CN106403009A - 一种光伏电蓄热采暖系统装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种优先使用光伏电力向蓄热电暖器供电实现采暖的系统装置，包括光伏组件方阵(1)、并网逆变器(2)、电路开关(3)、控制器(4)、蓄热电暖器(5)组成(见摘要附图)。本发明装置将光伏组件方阵(1)的光伏电力，经并网逆变器(2)转换成交流电力，通过控制器(4)控制电路开关(3)K1接通向蓄热电暖器(5)供电加热；当室内采暖温度Ts或蓄热电暖器(5)内部蓄热温度Tn低于上述控制阈值的某个设定值时，控制器(4)控制电路开关(3)K2其次使用电网谷电(21：00～6：00时段)供电；当Ts或Tn温度值低于更低的极限设定值时，直接接入电网电力向蓄热电暖器(5)供电。蓄热电暖器(5)具有电加热后蓄热(15小时以上)供暖功能。

Description

一种光伏电蓄热采暖系统装置
技术领域
本发明专利涉及的是一种优先使用光伏电力向蓄热电暖器供电的光伏采暖系统装置，特别适合我国广大北方农村地区分散农舍冬季采暖使用，为治理我国北方农村地区冬季采暖散烧煤问题提供一个新思路和新方法。
背景技术
目前我国北方城市冬季采暖主要采用燃煤锅炉集中采暖，但是在广大农村地区分散的农舍不得不依靠散烧煤(或秸秆、木材等)进行采暖。一般而言，我国北方农村地区冬季采暖能耗量占到农户总能耗量的50％以上，甚至高达70％～80％。
太阳能是当今世界公认的最具发展前景的清洁新能源，到本世纪中将占到人类总能源的25％以上。我国广大北方地区，日照条件普遍较好，具有大力发展太阳能利用的广阔前景。
本专利是将分布式光伏发电就地消纳用作蓄热电暖器供电，实现北方农户冬季蓄热采暖，其系统装置已经在内蒙古兴安盟得到验证。
发明内容
本专利是一种优先使用光伏电力向蓄热电暖器供电实现蓄热采暖的系统装置。
采用的技术方案是：系统装置由光伏组件方阵(1)、并网逆变器(2)、电路开关(3)、控制器(4)、蓄热电暖器(5)组成(见附图1)。光伏组件方阵(1)功率规模应等于或小于蓄热电暖器(5)功率规模；并网逆变器(2)功率规模应与光伏组件方阵(1)功率规模适配。
其技术要点在于：控制器(4)按如下原则控制向蓄热电暖器(5)供电：
优先使用系统自身光伏电力供电；
其次使用谷电时段(如北京21：00～6：00)电网供电；
当室内采暖温度Ts低于某个温度极限设定阈值(16℃)，或蓄热电暖器内部蓄热温度Tn低于某个温度极限设定阈值(200℃)时，直接使用电网供电。
蓄热电暖器(5)具有电加热蓄热供暖功能，内部蓄热温度Tn达到750℃时，可实现15小时以上采暖供热功能。
附图说明
图1.光伏电蓄热采暖系统装置结构组成框图
图2.光伏电蓄热采暖系统装置供电控制流程图
具体实施方式
表1是本专利在兴安盟的试验系统装置规格构成实例，当使用于更为寒冷的偏北部地区时，还用适当加大光伏组件方阵(1)、逆变器(2)和蓄热电暖器规模。
表1.光伏采暖装置(用于：80m2/户、采暖面积20m2×2)。
光伏电蓄热采暖系统装置，包括光伏组件方阵(1)、并网逆变器(2)、电路开关(3)、控制器(4)、蓄热电暖器(5)。
光伏组件方阵(1)可选用各类晶硅组件和非晶硅组件组成方阵，将太阳光转换为光伏电力(500～750VDC左右)接入并网逆变器(2)。并网逆变器(2)规模和技术参数应与光伏组件方阵(1)相适配，输出符合并网要求的220VAC交流电。控制器(4)则负责根据室内温度Ts参数和/或蓄热电暖器(5)内部蓄热温度Tn参数情况，控制电路开关(3)的K1和K2接通或断开，控制是由装置自身光伏电力、还是接通电网电力向蓄热电暖器(5)供电加热，或者断开不供电加热。电路开关(3)含K1和K2两路电路开关，其参数应与装置整体参数相适配。相关连接导线和辅材也应与系统装置整体参数相适配。
其工作流程为：
步骤一：光伏组件方阵(1)一旦发电，只要：①室内温度Ts低于某个设定温度值(比如24℃)，或②蓄热电暖器(5)内部温度Tn低于上限保护值(750℃)时，控制器(4)控制电路开关(3)K1接通，使并网逆变器(2)向蓄热电暖器(5)供电加热；否则，电路开关(3)K1保持断开，包括光伏组件方阵(1)不发电时。
步骤二：在系统装置进行上述步骤一过程中，当：①室内温度Ts高于某个设定上限值(24℃)，或②蓄热电暖器(5)内部温度Tn高于上限保护值(750℃)时，控制器(4)控制连接并网逆变器(2)与蓄热电暖器(5)的电路开关(3)K1断开，光伏电力不再向蓄热电暖器(5)供电加热。
步骤三：谷电时段21：00～6：00，光伏组件方阵(1)已不发电，当：①室内温度Ts低于某个设定温度控制阈值(18℃)，或②蓄热电暖器(5)内部温度Tn低于设定温度控制阈值下限值(500℃)时，控制器(4)控制电路开关(3)K2接通电网电力向蓄热电暖器(5)供电加热；
步骤四：任何时段，或不实施峰谷平供电区别时，当：①室内温度Ts低于某个设定极限下限温度控制阈值(16℃)，或②蓄热电暖器(5)内部温度Tn低于极端下限温度控制阈值(200℃)时，控制器(4)控制电路开关(3)K2接通电网电力向蓄热电暖器(5)供电加热。
步骤五：当系统装置按照上述步骤三和步骤四连接电网电力向蓄热电暖器(5)供电加热采暖过程中，一旦发生：①室内温度Ts高于某个设定温度值(20℃)，或②蓄热电暖器(5)内部温度Tn高于上限值(550℃)时，控制器(4)控制电路开关(3)K2断开，电网电力停止向蓄热电暖器(5)供电加热。
光伏电蓄热采暖系统装置供电控制流程图见附图2。

Claims (5)

1.一种光伏电蓄热采暖系统装置，由光伏组件(1)+并网逆变器(2)+电路开关(3)+控制器(4)+蓄热电暖器(5)组成，其特征是：优先使用光伏电力供电加热蓄热电暖器采暖，其次使用电网谷电供电加热蓄热电暖器采暖；当采暖温度(室内温度Ts或电暖器内部温度Tn)低于某一设定极端下限值时，直接使用电网电力采暖。
2.根据权利要求1所述的一种光伏电蓄热采暖系统装置，其特征是：光伏组件(1)的功率规模应等于或小于蓄热电暖器(5)功率规模；并网逆变器(2)功率规模应适配光伏组件(1)功率规模。
3.根据权利要求1所述的一种光伏电蓄热采暖系统装置，其特征是：控制器(4)控制电路开关(3)的K1和K2按如下方式向蓄热电暖器(5)供电：优先使用装置自身光伏电力；其次在谷电时段(北京21：00～6：00)使用电网供电。
4.根据权利要求1所述的一种光伏电蓄热采暖系统装置，其特征是：无论任何时段，或不实施峰谷平供电区别时，当室内采暖温度Ts低于某个极限温度控制设定阈值(16℃)或蓄热电暖器(5)内部蓄热温度Tn低于某个极限设定值(200℃)时，控制器(4)控制电路开关(3)K2，将电网电力接入向蓄热电暖器(5)供电。
5.根据权利要求1所述的一种光伏电蓄热采暖系统装置，其特征是：蓄热电暖器(5)具有电加热蓄热供暖功能，完全蓄热后(内部温度Tn达到750℃上限值)可实现15小时以上的采暖供热功能。
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