CN110285474B - 光伏光热发电供热系统及控制方法 - Google Patents

光伏光热发电供热系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏光热发电供热系统及控制方法，其中系统包括：太阳能电池板，其包括电池板主体和密封盒；逆变器；第一储水箱，其设置在所述电池板主体的背部；第二储水箱，其扣合在第一储水箱外部；第三储水箱，其与第二储水箱连接；控制系统，其包括控制器、水泵、加热丝、第一、第二和第三温度传感器，第一、第二和第三温度传感器分别设置于第一、第二和第三储水箱；水泵与第一和第二温度传感器连接；控制器根据第一、第二或第三温度传感器测量的温度值，通过水泵控制水流的流向，以及加热器或加热丝的启闭。其利用发电的电池板主体本身的热量对水流进行加热，使得电池板主体的应用范围更广，节省了能源的同时，提高了电池板的利用率。

Description

光伏光热发电供热系统及控制方法
技术领域
本发明涉及光伏组件应用技术领域，尤其涉及一种光伏光热发电供热系统及控制方法。
背景技术
随着现代工业的发展，人类对于能源的需求越来越多，对于环境污染问题也日益重视，促使人类努力开展新能源的开发，例如太阳能、生物质能、风能、水能及地热能等。在这些新能源中，太阳能作为一种取之不尽，用之不竭，清洁，无污染的新能源受到了广泛的关注，是未来新能源产业中的重大支柱之一，太阳能的利用分为光伏发电和光热利用，光伏即是利用半导体的光生伏特效应直接将光能转化为电能，光热是利用材料吸收光谱中的光能将其转化为热能。其中，“光伏”方式的利用效率普遍低于20％，其余大部分都转化为热能，一部分转移到环境中，另一部分使得光伏组件升温。且在现有技术中，一般将利用光伏组件的发电效能和利用热能分开设置，像用于发电的太阳能电池片大部分设置在山腰等空旷的地带，同时一般需要同时设置几十个甚至上百个，这些电池片仅仅应用于太阳能发电，但是其实电池组件在将太阳能转化为电能的同时，其接受太阳的照射本身温度就很高，因而如果能将应用于太阳能发电的组件同时应用于热能的应用，不仅能够使得电池片组件的利用更加充分，同时利于组件本身的降温。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种光伏光热发电供热系统，利用发电的电池板主体本身的热量对水流进行加热，使得电池板主体的应用范围更广，节省了能源的同时，提高了电池板的利用率。
为实现上述目的和一些其他的目的，本发明采用如下技术方案：
一种光伏光热发电供热系统及控制方法，包括：
太阳能电池板，其包括电池板主体和密封盒；所述密封盒扣合在所述电池板主体的背部的接线盒上，以将所述接线盒密封在所述密封盒内；
逆变器，其与所述电池板主体电性连接，所述逆变器将所述电池板主体产生的直流电转化为交流电，以供外接设备的使用；
第一储水箱，其设置为与所述电池板主体的大小适配的前部敞开的盒体；所述第一储水箱设置在所述电池板主体的背部，且所述第一储水箱的前部的边缘与所述电池板主体的外缘密封连接；所述第一储水箱连接于外部水源；
第二储水箱，其设置为前部向所述第二储水箱的背部方向凹陷的凹形箱体；所述第二储水箱扣合在所述第一储水箱外部，且所述第二储水箱的凹陷处与所述第一储水箱的大小相适配；所述第一储水箱和第二储水箱液体相通；
第三储水箱，其通过输水管与多个所述第二储水箱相连接；所述输水管上设置有加热器；
控制系统，其包括控制器、水泵、加热丝、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述第一储水箱内，所述第二温度传感器设置于所述第二储水箱内，所述第三温度传感器设置于所述第三储水箱内；所述水泵分别与所述第一温度传感器和第二温度传感器连接；所述加热丝设置于所述第三储水箱内，并连接于外接电源；所述控制器与所述加热器、水泵、加热丝、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器分别连接，以根据所述第一温度传感器、第二温度传感器或第三温度传感器测量的温度值，通过所述水泵控制水流的流向，以及所述加热器或加热丝的启闭。
优选的是，所述的光伏光热发电供热系统中，所述密封盒包括第一盒体和第二盒体；所述第一盒体扣合在所述接线盒上，所述第二盒体为横截面呈U形的设置；所述第二盒体的第一端与所述第一盒体密封连接，所述第二盒体的第二端沿所述电池板主体的背板延伸至所述电池板主体的边缘，以使所述电池板主体的线缆由所述接线盒延伸至所述电池板主体的外部；且所述第一盒体和第二盒体与所述电池板主体接触的位置均为密封连接，所述第二盒体的第二端的边缘与所述第一储水箱的内壁密封连接。
优选的是，所述的光伏光热发电供热系统中，还包括：
搅拌装置，其包括电机、转轴和旋转浆片；所述电机连接于所述电池板主体，所述电机的输出轴连接于所述转轴的第一端，所述转轴的第二端延伸至所述第一储水箱内，所述旋转浆片设置在所述转轴的第二端，并与所述转轴随动。
优选的是，所述的光伏光热发电供热系统中，所述输水管包括主管和多根分支管；所述分支管的进水端分别连接于各个所述第二储水箱，所述分支管的出水端汇聚在一起并与所述主管的进水端相连接，所述加热器设置在所述主管上。
优选的是，所述的光伏光热发电供热系统中，所述第二储水箱和第三储水箱的外部均设置有保温隔热层。
优选的是，所述的光伏光热发电供热系统中，所述第一储水箱与所述第三储水箱间液体相通；所述第三储水箱内设置有液位器，所述液位器连接于所述控制器。
一种光伏光热发电供热系统的控制方法中，控制器时刻监控第一温度传感器测量的水温，并在所述第一温度传感器测量的温度达到预设的高温阈值时，监控第二温度传感器测量的水温是否大于所述第二温度传感器预设的低温阈值，是，则将第二储水箱内的水输入至第三储水箱内，而后将第一储水箱内的热水输入至所述第二储水箱内，并由外接水源将第一储水箱重新充满；否，则控制加热器开启，并将第二储水箱内的水输入至所述第三储水箱内，而后将第一储水箱内的热水输入至所述第二储水箱内，并由外接水源将所述第一储水箱重新充满。
优选的是，所述的光伏光热发电供热系统的控制方法中，所述控制器实时检测液位器测量的水位是否超出预设的最低水位值；是，则控制所述第一储水箱与所述第三储水箱间的电磁阀由所述第一温度传感器控制，以在所述第一温度传感器测量的水位达到预设的最低温度时，使所述第一温度传感器控制所述电磁阀打开，所述第一储水箱内的热水直接流入所述第三储水箱内；否，则检测所述第一温度传感器测量的水温，并在所述第一温度传感器测量的水温大于所述第二温度传感器预设的最低水温时，控制所述第一储水箱的水直接输入至所述第三储水箱，而后将所述第二储水箱的水回流至所述第一储水箱。
优选的是，所述的光伏光热发电供热系统的控制方法中，所述控制器实时检测所述第三温度传感器测量的水温是否大于预设的水温阈值；否，则控制加热丝开启对所述第三储水箱内的水进行加热，直至所述第三温度传感器测量的水温大于预设的水温阈值；是，则控制所述加热丝关闭。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明的光伏光热发电供热系统中，通过第一储水箱、第二储水箱、第三储水箱以及控制系统的设置，利用发电的电池板主体本身的热量对第一储水箱内的水进行加热，然后将加热后的热水放置在第二储水箱内进行暂存，最后将热水放置在第三储水箱内进行存储，以供用户使用，其中，第二储水箱的设置不仅能够起到热水的暂存作用，同时包裹在第一储水箱外部的第二储水箱对第一储水箱起到了良好的保温效果，从而利于第一储水箱内水流的快速加热，以进一步利用太阳能资源。
通过利用电池板主体的背板本身的热量对水流进行加热，使得电池板主体也能得到一定的降温，从而提高了电池板主体的使用寿命。
通过密封盒的设置，使得电池板主体的接线盒与第一储水箱的水流进行隔离，保护了接线盒，提高了所述系统的使用安全。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明提供的光伏光热发电供热系统的结构图；
图2是本发明提供的太阳能电池板的横向剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明，以令本领域普通技术人员参阅本说明书后能够据以实施。
如图1和图2所示，一种光伏光热发电供热系统及控制方法，包括：太阳能电池板1，其包括电池板主体和密封盒；所述密封盒7扣合在所述电池板主体的背部的接线盒上，以将所述接线盒密封在所述密封盒7内。
逆变器2，其与所述电池板主体电性连接，所述逆变器将所述电池板主体产生的直流电转化为交流电，以供外接设备的使用。
第一储水箱3，其设置为与所述电池板主体的大小适配的前部敞开的盒体；所述第一储水箱3设置在所述电池板主体的背部，且所述第一储水箱3的前部的边缘与所述电池板主体的外缘密封连接；所述第一储水箱3连接于外部水源。
第二储水箱4，其设置为前部向所述第二储水箱4的背部方向凹陷的凹形箱体；所述第二储水箱4扣合在所述第一储水箱3外部，且所述第二储水箱4的凹陷处与所述第一储水箱的大小相适配；所述第一储水箱3和第二储水箱4液体相通。
第三储水箱5，其通过输水管与多个所述第二储水箱4相连接；所述输水管上设置有加热器6。
控制系统，其包括控制器、水泵、加热丝、第一温度传感器8、第二温度传感器9和第三温度传感器10，所述第一温度传感器8设置于所述第一储水箱3内，所述第二温度传感器9设置于所述第二储水箱4内，所述第三温度传感器10设置于所述第三储水箱5内；所述水泵分别与所述第一温度传感器8和第二温度传感器9连接；所述加热丝设置于所述第三储水箱5内，并连接于外接电源；所述控制器与所述加热器6、水泵、加热丝、第一温度传感器8、第二温度传感器9和第三温度传感器10分别连接，以根据所述第一温度传感器8、第二温度传感器9或第三温度传感器10测量的温度值，通过所述水泵控制水流的流向，以及所述加热器6或加热丝的启闭。
在上述方案中，通过第一储水箱、第二储水箱、第三储水箱以及控制系统的设置，利用发电的电池板主体本身的热量对第一储水箱内的水进行加热，然后将加热后的热水放置在第二储水箱内进行暂存，最后将热水放置在第三储水箱内进行存储，以供用户使用，其中，第二储水箱的设置不仅能够起到热水的暂存作用，同时包裹在第一储水箱外部的第二储水箱对第一储水箱起到了良好的保温效果，从而利于第一储水箱内水流的快速加热，以进一步利用太阳能资源。
通过利用电池板主体的背板本身的热量对水流进行加热，使得电池板主体也能得到一定的降温，从而提高了电池板主体的使用寿命。
另外，可以设置第二储水箱直接与市政的自来水管路相连接，从而将热水直接通入自来水管中，使得自来水在进入住户之前本身的温度得到一定的提高，进而使得用户进行加热时更加快速，也节省了能源。
一个优选方案中，所述密封盒7包括第一盒体和第二盒体；所述第一盒体扣合在所述接线盒上，所述第二盒体为横截面呈U形的设置；所述第二盒体的第一端与所述第一盒体密封连接，所述第二盒体的第二端沿所述电池板主体的背板延伸至所述电池板主体的边缘，以使所述电池板主体的线缆由所述接线盒延伸至所述电池板主体的外部；且所述第一盒体和第二盒体与所述电池板主体接触的位置均为密封连接，所述第二盒体的第二端的边缘与所述第一储水箱3的内壁密封连接。
在上述方案中，通过将密封盒设置为由第一盒体和第二盒体组成，使得接线盒不仅能够很好的和第一储水箱的水流隔离，同时便于接线盒线缆与外部逆变器连接。
一个优选方案中，还包括：搅拌装置，其包括电机14、转轴15和旋转浆片16；所述电机14连接于所述电池板主体，所述电机14的输出轴连接于所述转轴15的第一端，所述转轴15的第二端延伸至所述第一储水箱3内，所述旋转浆片16设置在所述转轴15的第二端，并与所述转轴15随动。
在上述方案中，通过搅拌装置的设置，使得第一储水箱内的水流得到搅拌，从而便于使得水流加热更加快速和均匀。
一个优选方案中，所述输水管包括主管11和多根分支管12；所述分支管12的进水端分别连接于各个所述第二储水箱4，所述分支管12的出水端汇聚在一起并与所述主管11的进水端相连接，所述加热器6设置在所述主管11上。
在上述方案中，通过设置输水管包括主管和多根分支管，使得所述输水管和第二储水箱的连接更加方便，同时加热器设置在主管上，节省了元件的使用，使得系统的成本降低。
一个优选方案中，所述第二储水箱4和第三储水箱5的外部均设置有保温隔热层。
在上述方案中，通过保温隔热层的设置，能够提高第二储水箱和第三储水箱的保温性能。
一个优选方案中，所述第一储水箱3与所述第三储水箱5间液体相通；所述第三储水箱5内设置有液位器13，所述液位器13连接于所述控制器。
在上述方案中，通过液位器的设置，使得控制器能够时刻监控第三储水箱内的水位。
一种光伏光热发电供热系统的控制方法中，控制器时刻监控第一温度传感器测量的水温，并在所述第一温度传感器测量的温度达到预设的高温阈值时，监控第二温度传感器测量的水温是否大于所述第二温度传感器预设的低温阈值，是，则将第二储水箱内的水输入至第三储水箱内，而后将第一储水箱内的热水输入至所述第二储水箱内，并由外接水源将第一储水箱重新充满；否，则控制加热器开启，并将第二储水箱内的水输入至所述第三储水箱内，而后将第一储水箱内的热水输入至所述第二储水箱内，并由外接水源将所述第一储水箱重新充满。
在上述方案中，第一温度传感器的高温阈值大于第二温度传感器的低温阈值，通过控制器和第一温度传感器、第二温度传感器的连接，使得控制器能够通过水温控制第一储水箱和第二储水箱内的水流自动流动，从而所述系统使用更加方便智能。
一个优选方案中，所述控制器实时检测液位器测量的水位是否超出预设的最低水位值；是，则控制所述第一储水箱与所述第三储水箱间的电磁阀由所述第一温度传感器控制，以在所述第一温度传感器测量的水位达到预设的最低温度时，使所述第一温度传感器控制所述电磁阀打开，所述第一储水箱内的热水直接流入所述第三储水箱内；否，则检测所述第一温度传感器测量的水温，并在所述第一温度传感器测量的水温大于所述第二温度传感器预设的最低水温时，控制所述第一储水箱的水直接输入至所述第三储水箱，而后将所述第二储水箱的水回流至所述第一储水箱。
在上述方案中，通过控制器监控液位器，使得在第三储水箱内水位过低时，第一储水箱直接向第三储水箱供水，提高了第三储水箱的储水效率，以便于保证用户的正常使用；而在第三储水箱内水位不低时，控制器能够控制第一储水箱内的水直接流入第三储水箱，而将第二储水箱内温度较低的水回流至第一储水箱内进行加热，从而保证了第三储水箱内的水温，也避免了第二储水箱内水温过低对第一储水箱内水流加热效率的影响。
一个优选方案中，所述控制器实时检测所述第三温度传感器测量的水温是否大于预设的水温阈值；否，则控制加热丝开启对所述第三储水箱内的水进行加热，直至所述第三温度传感器测量的水温大于预设的水温阈值；是，则控制所述加热丝关闭。
在上述方案中，通过第三温度传感器的设置，使得第三储水箱内的水温是否保证一定温度，以保证用户的正常使用。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种光伏光热发电供热系统，其中，包括：
太阳能电池板，其包括电池板主体和密封盒；所述密封盒扣合在所述电池板主体的背部的接线盒上，以将所述接线盒密封在所述密封盒内；
逆变器，其与所述电池板主体电性连接，所述逆变器将所述电池板主体产生的直流电转化为交流电，以供外接设备的使用；
第一储水箱，其设置为与所述电池板主体的大小适配的前部敞开的盒体；所述第一储水箱设置在所述电池板主体的背部，且所述第一储水箱的前部的边缘与所述电池板主体的外缘密封连接；所述第一储水箱连接于外部水源；
第二储水箱，其设置为前部向所述第二储水箱的背部方向凹陷的凹形箱体；所述第二储水箱扣合在所述第一储水箱外部，且所述第二储水箱的凹陷处与所述第一储水箱的大小相适配；所述第一储水箱和第二储水箱液体相通；
第三储水箱，其通过输水管与多个所述第二储水箱相连接；所述输水管上设置有加热器；
控制系统，其包括控制器、水泵、加热丝、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述第一储水箱内，所述第二温度传感器设置于所述第二储水箱内，所述第三温度传感器设置于所述第三储水箱内；所述水泵分别与所述第一温度传感器和第二温度传感器连接；所述加热丝设置于所述第三储水箱内，并连接于外接电源；所述控制器与所述加热器、水泵、加热丝、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器分别连接，以根据所述第一温度传感器、第二温度传感器或第三温度传感器测量的温度值，通过所述水泵控制水流的流向，以及所述加热器或加热丝的启闭；所述第一储水箱与所述第三储水箱间液体相通；所述第三储水箱内设置有液位器，所述液位器连接于所述控制器；
其中，所述控制系统的控制方法具体为：控制器时刻监控第一温度传感器测量的水温，并在所述第一温度传感器测量的温度达到预设的高温阈值时，监控第二温度传感器测量的水温是否大于所述第二温度传感器预设的低温阈值，是，则将第二储水箱内的水输入至第三储水箱内，而后将第一储水箱内的热水输入至所述第二储水箱内，并由外接水源将第一储水箱重新充满；否，则控制加热器开启，并将第二储水箱内的水输入至所述第三储水箱内，而后将第一储水箱内的热水输入至所述第二储水箱内，并由外接水源将所述第一储水箱重新充满；
所述控制器实时检测液位器测量的水位是否超出预设的最低水位值；是，则控制所述第一储水箱与所述第三储水箱间的电磁阀由所述第一温度传感器控制，以在所述第一温度传感器测量的水温达到预设的最低温度时，使所述第一温度传感器控制所述电磁阀打开，所述第一储水箱内的热水直接流入所述第三储水箱内；否，则检测所述第一温度传感器测量的水温，并在所述第一温度传感器测量的水温大于所述第二温度传感器预设的最低水温时，控制所述第一储水箱的水直接输入至所述第三储水箱，而后将所述第二储水箱的水回流至所述第一储水箱。
2.如权利要求1所述的光伏光热发电供热系统，其中，所述密封盒包括第一盒体和第二盒体；所述第一盒体扣合在所述接线盒上，所述第二盒体为横截面呈U形的设置；所述第二盒体的第一端与所述第一盒体密封连接，所述第二盒体的第二端沿所述电池板主体的背板延伸至所述电池板主体的边缘，以使所述电池板主体的线缆由所述接线盒延伸至所述电池板主体的外部；且所述第一盒体和第二盒体与所述电池板主体接触的位置均为密封连接，所述第二盒体的第二端的边缘与所述第一储水箱的内壁密封连接。
3.如权利要求1所述的光伏光热发电供热系统，其中，还包括：
搅拌装置，其包括电机、转轴和旋转浆片；所述电机连接于所述电池板主体，所述电机的输出轴连接于所述转轴的第一端，所述转轴的第二端延伸至所述第一储水箱内，所述旋转浆片设置在所述转轴的第二端，并与所述转轴随动。
4.如权利要求1所述的光伏光热发电供热系统，其中，所述输水管包括主管和多根分支管；所述分支管的进水端分别连接于各个所述第二储水箱，所述分支管的出水端汇聚在一起并与所述主管的进水端相连接，所述加热器设置在所述主管上。
5.如权利要求1所述的光伏光热发电供热系统，其中，所述第二储水箱和第三储水箱的外部均设置有保温隔热层。
6.如权利要求1所述的光伏光热发电供热系统，其中，所述控制器实时检测所述第三温度传感器测量的水温是否大于预设的水温阈值；否，则控制加热丝开启对所述第三储水箱内的水进行加热，直至所述第三温度传感器测量的水温大于预设的水温阈值；是，则控制所述加热丝关闭。
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