CN105071767A - 太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统 - Google Patents

太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105071767A
CN105071767A CN201510450421.9A CN201510450421A CN105071767A CN 105071767 A CN105071767 A CN 105071767A CN 201510450421 A CN201510450421 A CN 201510450421A CN 105071767 A CN105071767 A CN 105071767A
Authority
CN
China
Prior art keywords
working medium
temperature
solar photovoltaic
working
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510450421.9A
Other languages
English (en)
Inventor
张于峰
张彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN201510450421.9A priority Critical patent/CN105071767A/zh
Publication of CN105071767A publication Critical patent/CN105071767A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/60—Thermal-PV hybrids

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统，包括太阳能光伏板，设置于太阳能光伏板下方的工质蒸发器,工质蒸发器依次与三通换向阀、工质压缩机、工质冷凝器、电子膨胀阀形成循环回路，工质蒸发器上设有工质温度计，工质冷凝器中设有热水温度计，工质温度计、热水温度计和电子膨胀阀分别与主控机连接。本发明在确保太阳能光电系统最佳工作温度的同时，可继续回收冷却热量用于供热，使原有系统的太阳能利用率获得极大的提高，达到全年最佳太阳能光伏发电运行的模式，使太阳能全年的利用率达到最大化；同时可利用热泵提升能质，将较低温度的冷却热量提升到较高能质，达到生活和供热温度的需求，使低质热能在全年度期间也得到了回收利用。

Description

太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统
技术领域
本发明涉及一种冷却/供热系统，具体涉及一种太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统。
背景技术
目前我国各类太阳能光伏发电的设备生产及运行技术已经技术成熟，并且使用广泛。作为发电系统是极其方便清洁的太阳能使用方式。但是此种太阳能利用系统方式的缺陷是:系统的发电效率随着光伏板的工作温度变化,发电的效率也发生变化，每当工作温度升高1℃，发电效率就会下降0.4％。一般讲在当太阳能光照强度为1kW/m2时，0.8m2的太阳能光伏板在20-25℃工作温度时的发电量约计160W，剩余的太阳能转化为热量存储在光伏板中，致使太阳能光伏板在夏季时的工作温度可达到70℃以上，冬季的工作温度可达到50℃以上。基于以上运行状况可以看出,太阳能光伏板的实际发电效率会产生极大的下降，夏季时工作较正常温度升高了约50℃，其发电效率将下降50*0.4％＝20％；即使在冬季时工作较正常温度升高了约30℃，其发电效率将下降30*0.4％＝12％。可见太阳能光伏发电系统的热量聚集造成工作温度的上升，是影响其发电量的主要矛盾。
目前解决此项难题的主要技术是采用水冷式循环系统，将产生的热量通过冷却水排放到环境中。此种方式可以改善太阳能光伏板的工作温度，提高产电量；同时可以产生热水供热用户使用，使太阳能的单一发电利用方式改变为供热/发电综合利用方式。但是此种方式的缺陷有两点：其一是必须有热用户的存在，否则提取出的冷却热将不得不直接排放到大气中，尤其是在非采暖季节无热量需求时，造成太阳能的季节性浪费；其二是由于季节的影响，冷却水的温度不可能大幅度降低，如夏季的冷却水降温后的极限值还可能达到50℃以上，使太阳能光伏板的发电效率还有很大的损失。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统，克服现有技术中太阳能光伏板的工作温度受季节影响发电效率低、太阳能光伏板冷却热资源浪费、的问题。
一种太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统分别承担系统光伏发电和冷却供热的运行功能，本系统始终对太阳能光伏板实施冷却，确保太阳能光伏板的工作温度不受季节的影响，稳定控制在最佳工作温度下实施光电转化，以便确保太阳能光伏发电系统的发电效率得以最大化运行；同时热泵吸收的低质热量将稳定可控提质到高质热量，实施温度稳定的供热。具体的运行技术方案如下：
一种太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统，包括太阳能光伏板，设置于太阳能光伏板下方的工质蒸发器,工质蒸发器依次与三通换向阀、工质压缩机、工质冷凝器、电子膨胀阀形成循环回路，工质蒸发器上设有工质温度计，工质冷凝器中设有热水温度计，工质温度计、热水温度计和电子膨胀阀分别与主控机连接。
所述工质冷凝器设有供水口和回水口，与用户采暖设备相连。
所述工质为低沸点介质。
本发明的有益效果为：本发明提出的太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统，是一种全年季节可以使用冷却热的方法，冷却媒介循环热载体为一种低沸点介质。由此可实现循环介质的相变蒸发，可强烈吸收太阳能光伏板聚集的热量,并不受季节的影响,实现太阳能长时效多季节的最佳使用效果，使太阳能光伏板的工作温度低于环境温度,极大地改善其发电特性；同时吸取的热量可通过热泵方式,一年四季可产生稳定温度的热水,实现清洁供热的效果。本项技术可使原有不可控冷却型变更可控冷却型供热/供电型双功能型系统，使全时段全季节使用中的效果均达到最佳的工作温度，充分利用太阳能资源，同时实现节省矿物能源和保护环境的功效。
本项发明在确保太阳能光电系统最佳工作温度的同时，可继续回收冷却热量用于供热，使原有系统的太阳能利用率获得极大的提高，达到全年最佳太阳能光伏发电运行的模式，设备的年利用率亦将获得极大提高，由此会极大地增加年产能率，使太阳能全年的利用率达到最大化；同时可利用热泵提升能质，将较低温度的冷却热量提升到较高能质，达到生活和供热温度的需求，使低质热能在全年度期间也得到了回收利用。
附图说明
图1本发明太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统工艺流程图；
其中，1、太阳能光伏板2、工质蒸发器3、三通换向阀4、工质压缩机5、工质冷凝器6、电子膨胀阀7、回水口8、供水口9、主控机10、工质温度计11、热水温度计。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图所示，本发明的太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统，包括太阳能光伏板1，设置于太阳能光伏板1下方的工质蒸发器2,工质蒸发器2依次与三通换向阀3、工质压缩机4、工质冷凝器5、电子膨胀阀6形成循环回路，工质蒸发器2上设有工质温度计10，工质冷凝器5中设有热水温度计11，工质温度计10、热水温度计11和电子膨胀阀6分别与主控机9连接。工质冷凝器5设有供水口8和回水口7，与用户采暖设备相连。
当太阳能光伏板1发电工作时，将三通换向阀3放置在连通工质蒸发器2和压缩机4的位置上。低温液态工质在工质蒸发器2中沸腾蒸发，强烈吸收太阳能光伏板1中的热量，其工作温度达到最佳要求；系统主控机9根据的工质温度计10的上限达标指示信号启动压缩机4，将工质蒸发器2中气化的低温工质压缩为高温高压气态工质通过工质冷凝器5的管程，将高温气化潜热及部分显热间接加热冷凝器5壳程中的水体，使达到供热的温度要求，并通过回水口7和供热口8，保持向用户供应生活和采暖热水。冷凝后的高压液体将通过电子膨胀阀6实施节流降压，并以低温液态的形式回到工质蒸发器2中，由此完成其整个循环。系统主控机9将根据热水温度计11的上限达标指示，控制供回水的流量，确保供热温度的稳定达标；系统主控机9将根据工质温度计10的上限达标指示，调节电子膨胀阀6的工质流量，确保太阳能光伏板1中的工作温度达到最佳要求。
实施例
设某太阳能光伏发电系统在天津地区实施运行，计算条件按标准光伏板0.8m2，标准发电量160wh/h对应的工作温度为20℃，工作温度每升高1℃，光伏发电效率将下降0.4％；每个光伏板的集热量占太阳能总辐射量的70％。无冷却条件下光伏发电系统发电量计算表见表1，如果本发明的系统中选用循环工质为R134a，夏季、冬季和春秋季的工作温度压力等物性参数表见表2；其在冷却条件下光伏发电系统发电量计算表见表3；冷却热发电/供热量计算见表4。
表1：无冷却条件下光伏发电系统发电量计算表
表2：介质物性参数表
表3：热泵冷却供热条件下发电量计算表
表4：热泵冷却供热条件下供热量计算
计算例题显示，按年值统计，每0.8m2单位光伏发电板在增加热泵冷却条件下，可使太阳能光伏发电量达到最佳状态。
按年值统计，每0.8m2单位光伏发电板在增加热泵冷却条件下，可输出1443.6kWh/年的热量。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统，其特征在于，包括太阳能光伏板，设置于太阳能光伏板下方的工质蒸发器,工质蒸发器依次与三通换向阀、工质压缩机、工质冷凝器、电子膨胀阀形成循环回路，工质蒸发器上设有工质温度计，工质冷凝器中设有热水温度计，工质温度计、热水温度计和电子膨胀阀分别与主控机连接。
2.根据权利要求1所述太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统，其特征在于，所述工质冷凝器设有供水口和回水口，与用户采暖设备相连。
3.根据权利要求1所述太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统，其特征在于，所述工质为低沸点介质。
CN201510450421.9A 2015-07-27 2015-07-27 太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统 Pending CN105071767A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510450421.9A CN105071767A (zh) 2015-07-27 2015-07-27 太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510450421.9A CN105071767A (zh) 2015-07-27 2015-07-27 太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105071767A true CN105071767A (zh) 2015-11-18

Family

ID=54501072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510450421.9A Pending CN105071767A (zh) 2015-07-27 2015-07-27 太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105071767A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105305936A (zh) * 2015-11-27 2016-02-03 上海空间电源研究所 基于热管散热平台的热光伏发电系统
CN108494315A (zh) * 2018-03-14 2018-09-04 铜仁学院 一种综合利用太阳能方法
WO2019024061A1 (zh) * 2017-08-03 2019-02-07 大连理工大学 一种可利用太阳辐射和天空冷辐射实现昼夜分时热电冷供应的 pvt 热泵系统
CN110068035A (zh) * 2019-04-04 2019-07-30 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 一种适用于高海拔寒冷地区的光伏热电联供系统
CN110081496A (zh) * 2019-04-08 2019-08-02 浙江碳银互联网科技有限公司 一种复合空气源热泵系统的循环模型
CN110081619A (zh) * 2019-04-08 2019-08-02 浙江碳银互联网科技有限公司 一种光伏光热复合空气源热泵系统
CN110832770A (zh) * 2017-06-02 2020-02-21 素蓝股份公司 用于运行混合收集器-太阳能设备的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201497259U (zh) * 2009-08-31 2010-06-02 于奎明 光电太阳能热泵系统
CN102734944A (zh) * 2012-07-04 2012-10-17 广州西奥多冷热设备有限公司 一种新型太空能热水器系统
CN203464537U (zh) * 2013-09-16 2014-03-05 广州西奥多冷热设备有限公司 热泵光伏系统
KR20150018105A (ko) * 2013-08-09 2015-02-23 청주대학교 산학협력단 태양열 및 지열을 이용한 열교환 시스템
CN104612918A (zh) * 2015-01-30 2015-05-13 天津大学 常压型太阳能热电联产系统
CN204810228U (zh) * 2015-07-27 2015-11-25 天津大学 太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201497259U (zh) * 2009-08-31 2010-06-02 于奎明 光电太阳能热泵系统
CN102734944A (zh) * 2012-07-04 2012-10-17 广州西奥多冷热设备有限公司 一种新型太空能热水器系统
KR20150018105A (ko) * 2013-08-09 2015-02-23 청주대학교 산학협력단 태양열 및 지열을 이용한 열교환 시스템
CN203464537U (zh) * 2013-09-16 2014-03-05 广州西奥多冷热设备有限公司 热泵光伏系统
CN104612918A (zh) * 2015-01-30 2015-05-13 天津大学 常压型太阳能热电联产系统
CN204810228U (zh) * 2015-07-27 2015-11-25 天津大学 太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105305936A (zh) * 2015-11-27 2016-02-03 上海空间电源研究所 基于热管散热平台的热光伏发电系统
CN110832770A (zh) * 2017-06-02 2020-02-21 素蓝股份公司 用于运行混合收集器-太阳能设备的方法
CN110832770B (zh) * 2017-06-02 2024-01-02 素蓝股份公司 用于运行混合收集器-太阳能设备的方法
WO2019024061A1 (zh) * 2017-08-03 2019-02-07 大连理工大学 一种可利用太阳辐射和天空冷辐射实现昼夜分时热电冷供应的 pvt 热泵系统
US11060742B2 (en) 2017-08-03 2021-07-13 Dalian University Of Technology PVT heat pump system capable of achieving day-night time-shared combined cooling, heating and power using solar radiation and sky cold radiation
CN108494315A (zh) * 2018-03-14 2018-09-04 铜仁学院 一种综合利用太阳能方法
CN110068035A (zh) * 2019-04-04 2019-07-30 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 一种适用于高海拔寒冷地区的光伏热电联供系统
CN110081496A (zh) * 2019-04-08 2019-08-02 浙江碳银互联网科技有限公司 一种复合空气源热泵系统的循环模型
CN110081619A (zh) * 2019-04-08 2019-08-02 浙江碳银互联网科技有限公司 一种光伏光热复合空气源热泵系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105071767A (zh) 太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统
CN105187009A (zh) 太阳能光伏发电系统的热发电冷却/发电供热系统
CN106765448A (zh) 一种降低供热回水温度的节能供热系统
CN106705185A (zh) 一种降低供热回水温度的节能供热系统
CN202419765U (zh) 热电厂汽轮机凝汽器的循环水冷却供暖装置
CN204612240U (zh) 热泵型光伏光热复合装置
CN104197397A (zh) 降低供热回水温度及回收热电厂余热的节能供热系统
CN204373270U (zh) 光伏空调热泵热水器
CN109114804A (zh) 太阳能光伏-市电联合驱动的光伏光热一体化双源热泵热水系统及其运行方法
CN203050815U (zh) 一种基于吸收式热泵的电厂余热回收装置
CN201462405U (zh) 太阳能联合热泵加热输送原油系统
CN112503782B (zh) 一种应用太阳能与溴化锂热泵的油田余热回收系统及方法
CN103808058B (zh) 带冷剂水预热器两级第二类溴化锂吸收式热泵机组
CN103032912A (zh) 一种太阳能集成朗肯-朗肯系统地板采暖装置
CN105135722A (zh) 中低温地热水的发电、制冷和采暖建筑的供能装置及方法
CN106402981A (zh) 电驱热泵大温差余热回收供热机组
CN201340043Y (zh) 太阳能多级利用系统
CN204810228U (zh) 太阳能光伏发电系统的热泵冷却/供热系统
CN101261001A (zh) 太阳能辅助燃煤火电厂一体化回热装置
CN214199238U (zh) 一种应用太阳能与溴化锂热泵的油田余热回收系统
CN103900283B (zh) 太阳能高温水溴化锂吸收式空调系统
CN103075842A (zh) 一种冷热平衡机组
CN206309434U (zh) 太阳能热与热电厂耦合发电和热储能组合系统
CN204810229U (zh) 太阳能光伏发电系统的冷却系统
CN212108324U (zh) 一种光热储热嵌入式火电减排系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20151118

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication