CN116045530B - 一种基于热电联供的光伏光热平衡调控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能技术领域，具体涉及一种基于热电联供的光伏光热平衡调控系统，包括光伏模块、分配模块、储能模块、光热模块和保温水箱。保温水箱设有电加热模块。光热模块用于对保温水箱中的水进行加热。光伏模块与分配模块电性连接，分配模块用于根据光热模块对保温水箱中的水的加热情况来从光伏模块发出的电中调配一部分至储能模块，以使储能模块能够在光热模块加热结束后向电加热模块供能，使电加热模块能够将保温水箱中的水加热至预设温度。其能够同时提供热量和电力，弥补传统太阳能供热的不足，大大提高了供热的稳定性和太阳能的综合利用效率；非常适合监测站使用。
Description
技术领域
本发明涉及热电联供技术领域，具体而言，涉及一种基于热电联供的光伏光热平衡调控系统。
背景技术
热电联供技术有效地解决了传统能量供应的诸多弊端，基于太阳能的热电联供技术更是大大提高了对太阳能的利用率，相比于传统发电和发热手段而言对资源的利用率明显提高，并且更适合在高原、边关等环境恶劣的地区使用。目前，传统的热电联供设备对资源的利用率还有较大的提升空间。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于热电联供的光伏光热平衡调控系统，其能够同时提供热量和电力，并且对光伏和光热进行调控分配，弥补了传统太阳能在供电和供热的不平衡问题，大大提高了系统的可控性，保障了供热和供电的稳定性，有效地提高了对太阳能的综合利用效率，非常适合户用和监测站使用。
本发明的实施例是这样实现的：
一种基于热电联供的光伏光热平衡调控系统，其包括：光伏模块、分配模块、储能模块、光热模块和保温水箱。保温水箱设有电加热模块。
光热模块用于对保温水箱中的水进行加热。
光伏模块与分配模块电性连接，分配模块用于根据光热模块对保温水箱中的水的加热情况来从光伏模块发出的电中调配一部分至储能模块，以使储能模块能够在光热模块加热结束后向电加热模块供能，使电加热模块能够将保温水箱中的水加热至预设温度。
进一步的，分配模块还与本地用电系统和外部电网电性连接，分配模块用于根据光热模块对保温水箱中的水的加热情况、本地用电系统的用电情况将光伏模块发出的电在储能模块、本地用电系统和外部电网之间分配。
进一步的，分配模块保存有本地用电系统的用电量季节性数据和光热模块的产热量-季节-天气数据，分配模块用于根据用电量季节性数据和产热量-季节-天气数据对当天的电力分配进行提前配置。
进一步的，保温水箱内设置有隔板，隔板将保温水箱的内腔分割为上下两层。保温水箱的上层与光热模块配合，电加热模块设于下层的底部。上层设有进水管道和第一出水管道，下层设有第二出水管道。其中，隔板开设有连通口，连通口设置有盖板，盖板由控制组件控制开闭。
进一步的，盖板铰接于隔板的上表面，盖板的内侧连接有橡胶块，橡胶块的表面呈球面状，当盖板盖合于隔板时，橡胶块过盈配合于连通口。
控制组件包括：传动杆、横杆、驱动杆和气缸。传动杆贯穿保温水箱的侧壁并与保温水箱滑动密封，传动杆、横杆和驱动杆均平行于隔板，横杆垂直于传动杆并与传动杆固定连接，驱动杆垂直于横杆并与横杆固定连接，驱动杆靠近盖板设置，驱动杆垂直于盖板的转轴。
盖板的转轴的端面开设有配合缺口，当盖板盖合于隔板时，沿垂直于隔板的方向，配合缺口高于转轴的中心轴线，并低于转轴的最高点。
驱动杆设置有活动杆，活动杆垂直于隔板设置，活动杆可滑动地配合于驱动杆，活动杆固定连接有用于与配合缺口配合的配合块。
气缸驱动传动杆时，驱动杆能够带动配合块配合至配合缺口，随着驱动杆继续运动，转轴转动，活动杆随转轴转动而适应性地上下滑动，从而使盖板开启。
进一步的，驱动杆具有内腔，活动杆贯穿驱动杆的顶壁，活动杆的底端和驱动杆的内顶壁之间抵接有弹性件。
活动杆的杆体设置有止挡块，自然状态下，弹性件驱动活动杆朝驱动杆内部运动，以使止挡块抵接于驱动杆顶部。
当盖板盖合于隔板时，止挡块抵接于驱动杆顶部，配合块与配合缺口的高度相适配。
本发明实施例的技术方案的有益效果包括：
本发明实施例提供的基于热电联供的光伏光热平衡调控系统实现了光热和光伏的综合利用，并且能够根据供热时间段的分散程度来灵活选择对水的加热方式，从而提高对太阳能的利用率，避免光电和光热的浪费。在分配模块的作用下，满足热水供应和本地用电后，多余的电力可并入电网。
这样的话，基于热电联供的光伏光热平衡调控系统能够同时提供热量和电力，大大提高了太阳能的利用效率，并保证了用户对热的需求。产生的电力采用“自发自用，余电上网”的模式，不仅减少运行费用，还能产生额外收益，对冬季强制供暖区域的电网起到有效的调节作用。系统调试运行后，基本上能做到真正的低能耗，达到双碳政策的要求。非常适合于户用或者观测站等工作站使用。
总体而言，本发明实施例提供的基于热电联供的光伏光热平衡调控系统能够同时提供热量和电力，并且对光伏和光热进行调控分配，弥补了传统太阳能在供电和供热的不平衡问题，大大提高了系统的可控性，保障了供热和供电的稳定性，有效地提高了对太阳能的综合利用效率，非常适合户用和监测站使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的基于热电联供的光伏光热平衡调控系统的构成示意图；
图2为本发明实施例提供的基于热电联供的光伏光热平衡调控系统的保温水箱的装配示意图；
图3为本发明实施例提供的基于热电联供的光伏光热平衡调控系统的保温水箱的隔板处的结构示意图；
图4为盖板与隔板的配合示意图；
图5为图4中盖板的转轴处的结构示意图；
图6为驱动杆与盖板的转轴的配合示意图；
图7为驱动杆驱动盖板开启时的示意图。
附图标记说明：
基于热电联供的光伏光热平衡调控系统1000；光伏模块100；分配模块200；储能模块300；光热模块400；保温水箱500；电加热模块510；隔板520；连通口521；进水管道530；第一出水管道540；第二出水管道550；盖板560；橡胶块561；转轴562；配合缺口563；传动杆571；横杆572；驱动杆573；活动杆580；配合块581；弹性件582；止挡块583。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参照图1和图2，本实施例提供一种基于热电联供的光伏光热平衡调控系统1000，用于对光伏和光电进行统一调控。
基于热电联供的光伏光热平衡调控系统1000包括：光伏模块100、分配模块200、储能模块300、光热模块400和保温水箱500。保温水箱500设有电加热模块510。
光热模块400用于对保温水箱500中的水进行加热。
光伏模块100与分配模块200电性连接，分配模块200用于根据光热模块400对保温水箱500中的水的加热情况来从光伏模块100发出的电中调配一部分至储能模块300，以使储能模块300能够在光热模块400加热结束后向电加热模块510供能，使电加热模块510能够将保温水箱500中的水加热至预设温度。
在本实施例中，分配模块200还与本地用电系统和外部电网电性连接，分配模块200用于根据光热模块400对保温水箱500中的水的加热情况、本地用电系统的用电情况将光伏模块100发出的电在储能模块300、本地用电系统和外部电网之间分配。
具体的，分配模块200保存有本地用电系统的用电量季节性数据和光热模块400的产热量-季节-天气数据，用电量季节性数据包含本地用电系统的日用电量随季节变化的情况，产热量-季节-天气数据包含光热模块400的日产热量随季节和天气的变化情况。
分配模块200用于根据用电量季节性数据和产热量-季节-天气数据对当天的电力分配进行提前配置。在用电量季节性数据和产热量-季节-天气数据的基础上，结合当前季节和天气情况，可以对当日的本地用电系统的用电量和光热模块400的产热量进行预估，从而可以确定出在光热模块400加热后，将保温水箱500中的水加热至预设温度所需的电量，从而作为分配模块200分配电量的依据。
进一步的，分配模块200在分配电量时，优先分配本地用电系统和储能模块300所需的电量。
若本地供热时间段集中，分配模块200控制保温水箱500一次性注满所需水量，在光热模块400加热完毕后，控制电加热模块510将保温水箱500中的水加热至预设温度。
若本地供热时间段分散，分配模块200控制保温水箱500每次注入下一供热时间段所需水量，优先利用光热模块400加热，在到达供热时间之前，若光热模块400未将水加热至预设温度，则利用电加热模块510将保温水箱500中的水加热至预设温度。
相适配的，保温水箱500内设置有隔板520，隔板520将保温水箱500的内腔分割为上下两层。保温水箱500的上层与光热模块400配合，电加热模块510设于下层的底部。上层设有进水管道530和第一出水管道540，下层设有第二出水管道550。进水管道530用于向保温水箱500中注水，第一出水管道540和第二出水管道550用于将保温水箱500内的热水输出，进行供热。第一出水管道540靠近隔板520设置，第二出水管道550靠近下层的底部设置。隔板520开设有连通口521，连通口521设置有盖板560，盖板560由控制组件控制开闭。
其中，若本地供热时间段集中，分配模块200控制控制组件将盖板560开启，使保温水箱500一次性注满所需水量，在光热模块400加热完毕后，控制电加热模块510将保温水箱500中的水加热至预设温度。
若本地供热时间段分散，分配模块200控制控制组件将盖板560关闭，使保温水箱500每次在上层注入下一供热时间段所需水量，利用光热模块400加热。在到达供热时间之前，若光热模块400未将水加热至预设温度，则控制控制组件将盖板560开启，使上层的水进入下层，利用电加热模块510将保温水箱500中的水加热至预设温度。
其中，当上层的水进入下层后，分配模块200控制控制组件将盖板560关闭，在上层注入再下一供热时间段所需的水量，利用光热模块400加热，从而保证光热模块400的连续性工作，提高对光热模块400的利用率。
通过以上设计，实现了光热和光伏的综合利用，并且能够根据供热时间段的分散程度来灵活选择对水的加热方式，从而提高对太阳能的利用率，避免热量浪费。在分配模块200的作用下，满足热水供应和本地用电后，多余的电力可并入电网。
这样的话，基于热电联供的光伏光热平衡调控系统1000能够同时提供热量和电力，大大提高了太阳能的利用效率，并保证了用户对热的需求。产生的电力采用“自发自用，余电上网”的模式，不仅减少运行费用，还能产生额外收益，对冬季强制供暖区域的电网起到有效的调节作用。系统调试运行后，基本上能做到真正的低能耗，达到双碳政策的要求。非常适合于户用或者观测站等工作站使用。
请结合图1~图7，在本实施例中，保温水箱500的盖板560铰接于隔板520的上表面，盖板560的内侧连接有橡胶块561，橡胶块561的表面呈球面状，当盖板560盖合于隔板520之上时，橡胶块561过盈配合于连通口521。
控制组件包括：传动杆571、横杆572、驱动杆573和气缸（图中未示出）。
传动杆571贯穿保温水箱500的侧壁并与保温水箱500滑动密封，传动杆571的外端由气缸控制驱动。传动杆571、横杆572和驱动杆573均平行于隔板520，横杆572垂直于传动杆571并与传动杆571固定连接，驱动杆573垂直于横杆572并与横杆572固定连接，驱动杆573靠近盖板560设置，驱动杆573垂直于盖板560的转轴562。
盖板560的转轴562的端面开设有配合缺口563，当盖板560盖合于隔板520时，沿垂直于隔板520的方向，配合缺口563高于转轴562的中心轴线，并低于转轴562的最高点P。
驱动杆573设置有活动杆580，活动杆580垂直于隔板520设置，活动杆580可滑动地配合于驱动杆573，活动杆580固定连接有用于与配合缺口563配合的配合块581。
其中，驱动杆573具有内腔，活动杆580贯穿驱动杆573的顶壁，活动杆580的底端和驱动杆573的内顶壁之间抵接有弹性件582。
活动杆580的杆体设置有止挡块583，自然状态下，弹性件582驱动活动杆580朝驱动杆573内部运动，以使止挡块583抵接于驱动杆573顶部。
当盖板560盖合于隔板520时，止挡块583抵接于驱动杆573顶部，配合块581与配合缺口563的高度相适配。
气缸驱动传动杆571时，驱动杆573能够带动配合块581配合至配合缺口563，随着驱动杆573继续运动，转轴562转动，活动杆580随转轴562转动而适应性地上下滑动，从而使盖板560开启。气缸驱动传动杆571反向运动时，盖板560关闭。
通过该设计，实现了连通口521的开启和关闭，从而达到上层单独储水和上下层共同储水的目的。
综上所述，本发明实施例提供的基于热电联供的光伏光热平衡调控系统1000能够同时提供热量和电力，并且对光伏和光热进行调控分配，弥补了传统太阳能在供电和供热的不平衡问题，大大提高了系统的可控性，保障了供热和供电的稳定性，有效地提高了对太阳能的综合利用效率，非常适合户用和监测站使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (3)
1.一种基于热电联供的光伏光热平衡调控系统，其特征在于，包括：光伏模块(100)、分配模块(200)、储能模块(300)、光热模块(400)和保温水箱(500)；所述保温水箱(500)设有电加热模块(510)；
所述光热模块(400)用于对所述保温水箱(500)中的水进行加热；
所述光伏模块(100)与所述分配模块(200)电性连接，所述分配模块(200)用于根据所述光热模块(400)对所述保温水箱(500)中的水的加热情况来从所述光伏模块(100)发出的电中调配一部分至所述储能模块(300)，以使所述储能模块(300)能够在所述光热模块(400)加热结束后向所述电加热模块(510)供能，使所述电加热模块(510)能够将所述保温水箱(500)中的水加热至预设温度；
所述保温水箱(500)内设置有隔板(520)，所述隔板(520)将所述保温水箱(500)的内腔分割为上下两层；所述保温水箱(500)的上层与所述光热模块(400)配合，所述电加热模块(510)设于下层的底部；上层设有进水管道(530)和第一出水管道(540)，下层设有第二出水管道(550)；其中，所述隔板(520)开设有连通口(521)，所述连通口(521)设置有盖板(560)，所述盖板(560)由控制组件控制开闭；
所述盖板(560)铰接于所述隔板(520)的上表面，所述盖板(560)的内侧连接有橡胶块(561)，所述橡胶块(561)的表面呈球面状，当所述盖板(560)盖合于所述隔板(520)时，所述橡胶块(561)过盈配合于所述连通口(521)；
所述控制组件包括：传动杆(571)、横杆(572)、驱动杆(573)和气缸；所述传动杆(571)贯穿所述保温水箱(500)的侧壁并与所述保温水箱(500)滑动密封，所述传动杆(571)、所述横杆(572)和所述驱动杆(573)均平行于所述隔板(520)，所述横杆(572)垂直于所述传动杆(571)并与所述传动杆(571)固定连接，所述驱动杆(573)垂直于所述横杆(572)并与所述横杆(572)固定连接，所述驱动杆(573)靠近所述盖板(560)设置，所述驱动杆(573)垂直于所述盖板(560)的转轴(562)；
所述盖板(560)的转轴(562)的端面开设有配合缺口(563)，当所述盖板(560)盖合于所述隔板(520)时，沿垂直于所述隔板(520)的方向，所述配合缺口(563)高于所述转轴(562)的中心轴线，并低于所述转轴(562)的最高点；
所述驱动杆(573)设置有活动杆(580)，所述活动杆(580)垂直于所述隔板(520)设置，所述活动杆(580)可滑动地配合于所述驱动杆(573)，所述活动杆(580)固定连接有用于与所述配合缺口(563)配合的配合块(581)；
所述气缸驱动所述传动杆(571)时，所述驱动杆(573)能够带动所述配合块(581)配合至所述配合缺口(563)，随着所述驱动杆(573)继续运动，所述转轴(562)转动，所述活动杆(580)随所述转轴(562)转动而适应性地上下滑动，从而使所述盖板(560)开启；所述驱动杆(573)具有内腔，所述活动杆(580)贯穿所述驱动杆(573)的顶壁，所述活动杆(580)的底端和所述驱动杆(573)的内顶壁之间抵接有弹性件(582)；
所述活动杆(580)的杆体设置有止挡块(583)，自然状态下，所述弹性件(582)驱动所述活动杆(580)朝所述驱动杆(573)内部运动，以使所述止挡块(583)抵接于所述驱动杆(573)顶部；
当所述盖板(560)盖合于所述隔板(520)时，所述止挡块(583)抵接于所述驱动杆(573)顶部，所述配合块(581)与所述配合缺口(563)的高度相适配。
2.如权利要求1所述的基于热电联供的光伏光热平衡调控系统，其特征在于，所述分配模块(200)还与本地用电系统和外部电网电性连接，所述分配模块(200)用于根据所述光热模块(400)对所述保温水箱(500)中的水的加热情况、所述本地用电系统的用电情况将所述光伏模块(100)发出的电在所述储能模块(300)、所述本地用电系统和所述外部电网之间分配。
3.如权利要求2所述的基于热电联供的光伏光热平衡调控系统，其特征在于，所述分配模块(200)保存有所述本地用电系统的用电量季节性数据和所述光热模块(400)的产热量-季节-天气数据，所述分配模块(200)用于根据所述用电量季节性数据和所述产热量-季节-天气数据对当天的电力分配进行提前配置。
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