CN113983706A - 一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台,包括光伏发电系统、电储能器、热储能器、光热集热系统和通讯系统,光伏发电系统包括依次连接的光伏组件、光伏逆变器、汇流器和储能逆变器;电储能器连接储能逆变器;热储能器设置了热水出口、液冷介质进口、液冷介质出口和冷水进口;光热集热系统包括集热器和循环管路,循环管路中间的一段设置于热储能器中,循环管路的一端连接集热器的输入;循环管路的另一端连接集热器的输出;通讯系统包括采集器和工控机,采集器采集传感器信息,工控机控制各个系统中的组件。与现有技术相比,本发明具有适用性强、应用场景广等优点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能热电综合应用和储能领域,尤其是涉及一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台。
背景技术
太阳能以清洁、普遍、可再生的优点,逐渐成为开发的重要资源。目前已开展分布式光伏电站的建设,依托各种建筑合理利用太阳能资源,光热组件和光伏组件是应用太阳能资源的太阳能领域组件,为了保证太阳能资源的合理利用,对于光热组件和光伏组件的性能进行测试十分重要。
但目前对光伏光热组件的性能测试存在测试条件单一、未集成系统和规模化、循环测试时间较短等测试问题,严重影响了测试结果。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台,包括光伏发电系统、电储能器、热储能器、光热集热系统和通讯系统,其中:
所述光伏发电系统包括依次连接的光伏组件、光伏逆变器、汇流器和储能逆变器,所述光伏发电系统还包括负载,所述汇流器连接负载;
所述电储能器连接所述储能逆变器;
所述热储能器设置了热水出口、液冷介质进口、液冷介质出口和冷水进口,所述热水出口、液冷介质进口、液冷介质出口、冷水进口和热储能器内部均设置有温度传感器;
所述光热集热系统包括集热器和循环管路,所述循环管路输送液冷介质,所述循环管路中间的一段设置于热储能器中,所述循环管路的一端设置了循环泵和膨胀定压罐,循环管路的另一端设置了排气阀和温度传感器,所述循环管路的两端与集热器连接;
所述通讯系统包括采集器和工控机,所述采集器采集平台中温度传感器的信息,所述工控机根据采集器中的信息,控制各个系统中的组件。
进一步地,所述集热器包括第一集热器和第二集热器,所述第一集热器包括内部循环管路并联设置的电池板,所述第一集热器连接一个循环管路,所述第二集热器包括内部循环管路串联设置的电池板,所述第二集热器连接另一个循环管路。
进一步地,所述光伏组件包括第一光伏组件、第二光伏组件和第三光伏组件,所述第一光伏组件、第二光伏组件和第三光伏组件均为多块串联连接的电池板;所述第一光伏组件、第二光伏组件和第三光伏组件各连接一个光伏逆变器;
所述集热器包括第一集热器和第二集热器,所述第一集热器包括内部循环管路并联设置的电池板,所述第一集热器连接一个循环管路,所述第二集热器包括内部循环管路串联设置的电池板,所述第二集热器连接另一个循环管路;
所述第一集热器和第一光伏组件集成在第一组合板上;所述第二集热器和第二光伏组件集成在第二组合板上。
进一步地,所述采集器采集到循环管路上温度传感器和热储能器内部温度传感器的温度差,所述工控机根据该温度差控制所述循环泵运行,当温度数据大于设定温度阈值时,所述工控机开启循环泵开始集热;当温度数据小于设定温度阈值时,所述工控机关闭循环泵停止集热。
进一步地,所述电储能器为安装电池管理系统的磷酸铁锂电池。
进一步地,所述热储能器内的循环管路呈螺旋状。
进一步地,所述负载还连接了外接电源,所述外接电源对负载补充供电。
进一步地,所述采集器还包括气象站,所述气象站包括太阳辐照传感器、大气温度传感器和大气湿度传感器。
进一步地,所述液冷介质出口处设置有流量计,所述采集器采集流量计的流量信息。
进一步地,所述工控机连接光伏逆变器和储能逆变器,获取电流、功率和电压信息。与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、本发明在同一平台中设置了光伏发电系统、光伏集热系统、电储能器和热储能器,向光热集热系统中的循环管路注入液冷介质后,向蓄热水箱中注入生活用水,并保持通讯系统开启采集数据模式,接着开启光伏发电系统工作模式,开启工控机控制循环泵开始集热,可通过通讯系统反馈性能。本发明同时具备电能和热能应用场景,且在各系统部件中设置有各类传感器,更贴合实际工程运用,适用性强。
2、本发明同时设置了循环管路串联设置的集热器和循环管路并联设置的集热器,并同时连接光伏组件,且设置了单独的光伏组件,可对不同管路的连接方式进行测试对比,应用场景覆盖较广,且提高了系统的集成性。
3、本发明还设置了流量计、气象站,可对不同流量、不同大气条件下的性能进行测试,测试范围广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的结构框图示意图。
附图标记:1-光伏发电系统,11-光伏组件,111-第一光伏组件,112-第二光伏组件,113-第三光伏组件,12-光伏逆变器,13-汇流器,14-储能逆变器,15-负载,2-电储能器,3-热储能器,31-热水出口,32-液冷介质进口,33-液冷介质出口,34-冷水进口,35-温度传感器,4-光热集热系统,41-集热器,411-第一集热器,412-第二集热器,42-循环管路,5-通讯系统,51-采集器,52-工控机,100-第一组合板,200-第二组合板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例提供了一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台,如图1所示,包括光伏发电系统1、电储能器2、热储能器3、光热集热系统4和通讯系统5。
其中,光伏发电系统1包括光伏组件11、光伏逆变器12、汇流器13、储能逆变器14和负载15,其中,光伏组件11包括第一光伏组件111、第二光伏组件112和第三光伏组件113。第一光伏组件111,第二光伏组件112和第三光伏组件113均为5块串联连接的电池板,这三种光伏组件分别连接一个光伏逆变器12,三个光伏逆变器12连接汇流器13,汇流器13与通过电储能器2控制的储能逆变器14连接,其中电储能器2为储能电池,安装有电池管理系统,电池管理系统可以采集电池电压和温度数据,电池优选为磷酸铁锂电池、退役动力电池或三元锂电池,可以对这三种电池的性能分别进行测试。汇流器13还与负载15连接,其中负载15与储能逆变器14还连接了市电作为外接电源,市电提供补充供电的功能。光伏发电系统1的工作模式如下:
1若负载消耗功率小于光伏组件的输出功率,则光伏组件向负载供电的同时多余电量向储能电池充电;
2若负载消耗功率大于光伏组件输出功率,则光伏组件向负载供电的同时储能电池和市电依次辅助向负载供电;
光热集热系统4包括集热器41和循环管路42,其中集热器41包括第一集热器411和第二集热器412,第一集热器411包括内部循环管路42并联设置的电池板,第一集热器411连接一个循环管路42,第二集热器412包括内部循环管路42串联设置的电池板,第二集热器412连接另一个循环管路42,值得说明的是,第一集热器411和第一光伏组件111集成在第一组合板100上,第二集热器412和第二光伏组件112集成在第二组合板200上,这样可以提高系统的集成性。单独设置第三光伏组件13的目的是与第一组合板100以及第二组合板200的光伏发电性能进行对比。且在第一组合板100和第二组合板200上设置了贴片式温度传感器,便于测量温度。循环管路42的中间段设置在热储能器3中,呈螺旋状。循环管路42的一端连接集热器的输入端,这一端设置了循环泵和膨胀定压罐;循环管路42的另一端连接集热器的输出,在这一端上设置有排气阀和PT1000温度传感器35;其中,排气阀在循环管路42输送水之前需要打开放气,避免管路中存在的空气热胀冷缩对管路造成损坏;膨胀定压罐用于控制循环管路42的压强,循环泵用于控制集热的开启或关闭。
热储能器3为蓄热水箱,蓄热水箱用于供应生活用水,其上设置了带有PT1000温度传感器35的热水出口31、液冷介质进口32、液冷介质出口33和冷水进口34,本实施例中液冷介质优选为水,环保且成本低。液冷介质进口32与液冷介质出口33均与循环管路42连接,即通过循环管路42向蓄热水箱输送液冷介质,且因为循环管路42在蓄热水箱中呈螺旋状,可保证充分换热,且循环管路42上设置有电磁流量计,采集器51可获取电磁流量计的流量信息。可通过改变液冷介质量,测试不同流量下的电热效率。且蓄热水箱中同样设置了PT1000温度传感器35,实时监测蓄热水箱的温度。
通讯系统5包括采集器51和工控机52,采集器51采用西门子PLC采集模块,采集所有传感器的信息,工控机52根据采集器51中的信息,对系统中的部分组件进行控制,比如循环泵,具体控制步骤如下:
采集器51采集到循环管路42连接集热器输出的一端上的PT1000温度传感器35和蓄能水箱内部PT1000温度传感器35的温度差,工控机52根据该温度差进行判断:当温度差大于设定温度阈值时,工控机52开启循环泵,开始集热;当温度差小于设定温度阈值时,工控机52关闭循环泵,停止集热。
其中,采集器51还包括气象站,气象站可以采集太阳辐照度、大气温度和相对湿度。
其中,工控机52还连接光伏逆变器12和储能逆变器14,获取电流、功率和电压信息。
本实施例提供的一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台的工作流程如下:
首先,向光热集热系统4中的循环管路42注入液冷介质,向蓄热水箱中注入生活用水。并保持通讯系统5开启,设置时间步长,每隔一段时间采集一次数据。
接着开启光伏发电系统1工作模式,开启工控机52控制循环泵开始集热。
最后持续采集数据,改变变量以完成储能系统的性能测试。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台,其特征在于,包括光伏发电系统(1)、电储能器(2)、热储能器(3)、光热集热系统(4)和通讯系统(5),其中:
所述光伏发电系统(1)包括依次连接的光伏组件(11)、光伏逆变器(12)、汇流器(13)和储能逆变器(14),所述光伏发电系统(1)还包括负载(15),所述汇流器(13)连接负载(15);
所述电储能器(2)连接所述储能逆变器(14);
所述热储能器(3)设置了热水出口(31)、液冷介质进口(32)、液冷介质出口(33)和冷水进口(34),所述热水出口(31)、液冷介质进口(32)、液冷介质出口(33)、冷水进口(34)和热储能器(3)内部均设置有温度传感器(35);
所述光热集热系统(4)包括集热器(41)和循环管路(42),所述循环管路(42)输送液冷介质,所述循环管路(42)中间的一段设置于热储能器(3)中,所述循环管路(42)的一端设置了循环泵和膨胀定压罐,循环管路(42)的另一端设置了排气阀和温度传感器(35),所述循环管路(42)的两端与集热器(41)连接;
所述通讯系统(5)包括采集器(51)和工控机(52),所述采集器(51)采集平台中温度传感器(35)的信息,所述工控机(52)根据采集器(51)中的信息,控制各个系统中的组件。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台,其特征在于,所述集热器(41)包括第一集热器(411)和第二集热器(412),所述第一集热器(411)包括内部循环管路(42)并联设置的电池板,所述第一集热器(411)连接一个循环管路(42),所述第二集热器(412)包括内部循环管路(42)串联设置的电池板,所述第二集热器(412)连接另一个循环管路(42)。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台,其特征在于,所述光伏组件(11)包括第一光伏组件(111)、第二光伏组件(112)和第三光伏组件(113),所述第一光伏组件(111)、第二光伏组件(112)和第三光伏组件(113)均为多块串联连接的电池板;所述第一光伏组件(111)、第二光伏组件(112)和第三光伏组件(113)各连接一个光伏逆变器(12);
所述集热器(41)包括第一集热器(411)和第二集热器(412),所述第一集热器(411)包括内部循环管路(42)并联设置的电池板,所述第一集热器(411)连接一个循环管路(42),所述第二集热器(412)包括内部循环管路(42)串联设置的电池板,所述第二集热器(412)连接另一个循环管路(42);
所述第一集热器(411)和第一光伏组件(111)集成在第一组合板(100)上;所述第二集热器(412)和第二光伏组件(112)集成在第二组合板(200)上。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台,其特征在于,所述采集器(51)采集到循环管路(42)上温度传感器(35)和热储能器(3)内部温度传感器(35)的温度差,所述工控机(52)根据该温度差控制所述循环泵运行,当温度数据大于设定温度阈值时,所述工控机(52)开启循环泵开始集热;当温度数据小于设定温度阈值时,所述工控机(52)关闭循环泵停止集热。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台,其特征在于,所述电储能器(2)为安装电池管理系统的磷酸铁锂电池。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台,其特征在于,所述热储能器(3)内的循环管路(42)呈螺旋状。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台,其特征在于,所述负载(15)还连接了外接电源,所述外接电源对负载(15)补充供电。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台,其特征在于,所述采集器(51)还包括气象站,所述气象站包括太阳辐照传感器、大气温度传感器和大气湿度传感器。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台,其特征在于,所述液冷介质出口(33)处设置有流量计,所述采集器采集流量计的流量信息。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏光热储能系统性能测试平台,其特征在于,所述工控机连接光伏逆变器和储能逆变器,获取电流、功率和电压信息。
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