CN103595347B - 一种太阳能电热联供系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于太阳能应用技术领域，具有涉及一种太阳能电热联供系统。针对太阳能是间歇式不稳定能源，以供电方式满足用电需求时，需要蓄电的帮助；而用热和蓄热受间歇性供电的影响不大的特性，本发明提出的一种太阳能电热联供系统，利用电热联供方式中供热的发电部分，可以在谷电时段调剂给用电的供电部分，使供电更平稳，同时减轻了蓄电池的负担，可以延长蓄电池的寿命；采用在保障供电需求的前提下，直接供热和蓄热的技术方案，以极低投资解决了太阳能蓄能的难题；而且，在普通环境的条件下，将光转为电对人们的用途和使用途径会更多和更加方便，相对热电联供的先光热再热电方式，本发明采用先光电再电热方式具有简单、灵活、便于实现的优势，因此太阳能电热联供要比热电联供更适用于一般的民众需求。

Description

一种太阳能电热联供系统
技术领域
本发明属于太阳能应用技术领域，具有涉及一种太阳能电热联供系统。
背景技术
在分布式能源应用越来越受到追捧，特别是太阳能等新能源的应用，得到各国政府的扶持，也得到人们的青睐。在太阳能等新能源应用中热电联供是一种现有的光热电供能方案。其技术特征是将太阳光照汇聚起来给液体热至蒸发温度，驱动蒸汽发电机发电，且余热可作为供热源，实现热电联供。这样的系统需要具有一定的规模，虽然提高了太阳能的利用率，但在一定规模范围内，需要通过二次能源分配与传输，增加了投资和损耗。
全球专家公认：新能源分布式应用的技术目标是就近应用，直接消纳。为此目标，本发明提出针对个体用户实现就近应用，直接消纳的新能源分布式供能应用的技术方案，克服现有技术需要一定规模和增加二次分配与传输的投资与损耗，实现高性价比的电热联供系统。
经考察会发现相当数量的民用电力是供电和供热结合，如生活用热水和采暖用供暖和民用电器的使用。由于太阳能是间歇式不稳定能源，供电方式满足用电需求时，需要蓄电的帮助；而用热和蓄热受间歇性供电的影响不大，在电热联供方式中供热的发电部分，可以在谷电时段调剂给用电的供电部分，使供电更平稳，同时减轻了蓄电池的负担，可以延长蓄电池的寿命，采用光电热联供方式，可以使太阳能供电系统减少蓄电池配比，使系统投资大大减少。
发明内容
为了克服现有技术与系统的不足，满足广大普通民众应用太阳能解决用电和采暖供热的需求，本发明提出一种太阳能电热联供系统，包括发电组件阵列A、发电组件阵列B、光伏控制电路A、光伏控制电路B、电力调配电路A、电力调配电路B、供热电力母线、供电电力母线、充放电电路、蓄电池组A、蓄电池组B、逆变器DC/AC、交流供电端、直流供电端、电力加热器、保温热水箱、热水出口、进水口、电控开关、供电加热电力母线以及系统控制器、系统电源、系统总线组成；
其特征是：发电组件阵列A、光伏控制电路A、电力调配电路A顺次相连以及发电组件阵列B、光伏控制电路B、电力调配电路B顺次相连并通过供电电力母线连接充放电电路至蓄电池组A及蓄电池组B，构成发电蓄电电力路径；
发电组件阵列A、光伏控制电路A、电力调配电路A顺次相连以及发电组件阵列B、光伏控制电路B、电力调配电路B顺次相连并通过供电电力母线连接充放电电路至逆变器DC/AC及交流供电端，构成光电交流供电电力路径；
发电组件阵列A、光伏控制电路A、电力调配电路A顺次相连以及发电组件阵列B、光伏控制电路B、电力调配电路B顺次相连并通过供电电力母线连接充放电电路至直流供电端，构成光伏直流供电电力路径；
发电组件阵列A、光伏控制电路A、电力调配电路A顺次相连以及发电组件阵列B、光伏控制电路B、电力调配电路B顺次相连并通过供电电力母线连接充放电电路至电控开关连接供电加热电力母线并通过供热电力母线接保温热水箱中的电力加热器，构成供电加热电力路径，在不发电时段由蓄电应急供电加热或供电的余电以蓄热方式进行蓄能；
发电组件阵列A、光伏控制电路A、电力调配电路A顺次相连以及发电组件阵列B、光伏控制电路B、电力调配电路B顺次相连并通过供热电力母线连接电力加热器，构成光伏供热电力路径，进行光伏电力直接加热和蓄热；
保温热水箱分别连接热水出口和进水口，构成生活用水加热输出及供水回路，同时保温热水箱具备蓄热蓄能的功效；
系统电源分别连接系统控制器和直流供电端，构成系统双路供电电源，系统电源在系统冷启动及发电和蓄电不足时为系统供电；
系统控制器通过系统总线与光伏控制电路A、光伏控制电路B、电力调配电路A、电力调配电路B、充放电电路及电控开关相连，构成控制与信号链路，进行信息交互及实施相应控制。
本发明的一种太阳能电热联供系统，其系统的特征是：系统控制器(17)通过系统总线监测发电组件阵列A、发电组件阵列B的发电量，发电时段发电组件阵列A、发电组件阵列B的发电由系统控制器进行调控并通过电力调配电路A和电力调配电路B优先为供电电力母线供电，余电通过供热电力母线给电力加热器供电，进行光伏电力直接加热和蓄热，实现电热联供；
系统控制器通过充放电电路监测蓄电池组A、蓄电池组B的电量，实时进行判断调配并通过电力调配电路A、电力调配电路B、电控开关以及供电加热电力母线，将充电和发电供电的余电调至供热电力母线，实现蓄电和余电的电力通过供热电力母线给电力加热器进行加热和蓄热。
本发明针对太阳能是间歇式不稳定能源，以供电方式满足用电需求时，需要蓄电的帮助；而用热和蓄热受间歇性供电的影响不大的特性，本发明提出的一种太阳能电热联供系统，利用电热联供方式中供热的发电部分，可以在谷电时段调剂给用电的供电部分，使供电更平稳，同时减轻了蓄电池的负担，可以延长蓄电池的寿命；采用在保障供电需求的前提下，直接供热和蓄热的技术方案，以极低投资解决了太阳能蓄能的难题；而且，在普通环境的条件下，将光转为电对人们的用途和使用途径会更多和更加方便，相对热电联供的先光热再热电方式，本发明采用先光电再电热方式具有简单、灵活、便于实现的优势，因此太阳能电热联供要比热电联供更适用于一般的民众需求。
附图说明
附图为一种太阳能电热联供系统的原理示意框图。
具体实施方式
作为实施例子，结合附图对一种太阳能电热联供系统给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。
附图给出了一种太阳能电热联供系统的原理示意框图。由图所示，本发明提出的一种太阳能电热联供系统，包括发电组件阵列A(1a)、发电组件阵列B(1b)、光伏控制电路A(2a)、光伏控制电路B(2b)、电力调配电路A(3a)、电力调配电路B(3b)、供热电力母线(4)、供电电力母线(5)、充放电电路(6)、蓄电池组A(7a)、蓄电池组B(7b)、逆变器DC/AC(8)、交流供电端(9)、直流供电端(10)、电力加热器(11)、保温热水箱(12)、热水出口(13)、进水口(14)、电控开关(15)、供电加热电力母线(16)以及系统控制器(17)、系统电源(18)、系统总线(19)组成；
其特征是：发电组件阵列A(1a)、光伏控制电路A(2a)、电力调配电路A(3a)顺次相连以及发电组件阵列B(1b)、光伏控制电路B(2b)、电力调配电路B(3b)顺次相连并通过供电电力母线(5)连接充放电电路(6)至蓄电池组A(7a)及蓄电池组B(7b)，构成发电蓄电电力路径；
发电组件阵列A(1a)、光伏控制电路A(2a)、电力调配电路A(3a)顺次相连以及发电组件阵列B(1b)、光伏控制电路B(2b)、电力调配电路B(3b)顺次相连并通过供电电力母线(5)连接充放电电路(6)至逆变器DC/AC(8)及交流供电端(9)，构成光电交流供电电力路径；
发电组件阵列A(1a)、光伏控制电路A(2a)、电力调配电路A(3a)顺次相连以及发电组件阵列B(1b)、光伏控制电路B(2b)、电力调配电路B(3b)顺次相连并通过供电电力母线(5)连接充放电电路(6)至直流供电端(10)，构成光伏直流供电电力路径；
发电组件阵列A(1a)、光伏控制电路A(2a)、电力调配电路A(3a)顺次相连以及发电组件阵列B(1b)、光伏控制电路B(2b)、电力调配电路B(3b)顺次相连并通过供电电力母线(5)连接充放电电路(6)至电控开关(15)连接供电加热电力母线(16)并通过供热电力母线(4)接保温热水箱(12)中的电力加热器(11)，构成供电加热电力路径，在不发电时段由蓄电应急供电加热或供电的余电以蓄热方式进行蓄能；
发电组件阵列A(1a)、光伏控制电路A(2a)、电力调配电路A(3a)顺次相连以及发电组件阵列B(1b)、光伏控制电路B(2b)、电力调配电路B(3b)顺次相连并通过供热电力母线(4)连接电力加热器(11)，构成光伏供热电力路径，进行光伏电力直接加热和蓄热；
保温热水箱(12)分别连接热水出口(13)和进水口(14)，构成生活用水加热输出及供水回路，同时保温热水箱(12)具备蓄热蓄能的功效；
系统电源(18)分别连接系统控制器(17)和直流供电端(10)，构成系统双路供电电源，系统电源(18)在系统冷启动及发电和蓄电不足时为系统供电；
系统控制器(17)通过系统总线(19)与光伏控制电路A(2a)、光伏控制电路B(2b)、电力调配电路A(3a)、电力调配电路B(3b)、充放电电路(6)及电控开关(15)相连，构成控制与信号链路，进行信息交互及实施相应控制。
本发明所述一种太阳能电热联供系统，其系统的特征是：系统控制器(17)通过系统总线(19)监测发电组件阵列A(1a)、发电组件阵列B(1b)的发电量，发电时段发电组件阵列A(1a)、发电组件阵列B(1b)的发电由系统控制器(17)进行调控并通过电力调配电路A(3a)和电力调配电路B(3b)优先为供电电力母线(5)供电，余电通过供热电力母线(4)给电力加热器(11)供电，进行光伏电力直接加热和蓄热，实现电热联供；
系统控制器(17)通过充放电电路(6)监测蓄电池组A(7a)、蓄电池组B(7b)的电量，实时进行判断调配并通过电力调配电路A(3a)、电力调配电路B(3b)、电控开关(15)以及供电加热电力母线(16)，将充电和发电供电的余电调至供热电力母线(4)，实现蓄电和余电的电力通过供热电力母线(4)给电力加热器(11)进行加热和蓄热。
本发明提出的一种太阳能电热联供系统，根据供热用电和用电供电的比例，将发电组件分成两组及以上更便于调控，用电量比例大时可以不分组，在直流输出端功率较大时，也可分为多路输出，便于输电和安全管理。本发明是在发电组件发电时，保证用电供电及蓄电的用电，同时多余电量直接加热并以热能形式进行蓄能。
本发明光伏组件发电，将一部分电力作为供电，同时剩余电量直供加热进行供热，一方面提高了发电时段供电的稳定性，同时通过蓄热供热解决了低成本蓄能的难题，提高了系统的性价比，实现了低成本高效率利用太阳能。

Claims (2)

1.一种太阳能电热联供系统，包括发电组件阵列A(1a)、发电组件阵列B(1b)、光伏控制电路A(2a)、光伏控制电路B(2b)、电力调配电路A(3a)、电力调配电路B(3b)、供热电力母线(4)、供电电力母线(5)、充放电电路(6)、蓄电池组A(7a)、蓄电池组B(7b)、逆变器DC/AC(8)、交流供电端(9)、直流供电端(10)、电力加热器(11)、保温热水箱(12)、热水出口(13)、进水口(14)、电控开关(15)、供电加热电力母线(16)以及系统控制器(17)、系统电源(18)、系统总线(19)组成；
其特征是：发电组件阵列A(1a)、光伏控制电路A(2a)、电力调配电路A(3a)顺次相连以及发电组件阵列B(1b)、光伏控制电路B(2b)、电力调配电路B(3b)顺次相连并通过供电电力母线(5)连接充放电电路(6)至蓄电池组A(7a)及蓄电池组B(7b)，构成发电蓄电电力路径；
发电组件阵列A(1a)、光伏控制电路A(2a)、电力调配电路A(3a)顺次相连以及发电组件阵列B(1b)、光伏控制电路B(2b)、电力调配电路B(3b)顺次相连并通过供电电力母线(5)连接充放电电路(6)至逆变器DC/AC(8)及交流供电端(9)构成光电交流供电电力路径；
发电组件阵列A(1a)、光伏控制电路A(2a)、电力调配电路A(3a)顺次相连以及发电组件阵列B(1b)、光伏控制电路B(2b)、电力调配电路B(3b)顺次相连并通过供电电力母线(5)连接充放电电路(6)至直流供电端(10)，构成光伏直流供电电力路径；
发电组件阵列A(1a)、光伏控制电路A(2a)、电力调配电路A(3a)顺次相连以及发电组件阵列B(1b)、光伏控制电路B(2b)、电力调配电路B(3b)顺次相连并通过供电电力母线(5)连接充放电电路(6)至电控开关(15)连接供电加热电力母线(16)并通过供热电力母线(4)接保温热水箱(12)中的电力加热器(11)，构成供电加热电力路径，在不发电时段由蓄电应急供电加热或供电的余电以蓄热方式进行蓄能；
发电组件阵列A(1a)、光伏控制电路A(2a)、电力调配电路A(3a)顺次相连以及发电组件阵列B(1b)、光伏控制电路B(2b)、电力调配电路B(3b)顺次相连并通过供热电力母线(4)连接电力加热器(11)，构成光伏供热电力路径，进行光伏电力直接加热和蓄热；
保温热水箱(12)分别连接热水出口(13)和进水口(14)，构成生活用水加热输出及供水回路，同时保温热水箱(12)具备蓄热蓄能的功效；
系统电源(18)分别连接系统控制器(17)和直流供电端(10)构成系统双路供电电源，系统电源(18)在系统冷启动及发电和蓄电不足时为系统供电；
系统控制器(17)通过系统总线(19)与光伏控制电路A(2a)、光伏控制电路B(2b)、电力调配电路A(3a)、电力调配电路B(3b)、充放电电路(6)及电控开关(15)相连，构成控制与信号链路，进行信息交互及实施相应控制。
2.根据权利要求1一种太阳能电热联供系统，其系统的特征是：系统控制器(17)通过系统总线(19)监测发电组件阵列A(1a)、发电组件阵列B(1b)的发电量，发电时段发电组件阵列A(1a)、发电组件阵列B(1b)的发电由系统控制器(17)进行调控并通过电力调配电路A(3a)和电力调配电路B(3b)优先为供电电力母线(5)供电，余电通过供热电力母线(4)给电力加热器(11)供电，进行光伏电力直接加热和蓄热，实现电热联供；
系统控制器(17)通过充放电电路(6)监测蓄电池组A(7a)、蓄电池组B(7b)的电量，实时进行判断调配并通过电力调配电路A(3a)、电力调配电路B(3b)、电控开关(15)以及供电加热电力母线(16)，将充电和发电供电的余电调至供热电力母线(4)，实现蓄电和余电的电力通过供热电力母线(4)给电力加热器(11)进行加热和蓄热。
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