CN104716665A - 一种太阳能光伏发电及集热循环一体化系统 - Google Patents

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鞠洪建
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT GENERATING MEANS, IN GENERAL
    • F24H4/00Fluid heaters using heat pumps
    • F24H4/02Liquid heaters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • H02J3/382Dispersed generators the generators exploiting renewable energy
    • H02J3/383Solar energy, e.g. photovoltaic energy
    • Y02A30/62
    • Y02B10/14
    • Y02E10/563

Abstract

本发明公开了一种太阳能光伏发电及集热循环一体化系统,它包括太阳能光伏/集热板;太阳能光伏发电配控并网系统;太阳能热泵集热循环系统。特征在于太阳能光伏/集热板其正面为光伏电池,集热板夹层中设有蒸发盘管。太阳能光伏发电配控并网系统:是由蓄电池、电能充放控制器、逆变器、并网控制器等组成。太阳能热泵集热循环系统:是由压缩机、冷凝器、储液器、热力膨胀阀、水泵、水箱等组成。在使太阳能光伏组件获得高的光电转换效率的同时,太阳能光伏发电及储存电能为热泵集热循环系统供电以及室内用电和照明等,同时通过热泵装置有效地利用太阳辐射能对建筑物供暖、供热水等需求。真正实现了太阳能光电光热多梯度自循环的高效利用。

Description

一种太阳能光伏发电及集热循环一体化系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种太阳能光伏发电及热泵技术,特别是一种太阳能光伏发电及集热循环一体化系统。

背景技术

[0002] 在能源危机和环保的双重制约下,建筑节能问题得到世界各国政府的重视。太阳能是一种安全环保的再生能源,其光电、光热的全方位综合应用来构筑生态建筑是实现可持续发展的重要途径之一。热泵在获得较低品味的热量如生活热水、建筑供热以及低温干燥等方面有着较高的效率和独特的优势,正在越来越广泛的应用于工业和民用等领域。将太阳能光电。光热利用与热泵技术结合起来,可以最大限度地提高太阳能系统的利用效率和稳定性,满足建筑的能源供应和健康舒适环境的需求。

[0003] 太阳能光伏发电在我国,尤其是太阳能资源丰富的西部偏远地区,具有广阔的发展前景。目前,太阳能光伏系统主要存在光电转换效率较低和发电成本相对较高的问题。实际应用中,光伏电池工作时,只有6〜15 %左右的太阳能转换为电能输出,而剩下的85 %以上都转换为热能。一方面,不及时带走这部分热量会使光伏电池的温度升高,导致光电转换效率下降。研究表明,温度每升高1°C,转换效率平均下降0.4〜0.5%。目前普遍采用的散热方式是以空气或水作为冷却介质,其效果并不十分显著。因此,研究高效率的散热系统对光伏发电系统整体效率的提高具有重要作用。另一方面,我们生活中需要大量的低品位的热能,如供热、洗浴用热水等,如果将光伏电板产生的这部分热量有效利用到建筑物的热需求中,避免使用电加热和燃料燃烧等方式,即节省了大量的高品位能源,又减少排放,保护了环境。因此将光伏组件与热泵装置的蒸发器有机结合成一体,使太阳能从光电、光热两个方面都被加以综合利用,大大提高了太阳能的综合利用效率。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种将太阳能从光电、光热两个方面都被加以综合利用的光伏发电及集热循环一体化的系统配置。

[0005] 为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:它包括太阳能光伏/集热板;太阳能光伏发电配控并网系统;太阳能热泵集热循环系统。

[0006] 太阳能光伏/集热板:是将光伏电池层压在太阳能光伏/集热板的正面,蒸发盘管设置在太阳能光伏/集热板的夹层中。工作时一部分由光伏电池的光生伏打效应直接转化为电能,另一部分则以热能的形式被制冷剂工质所吸收。

[0007] 太阳能光伏发电配控并网系统:是由蓄电池、电能充放控制器、逆变器、并网控制器等组成。光伏电池板经过光照产生电流送入电能储放控制器,控制器一方面与蓄电池双向连接,在为负载供电的同时也向蓄电池充电,当光伏发电能量降低时由蓄电池接续。另一方面连接逆变器,是将直流电压变换成与电网同步的交流电220V。然后再通过并网控制器输出标准用电指标,当发电能量过低时自动切换市电,同时并网控制器还完成电压比较监控显示功能。

[0008] 太阳能热泵集热循环系统:太阳能光伏/集热板夹层中设置的蒸发盘管作为热泵的蒸发器,蒸发盘管中吸取太阳辐射能而气化,制冷剂气体进入压缩机,压缩机的排气口与冷凝器的制冷剂入口相连,升温升压后进入冷凝器中放热冷凝为高温高压的液体,放出的热量被水吸收,水的温度升高后进入水箱中,经过冷凝器冷凝后的高温高压液体制冷剂流经储液器,再进入热力膨胀阀降温降压后变为低温低压液体进入太阳能光伏/集热板夹层中的蒸发盘管,这样完成一个循环。

[0009] 本发明的有益效果:

[0010] 1、将热泵集热循环系统与太阳能光伏组件有机结合,即充分利用太阳能输出高品位的电能,也有效地利用其转换的热能,实现了太阳能光电光热多梯度自循环的综合利用。

[0011] 2、制冷剂直接在太阳能光伏/集热板夹层蒸发盘管中吸收热量蒸发,大大降低了光伏电池的工作温度,提高了光伏电池的效率,这与传统的用水和空气来冷却相比,具有更好的冷却效果。

[0012] 3、利用制冷剂在低温下蒸发吸收太阳辐射能,通过压缩机升温升压后在冷凝器中放出的热量获取热水,其效率远高于电热水器和燃气热水器,而且短时间内加热的能力较闻,可以连续提供热水。

附图说明

[0013] 图1为本发明光伏发电系统和集热循环系统工作原理图。

[0014] 01.太阳能光伏/集热板,11.蓄电池,12.电能储放控制器,13.逆变器,14.并网控制器,21.压缩机,22.冷凝器,23.储液器,24.热力膨胀阀,25.水泵,26.水箱。

具体实施方式

[0015] 如附图1所示,本发明的具体实施例:

[0016] 一种太阳能光伏发电及集热循环一体化系统。它包括太阳能光伏/集热板01 ;太阳能光伏发电配控并网系统;太阳能热泵集热循环系统。特征在于太阳能光伏/集热板01其正面为光伏电池,集热板夹层中设有蒸发盘管。太阳能光伏发电配控并网系统:是由蓄电池11、电能储放控制器12、逆变器13、并网控制器14等组成。太阳能热泵集热循环系统:是由压缩机21、冷凝器22、储液器23、热力膨胀阀24、水泵25、水箱2)等组成。

[0017] 太阳能光伏发电系统:是太阳能光伏/集热板01,其正面层压有单晶硅或多晶硅的光伏电池,夹层中设置有类似冰箱蒸发器结构形式的铝片夹铜管作为热泵的蒸发盘管,光伏电池的输出端与电能储放控制器12连接,电能储放控制器12的输出端与逆变器13连接,同时还与蓄电池11双向连接,逆变器13的输出端与并网控制器14连接,最后由并网控制器14输出标准用电指标。

[0018] 太阳能热泵集热循环系统:太阳能光伏/集热板夹层中设置的蒸发盘管作为热泵的蒸发器,蒸发盘管中吸取太阳辐射能而气化,制冷剂气体进入压缩机(21),压缩机(21)的排气口与冷凝器(22)的制冷剂入口相连,升温升压后进入冷凝器(22)中放热冷凝为高温高压的液体,放出的热量被水吸收,水的温度升高后进入水箱(26)中,经过冷凝器(22)冷凝后的高温高压液体制冷剂流经储液器(23),再进入热力膨胀阀(24)降温降压后变为低温低压液体进入太阳能光伏/集热板夹层中的蒸发盘管,这样完成一个循环。冷凝器

(22)的入水口和出水口分别与水箱(26)连接并用水泵(25)做动力循环。

Claims (3)

1.一种太阳能光伏发电及集热循环一体化系统,其特征在于:它包括太阳能光伏/集热板(01);太阳能光伏发电配控并网系统;太阳能热泵集热循环系统;太阳能光伏/集热板(01)其正面为光伏电池,集热板夹层中设有蒸发盘管;太阳能光伏发电配控并网系统:是由蓄电池(11)、电能储放控制器(12)、逆变器(13)、并网控制器(14)等组成;太阳能热泵集热循环系统:是由压缩机(21)、冷凝器(22)、储液器(23)、热力膨胀阀(24)、水泵(25)、水箱(26)等组成。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏发电及集热循环一体化系统,其特征在于:太阳能光伏发电系统是太阳能光伏/集热板(01)正面光伏电池的输出端与电能储放控制器(12)连接,电能储放控制器(12)的输出端与逆变器(13)连接,同时还与蓄电池(11)双向连接,逆变器(13)的输出端与并网控制器(14)连接,最后由并网控制器(14)输出标准用电指标。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏发电及集热循环一体化系统,其特征在于:太阳能热泵集热循环系统是以太阳能光伏/集热板(01)板夹层中设置的蒸发盘管作为热泵的蒸发器,蒸发盘管的制冷剂出口与压缩机(21)相连,压缩机(21)的排气口与冷凝器(22)的制冷剂入口相连,冷凝器(22)制冷剂的出口经储液器(23)与热力膨胀阀(24)连接,热力膨胀阀(24)的另一端连接太阳能光伏/集热板(01)板夹层中设置的蒸发盘管的制冷剂入口 ;冷凝器(22)的入水口和出水口分别与水箱(26)连接并用水泵(25)做动力循环。
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