CN114094936A - 太阳能储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能储能系统，包括：太阳能电池板、热泵单元、储能单元、半导体温差发电单元、交直流转换单元和智能控制单元。该储能系统能够将白天太阳能电池板或太阳能储热板的能量储存在储能单元中；夜晚将其通过冷量或热量输出到半导体温差发电单元，通过半导体温差发电单元进行发电，发电过程中基本无机械运转部件，发电过程安全、无噪音，从根本上克服了传统电储能模式的起火爆炸的危险。
Description
技术领域
发明涉及一种储能系统，具体涉及一种太阳能储能系统。
背景技术
近期，国家提出“3060”战略，国内太阳能产业闻风而动，纷纷加大产业布局；但受制于太阳能本身的特点，发电的时间只能集中在白天，夜晚时用电需求得不到保证，故太阳能发电必须匹配相应的储能电站才能保证以太阳能供电的区域的全天候用电需求。
目前储能电站的形式有锂电池储能、抽水蓄能、飞轮储能、压缩空气储能等模式，但上述储能模式均存在一定的缺陷：
其中，主流的锂电池储能虽然有能量密度高，占地面积小等优点，但锂电池的安全性得不到根本解决，出现火灾、爆炸易造成严重的人员伤亡和财产损失。同时，出现火灾时难以采取有效的手段扑灭，只能采取大量喷水降温的方式直至完全熄灭，然而电池遇水后可能会造成严重短路带来二次爆炸的风险，故在城市核心区和人员密集区存在很大的安全隐患，而此区域又是电力消耗较大的区域，这两方面因素导致锂电池储能系统虽为现阶段最有潜力的储能模式，但是痛点依然不用忽视。
抽水蓄能模式也有着悠久的历史，在电网调峰方面广泛应用，技术简单、成熟，但对地形、地貌、水源等有着较高的要求，难以大规模推广。
飞轮储能模式，具有电能转化率高，安全性高，寿命长等优点，但飞轮储能系统对材料、轴承要求较高，整体能量密度不高，在不进行充放电的情况下，电量损失每小时高达10％，数小时后电量将自行耗尽，故适用于电网调频等应用。
压缩空气储能模式是将压缩空气压进报废矿井、沉降在海底的储气罐、山洞、过期油气井等，在需要放电时将压缩空气放出推动发电机发电，但此模式对场地要求过于苛刻，无法大规模推广。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种太阳能储能系统，能量储量大且安全性高。
本发明的技术方案为：一种太阳能储能系统，包括：太阳能电池板、热泵单元、储能单元、半导体温差发电单元、交直流转换单元和智能控制单元；
所述太阳能电池板通过逆变器与所述热泵单元相连，用于驱动热泵单元；
所述热泵单元与储能单元相连，将电能转换为热能或冷能存储在所述储能单元中；
当所述储能单元储热时，所述储能单元与半导体温差发电单元的热端相连；当所述储能单元输出储冷时，所述储能单元与半导体温差发电单元的冷端相连；
所述半导体温差发电单元的输出端通过交直流转换单元后为用户或电网供电；
所述智能控制单元用于控制所述热泵机组的启闭、控制所述储能单元向所述半导体温差发电单元的能量输出量、控制所述半导体温差发电单元的发电量。
作为本发明的一种优选方式，所述储能单元内设置有温度传感器；所述智能控制单元依据设置在所述储能单元中的温度传感器实时监测所述储能单元的储能量，当所述储能单元的储能量达到设定储能阈值时；所述智能控制单元关闭热泵单元，停止储能。
作为本发明的一种优选方式，所述热泵单元为单个热泵或两个以上热泵串联/并联组成的热泵机组。
此外，本发明提供另一种结构形式的太阳能储能系统，包括：太阳能储热板、储能单元、半导体温差发电单元、交直流转换单元和智能控制单元；
所述太阳能储热板直接与储能单元相连，将输出热量储存于储能单元内；
所述储能单元与所述半导体温差发电单元的热端相连；
所述半导体温差发电单元的输出端通过交直流转换单元后为用户或电网供电；
所述智能控制单元控制所述储能单元向所述半导体温差发电单元的能量输出量以及控制所述半导体温差发电单元的发电量。
作为本发明的一种优选方式，还包括冷/热量二次利用单元；所述冷/热量二次利用单元和所述储能单元分别设置在半导体温差发电单元的两相对端；所述冷/热量二次利用单元管路与用户端相连，参与发电后的冷/热量通过所述冷/热量二次利用单元对用户进行供暖或制冷；通过所述智能控制单元控制所述半导体温差发电单元对冷/热量二次利用单元能量输出量。
作为本发明的一种优选方式，所述半导体温差发电单元的热端和冷端均设置有温度传感器；
所述半导体温差发电单元发电期间，所述智能控制单元依据设置在半导体温差发电单元热端和冷端的温度传感器的监测数据实时监控其热端和冷端的温差，以进行温差控制，保证所述半导体温差发电单元热端和冷端的温差在设定温度范围内。
有益效果：
(1)本发明的储能系统能够将白天太阳能电池板或太阳能储热板的多余能量储存在储能单元中；夜晚将其通过冷量或热量输出到半导体温差发电单元，通过半导体温差发电单元的冷热交换进行发电，能够有效解决光伏发电夜间供电难的问题；且发电过程中基本无机械运转部件，无噪音污染、安全可靠，从根本上克服了传统电储能模式的起火爆炸的危险。
(2)本发明的储能系统利用热泵机1:4的高能效比，通过热泵机组对太阳能电池板的能量进行能量放大，将输入电量四倍的能量储存起来，起到了放大能量的作用，因此能量储量大。
(3)储存的热量或冷量在参与半导体温差发电单元的发电后，剩余部分进行二次供暖或供冷，大大提高了能量使用效率，起到了节能减排的效果。
附图说明
图1为本发明的储能系统的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种太阳能-热泵-温差储能系统，能够将白天太阳能电池板的能量通过热泵机组放大后储存在储能单元中，能量储量大且安全性高。
如图1所示，该储能系统包括：太阳能电池板、热泵单元、储能单元、半导体温差发电单元、交直流转换单元和智能控制单元。
热泵单元为单个热泵或两个以上热泵串联/并联组成的热泵机组；储能单元可以为储能罐或其它储能结构；储能单元以及半导体温差发电单元的热端和冷端均设置有用于对对应位置进行温度实时监控的温度传感器，所有温度传感器监测的数据实时发送给智能控制单元；智能控制单元用于实现整个储能过程的全流程控制，包括对热泵单元的控制以及依据接收到的温度传感器的数据对储能单元和半导体温差发电单元的控制；具体包括对热泵机组启闭的控制、对储能单元向半导体温差发电单元能量输出量的控制、对半导体温差发电单元发电量的控制。
太阳能电池板通过逆变器与热泵单元相连，用于驱动热泵单元；热泵单元与储能单元相连，储能单元与半导体温差发电单元相连；半导体温差发电单元输出端通过交直流转换单元后为用户或电网供电。
该储能系统的运行原理为：
白天当太阳能电池板的发电量大于所接用户用电量时，智能控制单元启动热泵单元，由此太阳能电池板所发多余电量通过逆变器进行交直流变换以及变压稳压后驱动热泵单元，热泵单元将电能转换为热能或冷能存储在储能单元中；热泵具有1:4的高能效比，通过热泵单元能够对太阳能电池板的能量进行能量放大，从而将输入电量四倍的能量储存起来。
储能期间，智能控制单元依据设置在储能单元中的温度传感器实时监测储能单元的储能量，当储能单元的储能量达到设定储能阈值时(储热时，储能单元内的温度达到设定最高温度；储冷时，储能单元内的温度达到设定最低温度)；智能控制单元关闭热泵机组，停止储能。
待夜间或用电高峰时，智能控制单元控制储能单元输出能量(热量或冷量)至半导体温差发电单元进行温差发电，智能控制单元依据所需发电量的要求控制储能单元的能量输出量；半导体温差发电单元所发电量通过交直流转换单元转换为用户或电网所需用电类型。
半导体温差发电单元发电期间，智能控制单元依据设置在半导体温差发电单元热端和冷端的温度传感器的监测数据实时监控其热端和冷端的温差，以便进行温差控制，保证半导体温差发电单元的工作效率；具体为：
当储能单元输出热能时，储能单元与半导体温差发电单元的热端相连；智能控制单元依据设置在半导体温差发电单元冷端的温度传感器的监测数据实时监控其冷端的温度，当半导体温差发电单元冷端温度超过设定温度范围时，对半导体温差发电单元冷端进行散热处理，保证其热端和冷端温差。
当储能单元输出冷能时，储能单元与半导体温差发电单元的冷端相连；智能控制单元依据设置在半导体温差发电单元热端的温度传感器的监测数据实时监控其热端的温度，当半导体温差发电单元热端温度超过设定温度范围时，对半导体温差发电单元热端进行加热处理，保证其热端和冷端温差。
实施例2：
与上述实施例1的区别在于，本实施例中将太阳能电池板更换为太阳能储热板，由此，无需设置热泵单元，太阳能储热板直接与储能单元相连，将输出热量储存于储能单元内。
本例中，储能单元仅能储热；由此，储能单元与半导体温差发电单元热端相连；半导体温差发电单元输出端通过交直流转换单元后为用户或电网供电。半导体温差发电单元的热端和冷端均设置有用于对对应位置进行温度实时监控的温度传感器，所有温度传感器监测的数据实时发送给智能控制单元；智能控制单元用于实现整个储能过程的全流程控制，包括对储能单元向半导体温差发电单元能量输出量的控制，以及依据设置在半导体温差发电单元热端和冷端的温度传感器的监测数对半导体温差发电单元热端和冷端温差的控制。
实施例3：
在上述实施例1和实施例2的基础上，为实现半导体温差发电单元发电后冷/热量的二次利用，进一步设置了冷/热量二次利用单元；冷/热量二次利用单元和储能单元分别设置在半导体温差发电单元的两相对端，即当储能单元与半导体温差发电单元的热端相连时，冷/热量二次利用单元与半导体温差发电单元的冷端相连；当储能单元与半导体温差发电单元的冷端相连时，冷/热量二次利用单元与半导体温差发电单元的热端相连；冷/热量二次利用单元管路与用户端相连，参与发电后的冷/热量通过冷/热量二次利用单元对用户进行供暖或制冷。
此时智能控制单元还用于控制半导体温差发电单元对冷/热量二次利用单元能量输出量。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.太阳能储能系统，其特征在于，包括：太阳能电池板、热泵单元、储能单元、半导体温差发电单元、交直流转换单元和智能控制单元；
所述太阳能电池板通过逆变器与所述热泵单元相连，用于驱动热泵单元；
所述热泵单元与储能单元相连，将电能转换为热能或冷能存储在所述储能单元中；
当所述储能单元储热时，所述储能单元与半导体温差发电单元的热端相连；当所述储能单元输出储冷时，所述储能单元与半导体温差发电单元的冷端相连；
所述半导体温差发电单元的输出端通过交直流转换单元后为用户或电网供电；
所述智能控制单元用于控制所述热泵机组的启闭、控制所述储能单元向所述半导体温差发电单元的能量输出量、控制所述半导体温差发电单元的发电量。
2.如权利要求1所述的太阳能储能系统，其特征在于，所述储能单元内设置有温度传感器；所述智能控制单元依据设置在所述储能单元中的温度传感器实时监测所述储能单元的储能量，当所述储能单元的储能量达到设定储能阈值时；所述智能控制单元关闭热泵单元，停止储能。
3.如权利要求1所述的太阳能储能系统，其特征在于，所述热泵单元为单个热泵或两个以上热泵串联/并联组成的热泵机组。
4.太阳能储能系统，其特征在于，包括：太阳能储热板、储能单元、半导体温差发电单元、交直流转换单元和智能控制单元；
所述太阳能储热板直接与储能单元相连，将输出热量储存于储能单元内；
所述储能单元与所述半导体温差发电单元的热端相连；
所述半导体温差发电单元的输出端通过交直流转换单元后为用户或电网供电；
所述智能控制单元控制所述储能单元向所述半导体温差发电单元的能量输出量以及控制所述半导体温差发电单元的发电量。
5.如权利要求1或4所述的太阳能储能系统，其特征在于，还包括冷/热量二次利用单元；所述冷/热量二次利用单元和所述储能单元分别设置在半导体温差发电单元的两相对端；所述冷/热量二次利用单元管路与用户端相连，参与发电后的冷/热量通过所述冷/热量二次利用单元对用户进行供暖或制冷；通过所述智能控制单元控制所述半导体温差发电单元对冷/热量二次利用单元能量输出量。
6.如权利要求1或4所述的太阳能储能系统，其特征在于，所述半导体温差发电单元的热端和冷端均设置有温度传感器；
所述半导体温差发电单元发电期间，所述智能控制单元依据设置在半导体温差发电单元热端和冷端的温度传感器的监测数据实时监控其热端和冷端的温差，以进行温差控制，保证所述半导体温差发电单元热端和冷端的温差在设定温度范围内。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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