CN217508295U - 一种耦合多种可再生能源的高原高寒农宅多联供系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种耦合多种可再生能源的高原高寒农宅多联供系统，蓄电池组分别电性连接有并离网系统、太阳能光伏光热系统和风光互补照明系统；并离网系统包括与蓄电池电性连接的并网逆变器，并网逆变器电性连接有电网，并离网切换装置电性连接有生活用电部分；太阳能光伏光热系统的光伏发电部分电性连接有照明系统；背板冷却部分连通有生物质炉，生物质炉连通有散热器和储热水箱，储热水箱连通有生活用水部分；照明系统包括光伏发电控制器和路灯，光伏发电控制器与蓄电池组电性连接；本实用新型可以满足高原高寒地区农户供暖、炊事、供电、生活热水和室外照明的需求，多余发电量可以并网增收，在提高能源利用率的同时，还具有较高的经济效益。

Description

一种耦合多种可再生能源的高原高寒农宅多联供系统

技术领域

本实用新型涉及发电、储能和热利用技术领域，特别是涉及一种耦合多种可再生能源的高原高寒农宅多联供系统。

背景技术

高原高寒地区与其他地区相比，具有丰富的太阳能、风能资源，而且农村地区还有大量的生物质资源。然而，由于此类地区气候环境复杂且农村技术条件相对落后，存在薪柴等生物质直接燃烧利用粗放，效率低下且易造成污染，太阳能应用单一等问题，难以科学合理地利用新能源。因此，为改善当地居民生活条件，减少薪柴等生物质过多燃烧污染环境的问题，特别是针对供电和供热问题，在高原高寒地区，对光伏光热、风力发电以及生物质燃烧等高效合理利用的研究具有非常重要的现实意义。

实用新型专利(申请号：201220138298.9)公开了一种风能、太阳能、柴油机综合供电系统，能够以风、光、油互补的方式独立为人员提供电力保障。此系统虽然综合利用了风能、太阳能和柴油机发电，但其太阳能仅用于光伏发电，光热部分未被利用。同时，利用柴油机发电未考虑到含碳能源利用带来的环境和安全性问题，可再生能源的综合利用率低。

实用新型专利(申请号：202020994339.9)公开了一种多能源耦合集成清洁能源利用系统，将风能、太阳能耦合集成，涉及发电和热利用领域。此系统虽然提高了清洁能源利用率，但其研发只从工艺系统本身考虑，未考虑实际的太阳能光伏光热系统一体化，也未耦合农村地区丰富的生物质能资源。

目前，需研发可再生能源的高效利用方式，科学合理利用高原高寒地区丰富的太阳能、风能和农村地区大量的生物质资源，可有效解决高原高寒地区居民供电和供热问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种耦合多种再生能源的高原高寒农宅多联供系统，以解决上述现有技术存在的问题，高效合理利用高原高寒地区丰富的太阳能和风能，再加以补充生物质能，提高可再生能源的综合利用效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种耦合多种可再生能源的高原高寒农宅多联供系统，包括蓄电池组所述蓄电池组分别电性连接并离网系统、太阳能光伏光热系统和风光互补照明系统；

所述并离网系统包括蓄电池组电性连接并网逆变器，所述并网逆变器电性连接电网，所述电网和所述并网逆变器之间电性连接并离网切换装置，所述并离网切换装置电性连接生活用电部分；

所述太阳能光伏光热系统包括光伏发电部分和背板冷却部分，所述光伏发电部分电性连接光伏发电控制器，光伏发电控制器电性连接蓄电池组；所述背板冷却部分连通进水口；所述背板冷却部分通过管道与生物质炉连通，冷却光伏板的水经过生物质炉加热后连通散热器和储热水箱，所述储热水箱连通生活用水部分；

所述风光互补照明系统包括风光互补发电装置，电性连接照明组件及风光发电控制器，风光发电控制器电性连接蓄电池组。

优选的，所述风光互补照明系统包括若干组多晶硅光伏板、垂直轴风机和照明组件，所述照明组件包括路灯、用于支撑路灯的灯架以及内部的光敏感光模块、智能放电管理模块；所述光敏感光模块与所述智能放电管理模块之间电性连接；若干组所述多晶硅光伏板与所述垂直轴风机均与所述风光发电控制器电性连接；所述路灯与所述放电管理模块电性连接。

优选的，所述多晶硅光伏板设置有两组，每组所述多晶硅光伏板额定功率为W；所述垂直轴风机的额定功率为W。

优选的，所述太阳能光伏光热系统的光伏组件为W高效单晶光伏板组成的光伏阵列。

优选的，所述背板冷却部分包括用于对光伏发电组件散热的蛇形水管，所述蛇形水管连通有进水口，所述蛇形水管与所述光伏发电部分抵接。

优选的，所述蛇形水管与所述生物质炉连通，所述生物质炉与所述散热器和储热水箱之间均连通有管道，所述生物质炉和所述储热水箱之间管道为第一管道，所述第一管道上固定连接有第一阀门，所述生物质炉与所述散热器之间的管道与第二管道，所述第二管道上设置有第二阀门。

本实用新型公开了以下技术效果：

(1)本实用新型通过合理利用高原高寒地区丰富的太阳能、风能和农村地区大量的生物质资源，提高了可再生清洁能源的利用率，减少环境污染；

(2)本实用新型可以满足高原高寒地区农户供暖、炊事、供电、生活热水和室外照明的需求，有效解决了当地居民供电和取暖问题，多余发电量可以并网增收，在提高能源利用率的同时，还具有较高的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型多联供系统原理图；

图2为本实用新型并离网部分系统原理图；

图3为本实用新型供热部分系统原理图；

图4为本实用新型供电和储能部分系统原理图。

其中：1、风光互补照明系统；101、光伏板；102、垂直轴风机；103、照明组件；2、风光发电控制器；3、并网逆变器；4、电网；5、蓄电池组；6、光伏发电控制器；7、生物质炉；8、第一阀门；9、储热水箱；10、第二阀门；11、散热器；12、进水口；13、太阳能光伏光热系统；131、光伏发电部分；132、背板冷却部分；14、并离网切换装置；15、生活用水部分；16、生活用电部分。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，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。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1-4，本实用新型提供一种耦合多种可再生能源的高原高寒农宅多联供系统，包括蓄电池组5，蓄电池组5分别电性连接有并离网系统、太阳能光伏光热系统13和风光互补照明系统1；适用于高原高寒农村住宅光伏光热一体化“BAPV/T+生物质”耦合风光互补装置的多联供系统，在既有建筑上附着光伏光热系统，将其配套系统有机集成，能够提升建筑物能效；本实用新型可以满足高原高寒地区农户供暖、炊事、供电、生活热水和室外照明的需求，多余发电量可以并网增收，在提高能源利用率的同时，还有较高的经济效益。通过合理利用高原高寒地区丰富的太阳能、风能和农村地区大量的生物质资源，提高了可再生清洁能源的利用率，减少环境污染，有效解决了高原高寒地区居民供电和取暖问题；有效的减小传统供热方式对造成的环境污染，而且通过将多种清洁、易得的能源进行循环利用，提高了供热和供电的便利性。

并离网系统包括与蓄电池电性连接的并网逆变器3，并网逆变器3电性连接电网4，电网4和并网逆变器3之间电性连接并离网切换装置14，并离网切换装置14电性连接生活用电部分16；通过并离网切换装置14可以实现并离网快速切换，使得蓄电池组5中存储的电量通过并网逆变器3可向电网4送电，也可以提供生活用电16。

太阳能光伏光热系统13的背板冷却部分132包括用于对光伏板131散热的蛇形水管，蛇形水管连通进水口12，与光伏发板131抵接；蛇形水管与生物质炉7连通，生物质炉7与散热器11和储热水箱9之间均连通有管道，生物质炉7和储热水箱9之间管道为第一管道，第一管道上固定连接有第一阀门8，生物质炉7与散热器11之间的管道与第二管道，第二管道上设置有第二阀门10；背板冷却部分132连通有进水口12；背板冷却部分132与生物质炉7通过管道连接，生物质炉7与散热器11和储热水箱9均有管道连接，储热水箱9连通有生活用水部分15；太阳能光伏光热系统中的背板冷却部分132选取水冷型，与炊事用生物质炉7连接，水从进水口12进入背板冷却系统后对光伏板131进行降温，吸热后的水进入生物质炉7，经过生物质燃烧时产生的烟气再次进行加热，快速地对热水进行升温，并与散热器11和储热水箱9连接，在该管道上设有第一阀门8和第二阀门10来控制热水的通断，打开第一阀门8来控制储热水箱9的热水存储功能，通过管路连接至生活用水15，打开第一阀门8使加热后的水进入散热器11，保持室内供暖，散热后的水经过管道再次进入背板冷却系统132，构成一个回路。

风光互补照明系统包括风光互补发电装置电性连接风光发电控制器2，风光发电控制器2与蓄电池组5电性连接。风光互补照明装置1包括两组50W多晶硅光伏板101、100W垂直轴风机102和照明组件103，所述照明组件103包括路灯、用于支撑路灯的灯架以及内部的光敏感光模块、智能放电管理模块；两组50W多晶硅光伏板101与垂直轴风机102均与风光发电控制器2电性连接；路灯与光敏感光模块及智能放电管理模块电性连接；光伏板101和垂直轴风机102通过风光发电控制器2与蓄电池组5构成风光互补发电系统。垂直轴风机102把风能转变为电能，经过风光发电控制器2的整流和稳压的作用，把交流电转换为直流电，向蓄电池组5充电并储存电能。风光互补发电装置的光伏板101利用光生伏特效应将太阳能转化为直流电，供给照明用电或者储存于蓄电池组5内供生活用电。太阳能光伏光热系统13的光伏发电部分131电性连接光伏发电控制器6，光伏发电控制器6电性连接蓄电池组5；太阳能光伏光热系统的光伏组件为310W高效单晶光伏板131组成的光伏阵列；太阳能光伏光热系统的光伏板131由8块310W高效单晶光伏组件组成2行4列光伏阵列，发出的直流电通过光伏发电控制器6存储到蓄电池组5中，构成太阳能光伏光热系统的光伏发电部分131。

工作过程：在实际使用时，首先，光伏发电组件会吸收阳光进行光伏发电，通过光伏发电控制器6的智能控制，光伏发电组件生成的电能会被储存到蓄电池中，蓄电池会在并网逆变器3的控制下将电能输送给生活用电部分16；对于照明组件103(室外的照明)，光伏板101会吸收阳光进行光伏发电，也可以采用垂直风力发电机进行风力发电，通过风力发电和光伏发电，除了保证照明组件103的正常使用外，还可以将多余的电能通过风光发电控制器2的控制，输送给蓄电池组5，为生活用电部分16提供电力；这里分为两种情况：一、当蓄电池组5电量充足时，蓄电池组5中的电能可以通过并网逆变器3直接供给生活用电，盈余的电量可以通过来并网逆变器3实施并网；二、蓄电池组5电量不足时，无法满足生活用电部分16的用电需求，可直接采用220V市电，通过电网4提供生活用电；两种方式可以实时的保证使用者的正常用电。

由于该装置使用地区是高原高寒地区，从进水口12进入的水流温度较低，从进水口12进入的低温水流会从进水口12流动到蛇形水管中，对工作中的光伏板131组件进行吸热，降低光伏板的温度，提高光伏组件的工作效率，从蛇形水管中流出的水流会进入到炊事用生物质炉7中，由生物质炉7将水加热，当打开第二阀门10时，热水会将入到散热器11中进行供热，当打开第一阀门8时，热水会进入到储热水箱9中进行保温，便于为生活用水部分15提供热水。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种耦合多种可再生能源的高原高寒农宅多联供系统，其特征在于：包括蓄电池组(5)，所述蓄电池组(5)分别电性连接并离网系统、太阳能光伏光热系统(13)和风光互补照明系统；

所述并离网系统包括蓄电池组(5)电性连接并网逆变器(3)，所述并网逆变器(3)电性连接电网(4)，所述电网(4)和所述并网逆变器(3)之间电性连接并离网切换装置(14)，所述并离网切换装置(14)电性连接生活用电部分(16)；

所述太阳能光伏光热系统(13)包括光伏发电部分(131)和背板冷却部分(132)，所述光伏发电部分(131)电性连接光伏发电控制器(6)，光伏发电控制器(6)电性连接蓄电池组(5)；所述背板冷却部分(132)连通进水口(12)；所述背板冷却部分(132)通过管道与生物质炉(7)连通，冷却光伏板的水经过生物质炉加热后连通散热器(11)和储热水箱(9)，所述储热水箱(9)连通生活用水部分(15)；

所述风光互补照明系统包括风光互补发电装置，电性连接照明组件(103)及风光发电控制器(2)，风光发电控制器(2)电性连接蓄电池组(5)。

2.根据权利要求1所述的一种耦合多种可再生能源的高原高寒农宅多联供系统，其特征在于：所述风光互补照明系统(1)包括若干组多晶硅光伏板(101)、垂直轴风机(102)和照明组件(103)，所述照明组件(103)包括路灯、用于支撑路灯的灯架以及内部的光敏感光模块、智能放电管理模块；所述光敏感光模块与所述智能放电管理模块之间电性连接；若干组所述多晶硅光伏板(101)与所述垂直轴风机(102)均与所述风光发电控制器(2)电性连接；所述路灯与所述放电管理模块电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种耦合多种可再生能源的高原高寒农宅多联供系统，其特征在于：所述多晶硅光伏板(101)设置有两组，每组所述多晶硅光伏板(101)额定功率为50W；所述垂直轴风机(102)的额定功率为100W。

4.根据权利要求1所述的一种耦合多种可再生能源的高原高寒农宅多联供系统，其特征在于：所述太阳能光伏光热系统的光伏组件为310W高效单晶光伏板组成的光伏阵列。

5.根据权利要求1所述的一种耦合多种可再生能源的高原高寒农宅多联供系统，其特征在于：所述背板冷却部分(132)包括用于对光伏发电组件散热的蛇形水管，所述蛇形水管连通有进水口(12)，所述蛇形水管与所述光伏发电部分(131)抵接。

6.根据权利要求5所述的一种耦合多种可再生能源的高原高寒农宅多联供系统，其特征在于：所述蛇形水管与所述生物质炉(7)连通，所述生物质炉(7)与所述散热器(11)和储热水箱(9)之间均连通有管道，所述生物质炉(7)和所述储热水箱(9)之间管道为第一管道，所述第一管道上固定连接有第一阀门(8)，所述生物质炉(7)与所述散热器(11)之间的管道与第二管道，所述第二管道上设置有第二阀门(10)。

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