CN106288490A - 聚光式光伏/光热一体化热/电/冷联供系统 - Google Patents

聚光式光伏/光热一体化热/电/冷联供系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚光式光伏/光热一体化热/电/冷联供系统,包括聚光式光伏/光热系统、供电系统、热媒共用箱、生活热水系统、供暖系统、制冷系统。聚光式光伏光热系统、供电系统与热媒共用箱依次连接;聚光式光伏光热系统、太阳能循环泵与热媒共用箱依次连接;热媒共用箱、一号换热泵、蓄热换热器、二号换热泵、蓄热水箱、生活热水增压泵与生活热水系统依次连接;热媒共用箱、供暖换热器、供暖泵与供暖系统依次连接;热媒共用箱、制冷系统与冷输出装置依次连接。本发明不仅能有效利用光伏发电过程中产生的余热,为用户提供采暖和制冷;而且可提高光电转换效率,增加光伏发电量,从而提高单位面积的太阳能综合利用效率,大大降低光伏光热的成本,有利于大规模推广。

Description

聚光式光伏/光热一体化热/电/冷联供系统
技术领域
[0001] 本发明公开了一种聚光式光伏/光热一体化热/电/冷联供系统。
背景技术
[0002] 随着节能减排的意识深入人心,人们对于能源问题有了更进一步的认识,太阳能、风能等新能源的利用逐渐成为解决目前日益严重的能源短缺和环境污染问题的有效途径。我国的太阳能光伏光热一体化利用技术正从示范应用向工程化规模应用转变。光伏光热一体化热电联供系统的优势在于采用CPC聚光结构在相同发电功率的条件下,大大减少了 PV电池板铺设的面积,进而降低了成本。另外,采用PV/T技术且以水为换热工质时,一方面可对电池板进行持续的冷却使其发电效率保持稳定,另一方面通过吸收电池散热和太阳辐射中的红外辐射热使得工质水作为低位热源供给用户使用。就太阳能供热而言,目前国内绝大部分企业主要研究太阳能卫生热水系统。太阳能供热采暖系统在国内的研究刚刚开始,但目前尚无法大规模推广,其原因在于:一般需要配备很大的集热器面积,这笔投入很大,可是过了供热季节,设备闲置,不仅造成投资的浪费,太阳能集热器长期空晒还会造成系统老化甚至被破坏,而且,北方地区采用大面积集热器的壁皇是:冬季抗冻、夏季防过热问题,独立的太阳能系统内部不可进行能量分配、调节和平衡,无法适应季节变化和天气变化,很难兼顾冬季、夏季的工况及天气变化,太阳能的利用效率低。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种聚光式光伏/光热一体化热/电/冷联供系统,将聚光式光伏光热系统与建筑一体化结合,为用户提供采暖、发电、制冷,实现太阳能规模化、高效低成本利用。
[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现:
一种聚光式光伏/光热一体化热/电/冷联供系统,包括聚光式光伏/光热系统、供电系统、热媒共用箱、生活热水系统、供暖系统、制冷系统,所述聚光式光伏光热系统、供电系统与热媒共用箱依次连接;聚光式光伏光热系统、太阳能循环栗与热媒共用箱依次连接;热媒共用箱、一号换热栗、蓄热换热器、二号换热栗、蓄热水箱、生活热水增压栗与生活热水系统依次连接;热媒共用箱、供暖换热器、供暖栗与供暖系统依次连接;热媒共用箱、制冷系统与冷输出装置依次连接。
[0005] 所述聚光式光伏/光热系统,由常规的光伏光热组件加复合抛物面聚光镜组成。
[0006] 所述供电系统,包括MPPT控制器、蓄电池、光伏逆变器、并网装置、负载,MPPT控制器与蓄电池连接,MPPT控制器与光伏逆变器连接,光伏逆变器分别与并网装置和负载连接,光伏逆变器与热媒共用箱中的辅助热源连接。
[0007] 所述MPPT控制器,能够实时检测太阳能板电压和电流,并不断追踪最大功率,使系统始终以最大功率对蓄电池进行充电。
[0008] 所述热媒共用箱顶部设置辅助热源,内部设置有多层孔板,热媒可选用乙二醇等防冻液。
[0009] 所述蓄热水箱为保温水箱,利用蓄热换热器,储存多余的热量。
[0010] 所述制冷系统,为吸收式制冷循环,包括发生器、冷凝器、蒸发器与吸收器,发生器、冷凝器、蒸发器与吸收器首尾连接,形成循环。
[0011] 本发明的有益效果为:
1、热媒共用箱的设置,是聚光式光伏光热系统、蓄热水箱、采暖系统、制冷系统之间能量分配和平衡的交汇点,同时它也是各个循环回路公用的体积膨胀缓冲空间,为系统的稳定运行提供保证。
[0012] 2、采用热媒共用技术,蓄热水系统和热媒介质系统独立运行,使热媒循环回路的通流量大大减小,以防冻液(如乙二醇)作为热媒进行循环,动态的转移热能,有效地解决冬季抗冻问题。
[0013] 3、由于蓄热水箱具有极大的蓄热能力,在太阳能产能的高峰时间段,可将过剩的热量贮藏在蓄热水箱中,在太阳能产能的低谷时间段,蓄热水箱再将热量转移给负载或终端的用户,有效地提高了太阳能的保证率。蓄热水箱还可以提供大量生活用热水,有效避免了系统夏季出现过热的情况。
附图说明
[0014] 下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
[0015] 图1是聚光式光伏/光热一体化热/电/冷联供系统流程示意图。
[0016] 图中:
1,聚光式光伏光热系统;1-1,太阳能循环栗;2,供电系统;2-1,MPPT控制器;2-2蓄电池,2-3,光伏逆变器;2-4,并网装置;2-5,负载;3,热媒共用箱;3_1,辅助热源;4,蓄热换热器;4-1,一号换热栗;4-2,二号换热栗;5,蓄热水箱;6,生活热水系统;6-1,生活热水增压栗;7,供暖换热器;8,供暖系统;8 -1,供暖栗;9,制冷循环系统;9-1,发生器;9-2,冷凝器;9-3,蒸发器;9-4,吸收器;10,冷输出装置。
[0017]图2是热媒共用箱基本结构及管路连接方式图。
[0018]图中:
1,聚光光伏光热系统;1-1,太阳能循环栗;3,热媒共用箱;3-1,辅助热源;3-2,孔板;4,蓄热换热器;4_1,一号换热栗;7,供暖换热器。
具体实施方式
[0019] 附图非限制性地公开了本发明涉及优选实施例的结构示意图,以下结合具体实施例对上述方案进一步说明。
[0020] 如图1所示,本发明公开了一种聚光式光伏/光热一体化热/电/冷联供系统,包括聚光式光伏光热系统1、太阳能循环栗1-1、供电系统2、MPPT控制器2-1、蓄电池2-2、光伏逆变器2-3、并网装置2-4、负载2-5、热媒共用箱3、辅助热源3_1、蓄热换热器4、一号换热栗4-1、二号换热栗4-2、蓄热水箱5、生活热水系统6、生活热水增压栗6-1、供暖换热器7、供暖系统8、供暖栗8-1、制冷循环系统9、发生器9-1、冷凝器9-2、蒸发器9_3、吸收器9-4、冷输出装置10。
[0021] 系统正常运行时,聚光式光伏光热系统I产生直流电送入MPPT控制器2-1中,MPPT控制器2-1实时侦测光伏电池板的电流电压,并追踪光伏电池的最大功率点,使电池板始终以最大功率输出直流电,其中一部分直流电用于蓄电池2-2充电,另一部分输入光伏逆变器2-3,光伏逆变器2-3将输入的直流电转化为交流电,供给并网装置2-4,家用电负载2-5及热媒共用箱3内装置的辅助热源3-1。
[0022] 热媒共用箱3中的低温热媒,由热媒共用箱底部出口流出,经过太阳能循环栗升压后流入聚光式光伏光热系统1,对电池板进行冷却降温,升温后的热媒流入热媒共用箱上端入口,为生活热水系统6、供暖系统8及制冷系统9提供热量。箱内多层孔板3-2的设置,减少了对流扰动、强化了热媒在箱体内分层,形成温度梯度,有利于更好地利用高温热媒。
[0023] 对于生活热水系统6,高温热媒由热媒共用3箱上端出口流出,经过一号换热栗4-1的升压流入蓄热换热器4,同时,蓄热工质由蓄热水箱5出口流出,经二号换热栗4-2流入蓄热换热器4,在换热器中,高温热媒与蓄热工质进行换热,降温后的热媒又重新流入热媒共用箱3的下端入口,升温后的蓄热工质流入蓄热水箱4入口。蓄热工质由水箱出口流出,经过生活热水增压栗6-1,流入生活热水系统6。蓄热水箱4中设置了简易的闭环控制系统,水位不足时由自来水直接补充。
[0024] 对于供暖系统8,高温热媒由热媒共用箱3上端出口流出,,与自来水在供暖换热器7进行换热,降温后的热媒重新流入热媒共用箱3的下端入口,自来水升温后经过供暖栗8-1流入供暖系统8,由供暖系统8对用户供暖。
[0025] 对于制冷系统9,以水为制冷剂,溴化锂溶液为吸收剂。高温热媒进入发生器9-1,加热溴化锂溶液,使溶液中的水汽化,降温后的热媒与供暖换热器7流出的热媒汇合,流入热媒共用箱3的下端入口。随着水的汽化,发生器9-1内的溴化锂溶液浓度升高,进入吸收器9-4 ;水蒸气进入冷凝器9-2,凝结成高压低温的液态水,后进入蒸发器9-3膨胀汽化,并在汽化过程中大量吸收蒸发器9-3内冷媒水的热量,降温后的冷媒水输入冷输出装置10并供给于用户。同时低温水蒸气进入吸收器9-4,被溴化锂溶液吸收,再送回发生器9-1。
[0026] 本发明不局限于上述最佳实施方式,任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品,但不论在其形状或结构上作任何变化,凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案,均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种聚光式光伏/光热一体化热/电/冷联供系统,包括聚光式光伏/光热系统(I)、供电系统(2)、热媒共用箱(3)、生活热水系统(6)、供暖系统(8)、制冷系统(9),其特征在于:聚光式光伏光热系统(I)、供电系统(2)与热媒共用箱(3)依次连接;聚光式光伏光热系统(I)、太阳能循环栗(1-1)与热媒共用箱(3)依次连接;热媒共用箱(3)、一号换热栗(4-1)、蓄热换热器(4)、二号换热栗(4-2)、蓄热水箱(5)、生活热水增压栗(6-1)与生活热水系统(6)依次连接;热媒共用箱(3)、供暖换热器(7)、供暖栗(8-1)与供暖系统(8)依次连接;热媒共用箱(3)、制冷系统(9)与冷输出装置(10)依次连接。
2.根据权利要求1所述的热媒共用箱,其特征在于:顶部设置辅助热源(3-1),内部设置有多层孔板(3-2 ),热媒可选用乙二醇等防冻液,热媒从热媒共用箱底部出口流出,经太阳能循环栗(1-1)流入到聚光光伏光热系统(I)加热,后由热媒共用箱上部流入。
3.根据权利要求1所述的供电系统,包括MPPT控制器(2-1)、蓄电池(2-2)、光伏逆变器(2-3)、并网装置(2-4)、负载(2-5),其特征在于:MPPT控制器(2_1)与蓄电池(2_2)连接,MPPT控制器(2-1)与光伏逆变器(2-3 )连接,光伏逆变器(2-3 )分别与并网装置(2-4 )和负载(2-5)连接,光伏逆变器(2-3)与热媒共用箱(3)中的辅助热源(3-1)连接。
4.根据权利要求1所述的制冷系统,包括发生器(9-1)、冷凝器(9-2)、蒸发器(9-3)与吸收器(9-4),其特征在于:为吸收式制冷循环,发生器(9-1)、冷凝器(9-2)、蒸发器(9-3)与吸收器(9-4)首尾连接,形成循环。
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