(4)被转化为如下的等式约束优化问题：
式中，zT为向量z的转置。
根据半二次方分裂算法，式(6)被进一步转化为一个无约束问题：
式中，ψ(g,d1,d2)为目标函数，定义为：
式中，gT为向量g的转置；μ1和μ2为罚参数；
采用分离优化方法求解式(8)：
根据式(8)，式(9)-(11)具体为：
式中，||d1||1表示辅助变量d1的L1范数；
式(12)和(13)使用软阈值算法求解，即：
式中，shrink(·,·)代表软阈值算子。
式(14)是可微的，其解为：
式中，I是单位矩阵
根据式(15)-(17)迭代求解式(4)；
采用遗传算法求解上层优化问题。
