CN202978773U - 太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的是一种太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统，通过改进普通太阳能光伏发电系统与普通太阳能平板集热系统的结构和材料来收集太阳能量进行光伏发电和平板集热。由太阳能光伏发电系统和太阳能平板集热系统组成；太阳能光伏发电系统由太阳能电池组件、水循环管道、多用途电源装置组成；太阳能电池组件外层为超白钢化玻璃，中间为太阳能电池板，里层为透明背板；水循环管道紧靠在太阳能电池组件后面；多用途电源装置包括充放电控制器、蓄电池、逆变器、直流输出插座、交流输出插座和直流负载；太阳能平板集热系统由平板太阳能集热器、阳台壁挂式水箱、热水使用终端组成。

Description

太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统，通过改进普通太阳能光伏发电系统与普通太阳能平板集热系统的结构和材料来收集太阳能量进行光伏发电和平板集热，太阳能平板集热系统控制太阳能光伏发电系统太阳能电池组件始终处于最佳工作温度范围，太阳能光伏发电系统为太阳能平板集热系统控制器提供电能，而组成的太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统。

背景技术

    目前，常见的太阳能光伏发电系统大都结构简单，功能少，而且在太阳能电池组件处于较高的温度（高于40摄氏度）或较低的温度（低于0摄氏度）时，太阳能电池组件光电转换效率明显降低；已有的太阳能平板集热系统大都造型单一，而且太阳能平板集热系统控制器电源需要用市电或专用电池而达不到用户的需求。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述不足之处提供一种太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统，克服了现有的普通太阳能光伏发电系统与太阳能平板集热系统的不足。此太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统既能够用太阳能平板集热系统水循环使太阳能光伏发电系统太阳能电池组件始终处于最佳工作温度范围，又能够使太阳能平板集热系统控制器所用电能由太阳能光伏发电系统提供，真正做到太阳能光伏发电系统与太阳能平板集热系统互补集成。太阳能光伏发电系统多用途电源装置既能够输出12V、6V、5V的 300瓦以内的直流电又能够输出220V、50HZ的5000瓦以内的交流电，同时具备数码万年历/电子温度计、直流冷暖箱、GPS定位仪、直流显示屏/MP4功能。蓄电池既可以太阳能光伏发电充电,也可以通过市电充电。

本实用新型太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统是采取以下技术方案实现：

太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统是由太阳能光伏发电系统和太阳能平板集热系统组成。太阳能光伏发电系统由太阳能电池组件、水循环管道、多用途电源装置组成。太阳能电池组件外层为超白钢化玻璃，中间为太阳能电池板，里层为透明背板，在太阳能电池组件外部装有温度计三；水循环管道紧靠在太阳能电池组件后面，水循环管道设置有入水口、出水口。太阳能电池板通过导线与多用途电源装置中充放电控制器相连。此太阳能光伏发电系统具备太阳能光伏发电的作用。

水循环管道由抛物面C型管和平面板组成，抛物面C型管由环氧树脂层一、钢层和环氧树脂层二组成，平面板由金刚石镀膜层一、银层、金刚石镀膜层二、上卡槽和下卡槽组成，平面板通过上卡槽和下卡槽与抛物面C型管胶接。

多用途电源装置包括充放电控制器、蓄电池、逆变器、直流输出插座、交流输出插座和直流负载。充放电控制器的输入端与太阳能电池板的输出端相连，充放电控制器的充电端与蓄电池相连，充放电控制器的输出端分别与直流负载和直流输出插座相连，并且通过逆变器与交流输出插座相连。

所述直流负载包括数码万年历/温度计、直流冷暖箱、GPS定位仪、直流显示屏/MP4 和太阳能平板集热系统控制器，上述直流负载分别与充放电控制器的输出端相连。

所述直流输出插座可以输出12V、6V、5V的300瓦以内的直流电。所述交流输出插座可以输出220V、50HZ的5000瓦以内的交流电。

所述蓄电池与220V充电器相连，可以通过市电为蓄电池充电。

所述太阳能平板集热系统由平板太阳能集热器、阳台壁挂式水箱、热水使用终端组成。平板太阳能集热器由低铁钢化玻璃层、紫钢吸热体层和PEF保温材料层组成，在平板太阳能集热器中装有温度计二，设有冷水输入管道和热水输出管道；阳台壁挂式水箱包括水晶内胆、聚氨酯保温层、水箱外壳、温度计一、供水泵、循环泵，并有冷水总输入口和热水总输出口，且由阀门一和阀门二分别控制；阳台壁挂式水箱设有冷水输出管道与平板太阳能集热器冷水输入管道相连，阳台壁挂式水箱设有热水输入管道与平板太阳能集热器热水输出管道相连；热水使用终端包括热水淋浴、热水洗手和热水洗菜。阳台壁挂式水箱冷水输出管道还与太阳能电池组件后方水循环管道入水口相连，且由电磁阀A控制；阳台壁挂式水箱热水总输出口与太阳能电池组件后方水循环管道入水口相连，且由电磁阀B控制；太阳能电池组件后方水循环管道出水口7与阳台壁挂式水箱热水输入管道相连，且由电磁阀C控制。将太阳能光伏发电系统收集的能量通过充放电控制器后再充入蓄电池，充放电控制器输出端分别与直流负载和直流输出插座相连，并且通过逆变器与交流输出插座相连。

所述的温度计一、温度计二、温度计三分别通过信号线与太阳能平板集热系统控制器相连，太阳能平板集热系统控制器分别通过控制线与电磁阀A、电磁阀B、电磁阀C、供水泵、循环泵相连，太阳能平板集热系统控制器通过电源线与充放电控制器的输出端相连。

所述的太阳能光伏发电系统中的太阳能电池组件和太阳能平板集热系统中的平板太阳能集热器放置在阳台朝阳面。

太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统的控制方法如下：

太阳能电池组件在一定的光照情况下产生电能，通过多用途电源装置的充放电控制器把产生的电能储存在蓄电池中，蓄电池中储存的电能可以通过充放电控制器输出给太阳能平板集热系统控制器等直流负载，或直流输出插座，也可以再通过逆变器输出给交流输出插座。直流负载包括数码万年历/温度计、直流冷暖箱、GPS定位仪、直流显示屏/MP4和太阳能平板集热系统控制器。直流输出插座可以输出12V、6V、5V的 300瓦以内的直流电。交流输出插座可以输出220V、50HZ的5000瓦以内的交流电。蓄电池也可以通过市电充电。

在太阳能电池组件通常温度下，阀门一和阀门二处于开启，太阳能平板集热系统控制器控制电磁阀A、电磁阀B和电磁阀C同时处于关闭，太阳能平板集热系统正常工作，阳台壁挂式水箱冷水经过平板太阳能集热器吸收太阳能热量，温度得到升高后再回到阳台壁挂式水箱，储存热水供使用。太阳能光伏发电系统不需要水循环管道调节太阳能电池组件温度，正常进行光伏发电，供直流负载使用或储存于蓄电池。

在太阳能电池组件温度高于40摄氏度时，阀门一和阀门二处于开启，并且由太阳能平板集热系统控制器根据温度计三控制自动开启电磁阀A、电磁阀C和循环泵，此时有冷水流进温度过高的太阳能电池组件后面的水循环管道，通过水循环管道和太阳能电池组件的热交换，使得太阳能电池组件降温，升温后的水再回到阳台壁挂式水箱。

在太阳能电池组件温度低于0摄氏度时，阀门一和阀门二处于开启，并且由太阳能平板集热系统控制器根据温度计三控制自动开启电磁阀B和电磁阀C，此时有热水流进温度过低的太阳能电池组件后面的水循环管道，通过水循环管道和太阳能电池组件的热交换，使得太阳能电池组件升温，降温后的水再回到阳台壁挂式水箱。

太阳能平板集热系统控制器根据温度计一和温度计二自动控制供水泵、循环泵，当温度计二温度大于温度计一温度时，自动开启供水泵和循环泵，当温度计二温度小于等于温度计一温度时，自动开启供水泵。

所述的通常温度为0～40℃。

本实用新型优点：本实用新型太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统既能够太阳能光伏发电又能够太阳能平板集热，同时通过水循环管道和太阳能电池组件交换热量，可以实现在太阳能电池组件温度过高时得到降温、温度过低时得到升温，从而使太阳能电池组件始终处于最佳工作温度范围，并且太阳能平板集热系统控制器使用太阳能光伏发电所得电力。多用途电源装置既能够输出12V、6V、5V的 300瓦以内的直流电又能够输出220V、50HZ的5000瓦以内的交流电，同时具备数码万年历/温度计、直流冷暖箱、GPS定位仪、直流显示屏/MP4功能。蓄电池既可以太阳能充电也可以通过市电充电。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型的太阳能电池组件结构示意图。

图2是本实用新型的太阳能电池组件背面视图。

图3是本实用新型的水循环管道横截面结构图。

图4是本实用新型的多用途电源装置原理框图。

图5是本实用新型的平板太阳能集热器结构图。

图6是本实用新型的阳台壁挂式水箱结构图。

图7是本实用新型的太阳能平板集热系统控制器控制原理图。

图8是本实用新型的太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统流程图。

图中：1为太阳能电池组件，2为超白钢化玻璃，3为太阳能电池板，4为透明背板，5为水循环管道，6为水循环管道5的入水口、7为水循环管道5的出水口，T3为温度计三，8为抛物面C型管，8-1为环氧树脂层一，8-2为钢层，8-3为环氧树脂层二，9为平面板，9-1为金刚石镀膜层一，9-2为银层，9-3为金刚石镀膜层二，9-4为上卡槽，9-5为下卡槽，10为多用途电源装置，11为充放电控制器，12为蓄电池，13为逆变器，14为直流输出插座，15为交流输出插座，16为直流负载，17为数码万年历/温度计，18为直流冷暖箱，19为GPS定位仪，20为直流显示屏/MP4，21为220V充电器，26为平板太阳能集热器，26-1为低铁钢化玻璃层，26-2为紫钢吸热体层，26-3为PEF保温材料层，27为阳台壁挂式水箱，27-1为水晶内胆，27-2为聚氨酯保温层，27-3为水箱外壳，28为若干热水使用终端，T2为温度计二，29为冷水输入管道，30为热水输出管道，T1为温度计一， 31为冷水总输入口，32为热水总输出口，33为阀门一，34为阀门二，35为冷水输出管道，36为热水输入管道，37为热水淋浴，38为热水洗手，39为热水洗菜，40为太阳能平板集热系统控制器，41为供水泵，42为循环泵。

具体实施方式

参照附图1～8，太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统是由太阳能光伏发电系统和太阳能平板集热系统组成。太阳能光伏发电系统由太阳能电池组件、水循环管道、多用途电源装置组成。太阳能电池组件1外层为超白钢化玻璃2，中间为太阳能电池板3，里层为透明背板4，在太阳能电池组件1外部装有温度计三T3；水循环管道5紧靠在太阳能电池组件后面，水循环管道5设置有入水口6、出水口7，如图1和图2所示。太阳能电池板3通过导线与多用途电源装置中充放电控制器11相连。此太阳能光伏发电系统具备太阳能光伏发电的作用。

水循环管道5由抛物面C型管8和平面板9组成，抛物面C型管8由环氧树脂层一8-1、钢层8-2和环氧树脂层二8-3组成，平面板9由金刚石镀膜层一9-1、银层9-2、金刚石镀膜层二9-3、上卡槽9-4和下卡槽9-5组成，平面板9通过上卡槽9-4和下卡槽9-5与抛物面C型管8胶接，如图3所示。

多用途电源装置10包括充放电控制器11、蓄电池12、逆变器13、直流输出插座14、交流输出插座15和直流负载16。充放电控制器11的输入端与太阳能电池板3的输出端相连，充放电控制器11的充电端与蓄电池12相连，充放电控制器11的输出端分别与直流负载16和直流输出插座14相连，并且通过逆变器13与交流输出插座15相连，如图4所示。

所述直流负载16包括：数码万年历/温度计17、直流冷暖箱18、GPS定位仪19、直流显示屏/MP4 20、太阳能平板集热系统控制器40，上述直流负载分别与充放电控制器11的输出端相连。

所述直流输出插座14可以输出12V、6V、5V的300瓦以内的直流电。所述交流输出插座15可以输出220V、50HZ的5000瓦以内的交流电。

所述蓄电池12与220V充电器21相连，可以通过市电为蓄电池12充电。

所述太阳能平板集热系统由平板太阳能集热器26、阳台壁挂式水箱27、热水使用终端28组成。平板太阳能集热器26由低铁钢化玻璃层26-1、紫钢吸热体层26-2和PEF保温材料层26-3组成，在平板太阳能集热器26中装有温度计二T2，设有冷水输入管道29和热水输出管道30，如图5和图8所示；阳台壁挂式水箱27包括水晶内胆27-1、聚氨酯保温层27-2、水箱外壳27-3、温度计一T1、供水泵41、循环泵42，并有冷水总输入口31和热水总输出口32，并且由阀门一33和阀门二34分别控制，如图6和图8所示；阳台壁挂式水箱27设有冷水输出管道35与平板太阳能集热器冷水输入管道29相连，阳台壁挂式水箱27设有热水输入管道36与平板太阳能集热器热水输出管道30相连；热水使用终端28包括热水淋浴37、热水洗手38和热水洗菜39，如图8所示。阳台壁挂式水箱冷水输出管道35还与太阳能电池组件后方水循环管道入水口6相连，且由电磁阀A控制；阳台壁挂式水箱热水总输出口32与太阳能电池组件后方水循环管道入水口6相连，且由电磁阀B控制；太阳能电池组件后方水循环管道出水口7与阳台壁挂式水箱热水输入管道36相连，且由电磁阀C控制。将太阳能光伏发电系统收集的能量通过充放电控制器11后再充入蓄电池12，充放电控制器输出端分别与直流负载16和直流输出插座14相连，并且通过逆变器13与交流输出插座15相连，如图4和图8所示。

所述的温度计一T1、温度计二T2、温度计三T3分别通过信号线与太阳能平板集热系统控制器40相连，太阳能平板集热系统控制器40分别通过控制线与电磁阀A、电磁阀B、电磁阀C、供水泵41、循环泵42相连，太阳能平板集热系统控制器40通过电源线与充放电控制器11的输出端相连，如图7所示。

所述的太阳能光伏发电系统中的太阳能电池组件和太阳能平板集热系统中的平板太阳能集热器放置在阳台朝阳面。

太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统的控制方法如下：

太阳能电池组件在一定的光照情况下产生电能，通过多用途电源装置的充放电控制器把产生的电能储存在蓄电池中，蓄电池中储存的电能可以通过充放电控制器输出给太阳能平板集热系统控制器等直流负载，或直流输出插座，也可以再通过逆变器输出给交流输出插座。直流负载包括数码万年历/温度计、直流冷暖箱、GPS定位仪、直流显示屏/MP4和太阳能平板集热系统控制器40。直流输出插座可以输出12V、6V、5V的 300瓦以内的直流电。交流输出插座可以输出220V、50HZ的5000瓦以内的交流电。蓄电池也可以通过市电充电。

在太阳能电池组件通常温度下，阀门一33和阀门二34处于开启，太阳能平板集热系统控制器40控制电磁阀A、电磁阀B和电磁阀C同时处于关闭，太阳能平板集热系统正常工作，阳台壁挂式水箱冷水经过平板太阳能集热器吸收太阳能热量，温度得到升高后再回到阳台壁挂式水箱，储存热水供使用。太阳能光伏发电系统不需水循环管道调节太阳能电池组件温度，正常进行光伏发电，供直流负载使用或储存于蓄电池。

在太阳能电池组件温度高于40摄氏度时，阀门一33和阀门二34处于开启，并且由太阳能平板集热系统控制器根据温度计三T3控制自动开启电磁阀A、电磁阀C和循环泵42，此时有冷水流进温度过高的太阳能电池组件后面的水循环管道，通过水循环管道和太阳能电池组件的热交换，使得太阳能电池组件降温，升温后的水再回到阳台壁挂式水箱。

在太阳能电池组件温度低于0摄氏度时，阀门一33和阀门二34处于开启，并且由太阳能平板集热系统控制器根据温度计三T3控制自动开启电磁阀B和电磁阀C，此时有热水流进温度过低的太阳能电池组件后面的水循环管道，通过水循环管道和太阳能电池组件的热交换，使得太阳能电池组件升温，降温后的水再回到阳台壁挂式水箱。

太阳能平板集热系统控制器40根据温度计一T1和温度计二T2自动控制供水泵41、循环泵42，当温度计二T2温度大于温度计一T1温度时，自动开启供水泵41和循环泵42，当温度计二T2温度小于等于温度计一T1温度时，自动开启供水泵41。

所述的通常温度为0～40℃。

充放电控制器采用南京沙得光电技术有限公司的SD-SK20型太阳能控制器。

逆变器采用南京沙得光电技术有限公司的SD-SKL1000型逆变器。

蓄电池采用江苏华富电源有限公司的HF-12V65AH太阳能专用胶体蓄电池。

数码万年历/温度计采用市售TL-7000型铝合金万年历 ，东阳市白云艇浪电器厂生产，有电子温度计及时间、闹钟的功能。

直流冷暖箱采用市售LT977－4型直流冷暖箱，台州奥托泰机电制造有限公司生产，可存放饮料和食品，可冷却、加温。

GPS定位仪采用市售765-3D实景汽车导航仪，北京合众思壮科技股份有限公司生产，预装大陆标准版电子导航地图，高感GPS接收模组，可快速完成卫星定位，让用户即刻进行路线规划。

直流显示屏/MP4采用市售TV-702车载电视，广州市松德电子科技有限公司生产，收电视功能效果好,图象清晰度高，电视语言有:中文、英文、俄文、阿拉伯文、西班牙文等9国语言，全制式菜单系统（PAL、SECAM、NTSC 、PAL/M -PAL/N ）（B/G，D/K ，M/I），定时开关机，数码全屏遥控，内置扬声器。

市电充电器采用市售QYD-12V蓄电池充电器，深圳市奇易达电子厂生产，可以方便用市电为蓄电池充电。

太阳能平板集热系统控制器采用STC公司生产的STC89系列单片机。

所述的供水泵41和循环泵42采用深圳市中科世纪科技有限公司生产的DC30A热水器水泵。

所述的电磁阀A、电磁阀B、电磁阀C采用余姚市仪表四厂生产的2W(ZS)系列水（热水）气电磁阀。

阀门一33和阀门二34采用深圳市东海冷暖科技有限公司生产的法帕斯FPAL1/2水阀。

水循环管道紧靠太阳能电池组件的平面板采用金陵科技学院研制的纳米级金刚石和银复合材料，银层内外镀尺寸在30－50纳米的金刚石膜组成的一种复合材料，其特性表现为超高的导热性，实验测得导热系数为1000W/mK以上，大于任何一种金属的导热系数，对调节太阳能电池组件温度起加速热交换作用；水循环管道的抛物面C型管采用金陵科技学院研制的内外镀环氧树脂复合C型钢管，对水循环管道中的水起隔热保温作用。

Claims (5)

1.一种太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统，其特征在于：由太阳能光伏发电系统和太阳能平板集热系统组成；太阳能光伏发电系统由太阳能电池组件、水循环管道、多用途电源装置组成；太阳能电池组件外层为超白钢化玻璃，中间为太阳能电池板，里层为透明背板，在太阳能电池组件外部装有温度计三；水循环管道紧靠在太阳能电池组件后面，水循环管道设置有入水口、出水口，太阳能电池板通过导线与多用途电源装置中充放电控制器相连；

多用途电源装置包括充放电控制器、蓄电池、逆变器、直流输出插座、交流输出插座和直流负载，充放电控制器的输入端与太阳能电池板的输出端相连，充放电控制器的充电端与蓄电池相连，充放电控制器的输出端分别与直流负载和直流输出插座相连，并且通过逆变器与交流输出插座相连；

所述太阳能平板集热系统由平板太阳能集热器、阳台壁挂式水箱、热水使用终端组成；平板太阳能集热器由低铁钢化玻璃层、紫钢吸热体层和PEF保温材料层组成，在平板太阳能集热器中装有温度计二，设有冷水输入管道和热水输出管道；阳台壁挂式水箱包括水晶内胆、聚氨酯保温层、水箱外壳、温度计一、供水泵、循环泵，并有冷水总输入口和热水总输出口，并且由阀门一和阀门二分别控制；阳台壁挂式水箱设有冷水输出管道与平板太阳能集热器冷水输入管道相连，阳台壁挂式水箱设有热水输入管道与平板太阳能集热器热水输出管道相连；热水使用终端包括热水淋浴、热水洗手和热水洗菜；阳台壁挂式水箱冷水输出管道与太阳能电池组件后方水循环管道入水口相连，且由电磁阀A控制；阳台壁挂式水箱热水总输出口与太阳能电池组件后方水循环管道入水口相连，且由电磁阀B控制；太阳能电池组件后方水循环管道出水口与阳台壁挂式水箱热水输入管道相连，且由电磁阀C控制，将太阳能光伏发电系统收集的能量通过充放电控制器后再充入蓄电池，充放电控制器输出端分别与直流负载和直流输出插座相连，通过逆变器与交流输出插座相连；

所述的温度计一、温度计二、温度计三分别通过信号线与太阳能平板集热系统控制器相连，太阳能平板集热系统控制器分别通过控制线与电磁阀A、电磁阀B、电磁阀C、供水泵、循环泵相连，太阳能平板集热系统控制器通过电源线与充放电控制器的输出端相连；

所述直流负载包括数码万年历/温度计、直流冷暖箱、GPS定位仪、直流显示屏/MP4 和太阳能平板集热系统控制器。

2.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统，其特征在于：所述的太阳能光伏发电系统中的太阳能电池组件和太阳能平板集热系统中的平板太阳能集热器放置在阳台朝阳面。

3.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统，其特征在于：所述的水循环管道由抛物面C型管和平面板组成，抛物面C型管由环氧树脂层一、钢层和环氧树脂层二组成，平面板由金刚石镀膜层一、银层、金刚石镀膜层二、上卡槽和下卡槽组成，平面板通过上卡槽和下卡槽与抛物面C型管胶接。

4.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统，其特征在于：所述直流输出插座输出12V、6V、5V的300瓦以内的直流电；所述交流输出插座输出220V、50HZ的5000瓦以内的交流电。

5.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电与太阳能平板集热互补集成系统，其特征在于：所述蓄电池与220V充电器相连，可以通过市电为蓄电池充电。

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