CN108458393B - 一种光伏储能式电热地暖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光伏储能式电热地暖系统,属于供热装置技术领域,其特征在于:包括锂离子电池光伏储能站和电热地暖系统,锂离子电池光伏储能站将光能装换为电能并存储,电热地暖系统使用锂离子电池光伏储能站的电能实现地热效果。本发明实现地暖能源清洁化,能源持续性和经济性等技术目标,其可以广泛应用于建筑、车、船地暖系统。
Description
技术领域
本发明公开一种光伏储能式电热地暖系统,属于供热装置技术领域。
背景技术
地暖是地板辐射采暖的简称,是将热媒铺设与地面下,以地面为散热器的一种取暖系统,随着技术发展和人们对采暖质量的提高,现在的地暖逐渐采用地面和天花板共同铺设。
从热媒上可分水地暖和电地暖两类,从铺装结构上可分为湿式地暖和干式地暖,其中干式地暖不用豆石回填。综上电热暖具有故障率低,免维护和铺装快捷且经济的优势,可以取代高能耗、高污染、高浪费的传统取暖方式,在家用、商用、军事、航空航天航海、极寒地区、野外保温取暖等领域均有极广的应用前景。
光伏储能站是光能转化为电能存储于系统中的一种设备。传统的光伏储能站采用铅酸电池为储能介质,存在使用寿命短,使用成本高,体积大,不适宜用于家用或商用的建筑、车。船离网储能。锂离子电池具有能量密度大,循环寿命长的优势。采用锂离子电池作为储能介质使得光伏储能站具有体积小,使用成本小的优势,可广泛用于家用或商用等空间紧凑的场合。
低温时节,尤其是我国北方地区和西北地区普遍使用燃煤、燃油加热水,通过热水辐射热能取暖,取暖能耗高,环境不友好,使用成本高昂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种光伏储能式电热地暖系统。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案来实现的:
一种光伏储能式电热地暖系统,包括锂离子电池光伏储能站和电热地暖系统,所述锂离子电池光伏储能站将光能装换为电能并存储,所述电热地暖系统使用锂离子电池光伏储能站的电能实现地热效果,所述锂离子电池光伏储能站包含太阳能光伏组件、最大功率点跟踪系统、锂离子电池组、逆变器、充电器和时控开关,所述太阳能光伏组件包括若干太阳能光伏电板和与太阳能光伏电板相配合的追光系统,所述追光系统包括控制盒、支架、中心杆、球形万向节、液压缸、活塞杆、球头、球座,所述中心杆固定连接在支架上部中间位置,所述球形万向节设置在中心杆上端,所述球形万向节另一端与太阳能光伏电板的下表面中心位置相连接,所述液压缸的数量为四个,分别位于支架的四个边角处,所述活塞杆设置在液压缸内,所述球头固定在活塞杆上端,所述球座的数量为四个,分别固定设置在太阳能光伏电板下表面的四个边角处,所述球头设置在球座内部;所述锂离子电池组由外壳体、锂离子电池和电源管理系统组成,所述电源管理系统包括保护系统,防止锂离子电池过冲过放;监测系统,监测锂离子电池温度;限制系统,限制锂离子电池最大电流和最低最高电压,均衡锂离子电池;控制系统,关闭或开启锂离子电池;所述电热地暖系统包括温控器和发热模块,所述发热模块包括从下至上依次设置的隔热板、蓄暖层、导热层、地板层,所述地板层内设置有若干感温探头,所述感温探头分别设置在地板层上下表面,所述感温探头与温控器之间电性连接,所述蓄暖层和导热层之间嵌设有发热电缆,所述蓄暖层由直槽模块单元和弯槽模块单元拼接而成,所述直槽模块单元和弯槽模块单元相对的两侧面上分别设有卡槽和卡块,所述卡槽的截面为直角梯形,所述卡槽中间位置设有固定块,所述卡块上设有与固定块形状相配合的缺口,所述直槽模块单元上开设有若干直槽,所述弯槽模块单元上开设有若干十字槽,所述十字槽的两个相邻边交接处为倒圆角设置。
作为优选,所述太阳能光伏电板选自多晶太阳能光板、单晶太阳能光板、柔性太阳能光板中的一种或多种组合。
作为优选,所述锂离子电池组电压为锂离子电池单电池整数倍,储能容量为1~1000KWh。
作为优选,所述锂离子电池选自软包电池、塑壳电池,铝壳电池、钢壳电池中的一种或多种组合。
作为优选,所述锂离子电池正极选自磷酸铁锂、三元材料、钛酸锂、锰酸锂、钴酸锂中的一种或多种组合,负极选自石墨,石墨烯,硅及硅化合物中的一种或多种。
作为优选,所述时控开关具有定时功能,可定时开通或关闭电路,充电器和时控开关相组合可实现定时使用市电为锂离子电池组充电。
作为优选,所述逆变器实现变压功能,将锂离子电池组电压控制为220V或380V。
在本发明中,通过太阳能光伏组件将光能转化为电能存储于锂离子电池光伏储能站中,锂离子电池光伏储能站向电热地暖系统放电,电能转化为热能,实现了电热地暖的功能。这一些列过程中,电热地暖所耗能源来自于光能,能量来源清洁,使用经济,全程无人值守,且能保证夜晚或光照强度不够的季节不影响电热地暖使用。
本发明同现有技术相比,通过将电热地暖取代了热水地暖提高了能源转化利用率,缩短了地暖铺装工期并降低了地暖系统建设成本。避免了水管破裂或老化带来的漏水返修。通过将锂离子光伏储能站取代了铅酸电池光伏储能站,降低了储能站使用成本,延长了储能站使用寿命,缩小了设备占用空间。
将锂离子电池光伏储能站与电热地暖系统整合,节省了取暖能耗费用的同时还可以为其它电器设备提供电源,实现了取暖环境友好性和能源经济性,实现了现在建筑绿色环保的技术目标,同时实现了车船地暖铺装基础。
由控制盒根据时间计算出太阳的直射角度,控制液压缸来驱动活塞杆上下移动,从而带动太阳能光伏电板以球形万向节为中心运动,将太阳能光伏电板调节到与太阳光相互垂直,追光系统的应用,可以使太阳能光伏电板能更好地吸收太阳能并进行转化。
蓄能层由直槽模块单元和弯槽模块单元拼接而成,利用卡槽和卡块的配合,可以实现直槽模块单元与直槽模块单元或弯槽模块单元之间的自由组合,从而适应不同户型的形状,发热电缆的安装简便、随意,直槽模块单元和弯槽模块单元上分别设置直槽和十字槽,对发热电缆的稳固性强。
充电器和时控开关相组合,可实现定时使用市电为锂离子电池组充电,在光照弱的天气或地区,使用谷电为储能站充电,在峰电时段使用,对稳定电网,削峰填谷具有很大的意义。
附图说明
图1为本发明光伏储能式电热地暖系统的结构示意图;
图2为太阳能光伏组件的结构示意图;
图3为电热地暖系统的结构示意图;
图4为发热模块的结构示意图;
图5为直槽模块单元的结构示意图;
图6为直槽模块单元的左视图;
图7为直槽模块单元的仰视图;
图8为弯槽模块单元的结构示意图。
附图标记:1、太阳能光伏组件;2、最大功率点跟踪系统;3、锂离子电池组;4、逆变器;5、充电器;6、时控开关;7、电热地暖系统;8、太阳能光伏电板;9、控制盒;10、支架;11、中心杆;12、球形万向节;13、液压缸;14、活塞杆;15、球头;16、球座;17、温控器;18、发热模块;19、隔热板;20、蓄暖层;21、导热层;22、地板层;23、感温探头;24、发热电缆;25、直槽模块单元;26、弯槽模块单元;27、卡槽;28、卡块;29、固定块;30、直槽;31、十字槽。
具体实施方式
下面结合附图所示对本发明一种光伏储能式电热地暖系统作进一步描述。
如图1-8所示的光伏储能式电热地暖系统,一种光伏储能式电热地暖系统,包括锂离子电池光伏储能站和电热地暖系统,锂离子电池光伏储能站将光能装换为电能并存储,电热地暖系统使用锂离子电池光伏储能站的电能实现地热效果,锂离子电池光伏储能站包含太阳能光伏组件1,最大功率点跟踪系统2,锂离子电池组3,逆变器4,充电器5和时控开关6,太阳能光伏组件1包括若干太阳能光伏电板8和与太阳能光伏电板8相配合的追光系统,追光系统包括控制盒9、支架10、中心杆11、球形万向节12、液压缸13、活塞杆14、球头15、球座16,中心杆11固定连接在支架10上部中间位置,球形万向节12设置在中心杆11上端,球形万向节12另一端与太阳能光伏电板8的下表面中心位置相连接,液压缸13的数量为四个,分别位于支架10的四个边角处,活塞杆14设置在液压缸13内,球头15固定在活塞杆14上端,球座16的数量为四个,分别固定设置在太阳能光伏电板8下表面的四个边角处,球头15设置在球座16内部;锂离子电池组3由外壳体,锂离子电池和电源管理系统组成,电源管理系统包括保护系统,防止锂离子电池过冲过放;监测系统,监测锂离子电池温度;限制系统,限制锂离子电池最大电流和最低最高电压,均衡锂离子电池;控制系统,关闭或开启锂离子电池;电热地暖系统7包括温控器17和发热模块18,发热模块18包括从下至上依次设置的隔热板19、蓄暖层20、导热层21、地板层22,地板层22内设置有若干感温探头23,感温探头23分别设置在地板层22上下表面,发热电缆24嵌设在蓄暖层20和导热层21之间,蓄暖层20由直槽模块单元25和弯槽模块单元26拼接而成,直槽模块单元25和弯槽模块单元26相对的两侧面上分别设有卡槽27和卡块28,卡槽27的截面为直角梯形,卡槽27中间位置设有固定块29,卡块28上设有与固定块29形状相配合的缺口,直槽模块单元25上开设有若干直槽30,弯槽模块单元26上开设有若干十字槽31,十字槽31的两个相邻边交接处为倒圆角设置。作为优选,太阳能光伏电板8选自多晶太阳能光板、单晶太阳能光板、柔性太阳能光板中的一种或多种组合。作为优选,锂离子电池组3电压为锂离子电池单电池整数倍,储能容量为1~1000KWh。作为优选,锂离子电池选自软包电池,塑壳电池,铝壳电池、钢壳电池中的一种或多种组合。作为优选,锂离子电池正极选自磷酸铁锂,三元材料,钛酸锂、锰酸锂、钴酸锂中的一种或多种组合,负极选自石墨,石墨烯,硅及硅化合物中的一种或多种。作为优选,时控开关6具有定时功能,可定时开通或关闭电路,充电器5和时控开关6相组合可实现定时使用市电为锂离子电池组充电。作为优选,逆变器4实现变压功能,将锂离子电池组3电压控制为220V或380V。
实施例1
采用250W多晶太阳能电板,通过3并6串的方式组成光伏发电群安装于住宅屋顶,首年实现北京地区一天约16KWh的发电量。
采用3.7V,200Ah三元锂离子电池,通过4并13串的方式组建成48V,800Ah锂离子电池组,实现38KWh储能能力。
采用300A带均衡功能的电源管理系统,建成锂离子电池组电源管理系统,实现300A电流内的锂离子电池电压管理,温度管理和均衡管理。
采用发热电缆为电热地暖热媒,建成电热式地暖系统。
将光伏发电群与储能站串联并安装逆变器,充电器和时控开关,建成锂离子电池光伏储能站,实现可定时充电的光伏储能站。
储能站与电热地暖系统并联,建成光伏储能式电热地暖系统。
实施例2
采用250W多晶太阳能电板,通过3并2串的方式组成光伏发电群安装于住宅屋顶,首年实现浙江地区一天约3.5KWh的发电量。
采用3.2V,80Ah磷酸铁锂锂离子电池,通过20串的方式组建成64V,80Ah锂离子电池组,实现5.1KWh储能能力。
采用150A带均衡功能的电源管理系统,建成锂离子电池组电源管理系统,实现150A电流内的锂离子电池电压管理,温度管理和均衡管理。
采用发热电缆为电热地暖热媒,建成电热式地暖系统。
将光伏发电群与储能站串联并安装逆变器,充电器和时控开关,建成锂离子电池光伏储能站,实现可定时充电的光伏储能站。
储能站与电热地暖系统并联,建成光伏储能式电热地暖系统。
实施例3
采用250W柔性太阳能电板,通过3并6串的方式组成光伏发电群安装于住船顶或车顶。
采用3.7V,200Ah硅负极锂离子电池,通过2并26串的方式组建成96V,400Ah锂离子电池组,实现3.8KWh储能能力。
采用300A带均衡功能的电源管理系统,建成锂离子电池组电源管理系统,实现300A电流内的锂离子电池电压管理,温度管理和均衡管理。
采用发热电缆为电热地暖热媒,建成电热式地暖系统。
将光伏发电群与储能站串联并安装逆变器,充电器和时控开关,建成锂离子电池光伏储能站,实现可定时充电的光伏储能站。
储能站与电热地暖系统并联,建成光伏储能式电热地暖系统。
通过太阳能光伏组件1将光能转化为电能存储于锂离子电池光伏储能站中,锂离子电池光伏储能站向电热地暖系统7放电,电能转化为热能,实现了电热地暖的功能。这一些列过程中,电热地暖所耗能源来自于光能,能量来源清洁,使用经济,全程无人值守,且能保证夜晚或光照强度不够的季节不影响电热地暖使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种光伏储能式电热地暖系统,其特征在于:包括锂离子电池光伏储能站和电热地暖系统,所述锂离子电池光伏储能站将光能装换为电能并存储,所述电热地暖系统使用锂离子电池光伏储能站的电能实现地热效果,所述锂离子电池光伏储能站包含太阳能光伏组件、最大功率点跟踪系统、锂离子电池组、逆变器、充电器和时控开关,所述太阳能光伏组件包括若干太阳能光伏电板和与太阳能光伏电板相配合的追光系统,所述追光系统包括控制盒、支架、中心杆、球形万向节、液压缸、活塞杆、球头、球座,所述中心杆固定连接在支架上部中间位置,所述球形万向节设置在中心杆上端,所述球形万向节另一端与太阳能光伏电板的下表面中心位置相连接,所述液压缸的数量为四个,分别位于支架的四个边角处,所述活塞杆设置在液压缸内,所述球头固定在活塞杆上端,所述球座的数量为四个,分别固定设置在太阳能光伏电板下表面的四个边角处,所述球头设置在球座内部;所述锂离子电池组由外壳体、锂离子电池和电源管理系统组成,所述电源管理系统包括保护系统,防止锂离子电池过冲过放;监测系统,监测锂离子电池温度;限制系统,限制锂离子电池最大电流和最低最高电压,均衡锂离子电池;控制系统,关闭或开启锂离子电池;所述电热地暖系统包括温控器和发热模块,所述发热模块包括从下至上依次设置的隔热板、蓄暖层、导热层、地板层,所述地板层内设置有若干感温探头,所述感温探头分别设置在地板层上下表面,所述感温探头与温控器之间电性连接,所述蓄暖层和导热层之间嵌设有发热电缆,所述蓄暖层由直槽模块单元和弯槽模块单元拼接而成,所述直槽模块单元和弯槽模块单元相对的两侧面上分别设有卡槽和卡块,所述卡槽的截面为直角梯形,所述卡槽中间位置设有固定块,所述卡块上设有与固定块形状相配合的缺口,所述直槽模块单元上开设有若干直槽,所述弯槽模块单元上开设有若干十字槽,所述十字槽的两个相邻边交接处为倒圆角设置。
2.根据权利要求1所述的一种光伏储能式电热地暖系统,其特征在于:所述太阳能光伏电板选自多晶太阳能光板、单晶太阳能光板、柔性太阳能光板中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种光伏储能式电热地暖系统,其特征在于:所述锂离子电池组电压为锂离子电池单电池整数倍,储能容量为1~1000k Wh。
4.根据权利要求1所述的一种光伏储能式电热地暖系统,其特征在于:所述锂离子电池选自软包电池、塑壳电池,铝壳电池、钢壳电池中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的一种光伏储能式电热地暖系统,其特征在于:所述锂离子电池正极选自磷酸铁锂、三元材料、钛酸锂、锰酸锂、钴酸锂中的一种或多种组合,负极选自石墨,石墨烯,硅及硅化合物中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种光伏储能式电热地暖系统,其特征在于:所述时控开关具有定时功能,可定时开通或关闭电路,充电器和时控开关相组合可实现定时使用市电为锂离子电池组充电。
7.根据权利要求1所述的一种光伏储能式电热地暖系统,其特征在于:所述逆变器实现变压功能,将锂离子电池组电压控制为220V或380V。
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---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |