CN111006401A - 多器件并联型太阳能电热联产系统 - Google Patents

多器件并联型太阳能电热联产系统 Download PDF

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Abstract

一种多器件并联型太阳能电热联产系统，包括：太阳能光伏光热组件和太阳能集热器、换热水箱、换热器和流量调节阀，其中：太阳能光伏光热组件和太阳能集热器分别独立安装且各自组件出口水通过管道汇合并与换热水箱相连，流量调节阀设置于各自组件出口，设置于换热水箱内的换热器一端输入低温或常温城市用水，另一端输出热水供给用户使用。本发明通过将太阳能光伏光热组件与集热器进行并行连接同时电和高温热的联产。

Description

多器件并联型太阳能电热联产系统
技术领域
本发明涉及的是一种太阳能利用领域的技术，具体是一种多器件并联型太阳能电热联产系统。
背景技术
现有单个光伏组件对太阳能利用效率较低；太阳能集热器只能产热而不能发电；太阳能光伏光热组件虽然能够同时发电和产热，但是输出热水温度较低，尤其是在光照较弱的阴雨天及冬天必须借助辅助能源进行加热。此外，将太阳能光伏光热组件和太阳能集热器相串联的电热联产系统，向用户输出电能的同时可输出高温热，但经过太阳能光伏光热组件预热的换热流体温度较高，进入太阳能集热器再热时入口水温的升高导致太阳能集热器热效率降低，导致串联型复合系统对光能的综合利用率偏低。同时，串联型太阳能电热联产系统无法调节热量输出温度，在应用上显得不灵活。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种多器件并联型太阳能电热联产系统，通过太阳能光伏光热组件和集热器相并联的连接方式，实现电和高温热的联产。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：太阳能光伏光热组件和太阳能集热器、换热水箱、换热器和流量调节阀，其中：太阳能光伏光热组件和太阳能集热器分别独立安装且各自组件出口水通过管道汇合并与换热水箱相连，流量调节阀设置于各自组件出口，设置于换热水箱内的换热器一端输入低温或常温城市用水，另一端输出热水供给用户使用。
技术效果
与现有技术相比，本发明可以实现太阳能的综合利用，保证发电的同时还可产生并收集高温热；此外，在光照不足的冬天或阴雨天，太阳能光伏光热组件输出的水温可通过与太阳能集热器加热输出的热水相混合实现出口水温的提高；由此产生的显著技术效果进一步包括：通过太阳能光伏光热组件和太阳能集热器相并联的连接方式，解决了单独的光伏组件不能产热、单独的太阳能集热器不能发电、传统的太阳能光伏光热组件无法产生高温热和串联式高温热-电联产系统对光能利用率不高的缺点，进一步实现了高温热和电能的联产；而且，通过合理分配太阳能光伏光热组件和太阳能集热器的集热面积，可以对该高温热-电联产系统的电热输出配比根据用户侧需求进行调控；通过流量调节阀对太阳能光伏光热组件和太阳能集热器的流体出口流量进行的调节，可使进入水箱的换热流体达到不同温度，从而满足众多各种不同场合对热流体不同的温度需求。因此，针对不同用户的不同需求，本装置通过合理配置，均可灵活适用。此外，该联产装置结构较为简单，易于安装，后期运行维护都较为方便；而且，该联产装置能够同时向用户供以一定的热量和高温热能，减少了对传统化石能源的依赖，一定程度上缓解电网峰值负荷，因此可广泛应用于各种场合并成为引领市场发展的主要技术。
附图说明
图1为本发明所涉及的一体化装置结构示意图；
图2为本发明所涉及的太阳能光伏光热组件剖面图；
图3为本发明所涉及的太阳能集热器剖面图。
具体实施方式
如图1所示，为本实施例涉及一种多器件并联型太阳能电热联产系统，包括：太阳能光伏光热组件1和太阳能集热器2、换热水箱3、换热器4和流量调节阀5，其中：太阳能光伏光热组件1和太阳能集热器2分别独立安装且各自组件出口水通过管道汇合并与换热水箱3相连，流量调节阀5设置于各自组件出口，设置于换热水箱3内的换热器4一端输入低温或常温城市用水，另一端输出热水供给用户使用。
本实施例中的换热水箱3容量为50L。
所述的流量调节阀5用于控制太阳能光伏光热组件和太阳能集热器的出口水流量，不同温度的出口水以不同流量进行混合后进入水箱，并根据所需温度分配出口水流量，从而满足用户侧对热水温度的不同需求。
所述的太阳能光伏光热组件1包括：设置于顶部的玻璃覆层106、光伏组件107、吸收层108、多根并排设置的换热管道109、管道内的换热流体110和保温材料111，其中：玻璃覆层106和光伏组件107之间以及光伏组件107和吸收层108之间的设有通风空气夹层。
所述的太阳能集热器2包括：玻璃覆层206、吸收层208、换热管道209、换热流体210和保温材料211，其中：玻璃覆层206与吸收层208间设有通风空气夹层，用于绝热保温的保温材料211包裹于换热管道209周围以减少系统与外界环境间的对流及与天空间的辐射热损失，提高系统热性能，保证系统输出较高温度的换热流体。
所述的玻璃覆层优选采用具有高透光率的石英玻璃或硼硅酸盐玻璃，其厚度优选为4mm。
所述的通风空气夹层的宽度为25mm。
所述的换热管道为10根一组且彼此平行排列，每根换热子管选用导热效果较好的铜质管道，外径为10mm，管道截面优选采用圆形、方形、三角形等多种有利于强化换热的形状，以减少因管道而造成的热量损失。
所述的换热流体为水、导热油等导热性能良好的导热流体。
所述的保温材料的厚度为35mm，可选用硅酸盐保温材料、玻璃棉、气凝胶粘等保温性能良好的保温材料。
所述的光伏组件107包括：前板玻璃、太阳电池和背板，其中：前板玻璃与玻璃覆层6之间设置有空气夹层，背板紧贴于吸收层8上方；太阳电池采用的是温度系数为0.0038的多晶硅太阳电池，降低管道内换热流体温度升高对光伏组件发电性能的负面影响。
所述的吸收层108紧贴附于光伏组件107的背板下方且厚度为0.3mm。
所述的光伏组件107在标准状况下发电效率17.8％、温度系数0.0038。
本装置工作流程如下：在太阳能光伏光热组件1中，白天有光照时，玻璃覆层6吸收极少量光照，其余大部分被光伏组件7吸收。被光伏组件8吸收的光照中少部分被转化成电能而其余大部分通过吸收层8被换热流体10吸收进而转化为热能输出，换热流体10温度得以部分升高。在太阳能集热器2中，太阳光通过系统上方的玻璃覆层6达到吸收层8并被其吸收，吸收后的光能大部分被太阳能集热器2中的换热流体10吸收从而温度明显升高。经过太阳能光伏光热组件1和太阳能集热器2预热后的换热流体10经过管道汇合后流入换热水箱3，与换热器4中的冷水进行换热，流量调节阀5可以分别调节太阳能光伏光热组件1和太阳能集热器2的出口水流量，不同温度的出口水以不同流量混合可达到不同的热水温度。换热器4中的冷水吸收热量后变成热水输出以供给用户使用，而换热水箱中的换热流体经过冷却，温度部分降低。太阳能光伏光热组件1产生的绿色电量可直接就地使用，减少运输过程损耗，降低电网负荷。在某些光照较强的时候，光伏组件7发电量较多，即满足建筑自发自用的同时还可余电上网，降低用户电费开支且增加用户经济收益，进一步缩短系统回收期。
本装置中太阳能光伏光热组件1和太阳能集热器2通过并联的方式，克服了单独的光伏组件无法产热、太阳能集热器不能发电、太阳能光伏光热组件无法产生高温热和串联式高温热-电联产系统光能利用率不高的缺陷，在发电的同时产生并收集高温热，通过调节太阳能光伏光热组件和太阳能集热器集热面积的不同配比及各自流量调节阀的不同开合度，可进一步实现对换热流体出口温度的灵活调节以满足用户侧的不同需求，尤其是在光照不足的冬天或阴雨天，预热混合后的换热流体温度较单独的太阳能光伏光热组件温度更高，可保证光伏组件发电的同时还可减少辅助能源如电能的消耗。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (8)

1.一种多器件并联型太阳能电热联产系统，其特征在于，包括：太阳能光伏光热组件和太阳能集热器、换热水箱、换热器和流量调节阀，其中：太阳能光伏光热组件和太阳能集热器分别独立安装且各自组件出口水通过管道汇合并与换热水箱相连，流量调节阀设置于各自组件出口，设置于换热水箱内的换热器一端输入低温或常温城市用水，另一端输出热水供给用户使用。
2.根据权利要求1所述的多器件并联型太阳能电热联产系统，其特征是，所述的太阳能光伏光热组件包括：设置于顶部的玻璃覆层、光伏组件、吸收层、多根并排设置的换热管道、管道内的换热流体和保温材料，其中：玻璃覆层和光伏组件之间以及光伏组件和吸收层之间的设有通风空气夹层。
3.根据权利要求1所述的多器件并联型太阳能电热联产系统，其特征是，所述的太阳能集热器包括：玻璃覆层、吸收层、换热管道、换热流体和保温材料，其中：玻璃覆层与吸收层间设有通风空气夹层，用于绝热保温的保温材料包裹于换热管道周围以减少系统与外界环境间的对流及与天空间的辐射热损失，提高系统热性能，保证系统输出较高温度的换热流体。
4.根据权利要求2或3所述的多器件并联型太阳能电热联产系统，其特征是，所述的玻璃覆层采用具有高透光率的石英玻璃或硼硅酸盐玻璃。
5.根据权利要求2或3所述的多器件并联型太阳能电热联产系统，其特征是，所述的换热管道为10根一组且彼此平行排列，每根换热子管为铜质管道。
6.根据权利要求2或3所述的多器件并联型太阳能电热联产系统，其特征是，所述的保温材料为硅酸盐保温材料、玻璃棉、气凝胶粘。
7.根据权利要求2所述的多器件并联型太阳能电热联产系统，其特征是，所述的光伏组件包括：前板玻璃、太阳电池和背板，其中：前板玻璃与玻璃覆层之间设置有空气夹层，背板紧贴于吸收层上方；太阳电池采用的是温度系数为.的多晶硅太阳电池，降低管道内换热流体温度升高对光伏组件发电性能的负面影响。
8.根据权利要求7所述的多器件并联型太阳能电热联产系统，其特征是，所述的吸收层紧贴附于光伏组件的背板下方且厚度为0.3mm。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112542852A (zh) * 2020-11-27 2021-03-23 浙江大学 一种适用于偏远地区的热电供储一体化装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105552152A (zh) * 2016-02-29 2016-05-04 珠海格力电器股份有限公司 光伏组件、光伏光热一体化组件及其制造方法
CN106486563A (zh) * 2016-12-02 2017-03-08 西南交通大学 一种基于相变热管理的光伏光热集热器
CN107990567A (zh) * 2017-12-21 2018-05-04 天津英利新能源有限公司 一种太阳能发电集热系统及其控制方法
CN207350825U (zh) * 2017-06-15 2018-05-11 天津市金润天太阳能科技有限公司 具有呼吸系统的平板集热器
CN208475672U (zh) * 2018-07-11 2019-02-05 河北道荣新能源科技有限公司 一种集合太阳集热器和光伏发电的供热系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105552152A (zh) * 2016-02-29 2016-05-04 珠海格力电器股份有限公司 光伏组件、光伏光热一体化组件及其制造方法
CN106486563A (zh) * 2016-12-02 2017-03-08 西南交通大学 一种基于相变热管理的光伏光热集热器
CN207350825U (zh) * 2017-06-15 2018-05-11 天津市金润天太阳能科技有限公司 具有呼吸系统的平板集热器
CN107990567A (zh) * 2017-12-21 2018-05-04 天津英利新能源有限公司 一种太阳能发电集热系统及其控制方法
CN208475672U (zh) * 2018-07-11 2019-02-05 河北道荣新能源科技有限公司 一种集合太阳集热器和光伏发电的供热系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112542852A (zh) * 2020-11-27 2021-03-23 浙江大学 一种适用于偏远地区的热电供储一体化装置
CN112542852B (zh) * 2020-11-27 2024-04-02 浙江大学 一种适用于偏远地区的热电供储一体化装置

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