CN207831704U - 住宅集热水、发电及储能于一体的节能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高层住宅集热水、发电及储能于一体的节能系统，使得太阳能最大限度的得到利用，提供一种利用太阳能用于光伏发电供电、储能以及热水器加热的系统。一种高层住宅集热水、发电及储能于一体的节能系统，光伏发电单元、热水加热单元、储能单元，发电单元的至少一个光伏组件经微型逆变器与设有单向计量表的配电箱连接，配电箱输出端与户内配电箱连接；热水加热单元的壁挂式集热器与带有电加热功能的保温水箱连通，水箱温度传感器与控制器连接，用于控制加热状态的控制开关与控制器连接；储能单元的控制器与蓄电池连接，控制器与用于检测入户线电流的电流方向监测装置连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种集壁挂式太阳能热水器、分布式太阳能光伏发电、储能系统于一体的能源控制技术方案。
背景技术
根据同济大学的一项市场研究发现，建筑能耗约占中国一次能耗的22%。国际能源署报告也显示，建筑能耗是全球最大的能耗来源，占最终能源消耗总量的三分之一，也是主要的二氧化碳排放来源。因此，大力推广和发展绿色建筑新技术成为当前城市建设的重要方面。
目前国内很多城市对100米以下的新建、改建、扩建的住宅都提出了节能要求，安装壁挂式太阳能热水器来提供热水是目前比较流行的一种做法。目前对于三居室的高层住宅，一般有两居室或一居室和客厅朝阳，若仅安装一台壁挂式太阳能热水器就不能很好的利用太阳能资源。同时结合目前国家对分布式太阳能发电有一定的资金补贴，如何结合目前高层建筑状况、国家政策、最大高效的利用太阳能资源获得收入，提高资源利用，成为本次实用新型急需解决的首要问题。
发明内容
本实用新型的目的是使得太阳能最大限度的得到利用，提供一种利用太阳能用于光伏发电供电、储能以及热水器加热的系统。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种住宅集热水、发电及储能于一体的节能系统，光伏发电单元、热水加热单元、储能单元，发电单元的至少一个光伏组件经微型逆变器与设有单向计量表的配电箱连接，配电箱输出端与户内配电箱连接；
热水加热单元的壁挂式集热器与带有电加热功能的保温水箱连通，水箱温度传感器与控制器连接，用于控制加热状态的控制开关与控制器连接；
储能单元的控制器与蓄电池连接，控制器与用于检测入户线电流的电流方向监测装置连接。当检测到有过余电流输送到电网时，控制器将对蓄电池进行充电。
根据所述的住宅集热水、发电及储能于一体的节能系统，所述发电单元设置的三个光伏组件经各自连接的微型逆变器接入配电箱。
根据所述的住宅集热水、发电及储能于一体的节能系统，控制器的输出控制端与保温水箱的继电器连接，所述继电器设置在阳台三孔插座与保温水箱之间。
根据所述的住宅集热水、发电及储能于一体的节能系统，所述配电箱安装浪涌保护器以及微断，微断设在交流线缆与配电箱连接位置，浪涌保护器将上述连接位置接地。
本实用新型的优点是: 本实用新型包括光伏发电单元、热水加热单元、储能单元，将发电、热水加热、储能等多种功能模块结合在一个系统。
1.本系统具有光能加热功能，阳台上的壁挂式集热器吸收太阳能的热量来加热保温水箱的水，使其达到一定的设定温度65℃。
2. 本系统具有光伏发电供给家用设备功能，光伏组件把光能转换成电能，并入家庭住户的户内配电箱，给家庭内的小功率不断电设备冰箱、路由器、净水器等供电，同时控制器通过电流方向监测装置监测进入户内电流的方向。正常情况在相位关系方面，电流滞后电压，当监测到有剩余电流输送到电网时，电流相位超前电压。
3. 本系统具有多余电能储能的功能，如果发电功率大于用电设备的用电功率，即电流相位超前电压时，控制器将多余的电能储存到蓄电池内，负荷增大时，会将多余的电能反馈给用电设备。
4. 本系统具有电辅助加热热水功能，截止到某一时段内例如17:00，热水器水温不能达到设定值，多余电能给热水器加热，而不是给蓄电池充电，以减少蓄电池充放电次数，提高蓄电池使用寿命。
5. 控制器采用单片机型式，单片机的输入信号有经转换处理后的电流电压模拟信号（0~5V）、水箱温度信号,输出控制信号有保温水箱的控制开关和蓄电池的充放电控制。蓄电池的充放电是根据电流、电压的相位关系和水箱温度综合来判断的。
附图说明
图1为某高层小区用户太阳能集热器及组件布置图。
图2为系统接线原理图。
附图中：1、壁挂式集热器； 2、光伏组件； 3、直流线缆； 4、微型逆变器； 5、交流线缆；6、配电箱；7、微断；8、单相计量表；9、浪涌保护器；10、控制器； 11、蓄电池；12、阳台三孔插座；13、控制线；14、保温水箱；15、水箱温度传感器；16、户内配电箱；17、电流方向监测装置；18、控制开关。
具体实施方式
实施例
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
本实用新型系统包括：光伏组件2、微型逆变器4、配电箱6、蓄电池11、壁挂式集热器1、保温水箱14等，以及相应的控制线缆。本实用新型与其它集光伏发电、光热太阳能热水设备的主要区别是：本系统加入了微型逆变器4和储能装置。
目前最小并网逆变器功率为1.5kW，该逆变器的启动电压为80V，如果按照多晶硅265Wp的组件，在1000W/m2的条件下，则至少需要3块组件才能正常启动。如果在高层建筑外墙安装组件少于3块，或即使数量在3块以上，由于光照条件等的限制，每天的发电时间也会降低，而用微型逆变器就完全解决了上述问题，该逆变器不受组件数量及功率的限制，能根据光照条件最大限度的发电，其效率高达98.5%。
每块光伏组件2通过微型逆变器4直接转换成交流电，每台微型逆变器4通过交流线缆的插头进行并联，然后通过小型空开微断7接入单相计量表8，来计量光伏所发的电量，计量信息可以通过无线模块上传，传送至供电公司来获取度电补贴。系统正常运行情况如下所述。
1.阳台上的壁挂式集热器1吸收太阳能的热量来加热保温水箱14的水，使其达到一定的设定温度65℃；
2.光伏组件2把光能转换成电能，通过微型逆变器4、交流线缆5、微断7、单相计量表8并入家庭住户的户内配电箱16，给家庭内的不断电设备冰箱、路由器、净水器等供电，同时控制器10通过电流方向监测装置17监测进入户内电流的方向。正常情况在相位关系方面，电流滞后电压，当监测到有剩余电流输送到电网时，电流相位超前电压。
如果光伏组件2的发电功率大于用电设备的用电功率，则电流相位超前电压，此时控制器10控制并将多余的电能储存到蓄电池11内。负荷增大时，会将多余的电能通过蓄电池11反馈给用电设备。
如果在天气不好或光照条件不足时，控制器10将自动根据水箱温度传感器15温度变化速度，截止到某一时段内例如17:00，热水器水温是否能达到设定温度；如果不能达到设定值，则控制器10将优先将光伏组件发的多余电能给热水器加热，而不是给蓄电池充电，以减少蓄电池充放电次数，提高蓄电池使用寿命。
实施例
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1所示，本实用新型是一种关于高层住宅集热水、发电及储能一体的系统应用。高层住宅用的壁挂式集热器1和光伏组件2，光伏组件2可根据高层建筑的外部空间情况，选择不同尺寸和功率的组件。本系统主要是把户用分布式光伏发电的补贴纳入到了高层住宅中，使高层住宅的用户都能拿到国家补贴。
本系统至少包括一块太阳能电池板、一台微型逆变器、一台壁挂式太阳能集热器、并网箱、控制器及蓄电池。壁挂式太阳能集热器1吸收太阳能的热量来加热保温水箱，使其达到一定的设定温度。
光伏组件2把光能转换成直流电能，通过直流线缆与微型逆变器4连接，微型逆变器4将直流电转换成220V交流电，三台微型逆变器的交流线缆汇集后进入配电箱6进行电能计量，配电箱内配置微断7及浪涌保护器9。配电箱6的进线电缆与户内配电箱16相连，以保证所发出的电通过户内配电箱分配给各用电设备。
控制器10通过电流方向监测装置17监测电流方向。当监测到电流相位超前电压时，则控制器就会控制控制开关（例如蓄电池11与充电电路之间连接的继电器），将多余的电能存储到蓄电池11中，以保证最大限度的使用光伏组件所产生的电能，而不是使用电网的电能。
控制器10还能根据水温，控制是否向保温水箱14提供电能，用于加热。控制器10通过水箱温度传感器15检测水温，根据温度变化速度来决定是否启动阳台三孔插座12连接的控制开关18，来通过光伏发出的电优先给保温水箱14加热。同时控制器10可以调节热水器的功率大小，以保证不要使热水器的加热功率过大，导致从电网取电。
Claims (4)
1.一种住宅集热水、发电及储能于一体的节能系统，其特征在于：光伏发电单元、热水加热单元、储能单元，发电单元的至少一个光伏组件（2）经微型逆变器（4）与设有单向计量表（8）的配电箱（6）连接，配电箱（6）输出端与户内配电箱（16）连接；
热水加热单元的壁挂式集热器（1）与带有电加热功能的保温水箱（14）连通，水箱温度传感器（15）与控制器（10）连接，用于控制加热状态的控制开关（18）与控制器（10）连接；
储能单元的控制器（10）与蓄电池（11）连接，控制器（10）与用于检测入户线电流的电流方向监测装置（17）连接。
2.根据权利要求1所述的住宅集热水、发电及储能于一体的节能系统，其特征在于：所述发电单元设置的三个光伏组件（2）经各自连接的微型逆变器（4）接入配电箱（6）。
3.根据权利要求1所述的住宅集热水、发电及储能于一体的节能系统，其特征在于：控制器（10）的输出控制端与保温水箱（14）的继电器连接，所述继电器设置在阳台三孔插座（12）与保温水箱（14）之间。
4.根据权利要求1-3任一项所述的住宅集热水、发电及储能于一体的节能系统，其特征在于：所述配电箱（6）安装浪涌保护器（9）以及微断（7），微断（7）设在交流线缆（5）与配电箱（6）连接位置，浪涌保护器（9）将上述连接位置接地。
Priority Applications (1)
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