CN217785499U - 一种多能源供能系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多能源供能系统，涉及能源领域，用于供能，包括光电转换设备和沼气产生设备；光电转换设备包括光伏发电装置和光伏组件恒温装置，光伏发电装置包括至少一个光伏组件，用于将光能转换为电能以供耗能端使用；光伏组件恒温装置用于调整光伏组件的温度，包括设于光伏组件背面的换热套管、设于光伏组件表面的第一温度传感器、与第一温度传感器连接的第一控制器、以及泵送装置，其中，第一控制器与泵送装置的开关连接，换热套管包括内管、外管、以及填充在内管和外管中的换热介质，泵送装置用于向内管中输送换热介质；沼气产生设备用于产生生物天然气，以供耗能端使用。该系统实现多种能源提供，同时光伏组件输出功率稳定，使用寿命长。

Description

一种多能源供能系统

技术领域

本申请涉及能源领域，特别是涉及一种多能源供能系统。

背景技术

光伏组件是一种光电转换器件，可以将太阳能转换为电能，沼气系统可以将生物质能转换为生物天然气以及沼液有机肥料，目前可以将光伏组件和沼气系统应用到蔬菜大棚、农作物大棚等耗能系统中，为耗能系统供电和肥料。

光伏组件的输出功率受到工作时的光照强度和组件温度的影响，组件温度过高和过低均会导致发电效率下降，例如夏天中午组件工作温度会很高，冬天环境温度整体很低，光伏组件的工作温度也就很低。目前，光伏组件受到气象环境的严重影响，输出功率并不稳定，导致对耗能系统的供能并不稳定；并且，光伏组件温度的不稳定，还会影响使用寿命。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种多能源供能系统，以稳定光伏组件输出功率并提升输出电能，延长光伏组件寿命。

为解决上述技术问题，本申请提供一种多能源供能系统，包括光电转换设备和沼气产生设备；

所述光电转换设备包括光伏发电装置和光伏组件恒温装置，所述光伏发电装置包括至少一个光伏组件，用于将光能转换为电能以供耗能端使用；所述光伏组件恒温装置用于调整所述光伏组件的温度，包括设于所述光伏组件背面的换热套管、设于所述光伏组件表面的第一温度传感器、与所述第一温度传感器连接的所述第一控制器、以及泵送装置；其中，所述第一控制器与所述泵送装置的开关连接，所述第一控制器用于控制所述开关的开合；所述换热套管包括内管、外管、以及填充在所述内管和所述外管中的换热介质，所述泵送装置用于向所述内管中输送换热介质；

所述沼气产生设备用于产生生物天然气，以供耗能端使用。

可选的，还包括：

光热转换设备，包括集热装置和换热装置；

其中，所述换热装置与所述内管连接，所述内管中的换热介质传输至所述换热装置；所述集热装置将收集的太阳能加热输送至所述换热装置中的换热介质；

所述沼气产生设备包括发酵装置和发酵恒温装置，所述发酵恒温装置用于利用所述内管中的换热介质和所述光热转换设备加热后的换热介质维持所述发酵装置恒温。

可选的，所述发酵装置包括发酵罐体、设于发酵罐体内的搅拌器、设于发酵罐体外表面的保温层、用于向发酵罐体供料的给料泵、与发酵罐体连接的储气罐、设于发酵罐体上的进料口和出料口。

可选的，所述发酵恒温装置包括设于所述发酵罐体内的第二温度传感器、与所述第二温度传感器连接的第二控制器、热盘管、与所述热盘管连接的输送泵。

可选的，所述热盘管设于所述保温层内。

可选的，还包括：

储热设备，用于存储经所述集热装置加热后的换热介质。

可选的，所述集热装置的集热方式为真空管式、平板式、太阳能碟式、塔式、槽式中任一种；所述换热装置的换热方式为间壁式、混合式、蓄热式中任一种。

可选的，当所述集热装置的集热方式为槽式时，所述集热装置为线性菲涅尔式集热装置。

可选的，所述光电转换设备还包括储电装置，用于存储所述光伏组件产生的电能。

可选的，还包括：

燃气设备，用于燃烧所述沼气产生设备产生的沼气产生二氧化碳气肥，以供所述供耗能端使用。

本申请所提供的一种多能源供能系统，包括光电转换设备和沼气产生设备；所述光电转换设备包括光伏发电装置和光伏组件恒温装置，所述光伏发电装置包括至少一个光伏组件，用于将光能转换为电能以供耗能端使用；所述光伏组件恒温装置用于调整所述光伏组件的温度，包括设于所述光伏组件背面的换热套管、设于所述光伏组件表面的第一温度传感器、与所述第一温度传感器连接的所述第一控制器、以及泵送装置，其中，所述第一控制器与所述泵送装置的开关连接，所述换热套管包括内管、外管、以及填充在所述内管和所述外管中的换热介质，所述泵送装置用于向所述内管中输送换热介质；所述沼气产生设备用于产生生物天然气，以供耗能端使用。

可见，本申请多能源供能系统中的光电转换设备包括光伏发电装置和光伏组件恒温装置，光伏组件恒温装置包括换热套管、第一温度传感器、第一控制器、泵送装置，第一温度传感器可以测量光伏组件的温度，第一控制器根据光伏组件的温度控制泵送装置的开关，以向内管中输送换热介质，当光伏组件的温度升高或者降低时，外管中的换热介质可以直接吸收光伏组件的热量或者释放热量传递至光伏组件，以使光伏组件维持合适的温度，当外管中的换热介质不足以维持光伏组件的温度稳定时，内管中换热介质可以间接调整光伏组件的温度，以使光伏组件维持合适的温度，以使光伏组件的输出功率维持在较高的水平，提升光伏组件的输出电能，给耗能端稳定供能；并且，由于光伏组件的温度稳定，减少了光伏电池及组件材料的热应力变化，延长了光伏组件使用寿命。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种多能源供能系统的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的另一种多能源供能系统的结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的另一种多能源供能系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术部分所述，目前光伏组件受到气象环境的严重影响，输出功率并不稳定，导致对耗能系统的供能并不稳定。

有鉴于此，本申请提供了一种多能源供能系统，请参考图1，包括光电转换设备1和沼气产生设备2；

所述光电转换设备1包括光伏发电装置和光伏组件恒温装置，所述光伏发电装置包括至少一个光伏组件11，用于将光能转换为电能以供耗能端3使用；所述光伏组件恒温装置用于调整所述光伏组件11的温度，包括设于所述光伏组件11背面的换热套管14、设于所述光伏组件11表面的第一温度传感器12、与所述第一温度传感器12连接的所述第一控制器13、以及泵送装置15，其中，所述第一控制器13与所述泵送装置15的开关连接，所述换热套管14包括内管、外管、以及填充在所述内管和所述外管中的换热介质，所述泵送装置15用于向所述内管中输送换热介质；

所述沼气产生设备2用于产生生物天然气，以供耗能端3使用。

光伏组件11的背面即光伏组件11中太阳能电池背面所在的一侧。光伏发电装置还包括逆变器、变压器等，光伏组件11产生的电能通过逆变器和第三控制器供给耗能端3使用。

第一温度传感器12的数量既可以为一个也可以为多个，当第一温度传感器12的数量为多个时，第一控制器13以多个第一温度传感器12测量的温度的平均值作为光伏组件11的温度，以提升光伏组件11温度测量的准确性。

第一控制器13包括但不限于单片机、CPU(Central Processing Unit，中央处理器)。

优选地，所述光电转换设备1还包括储电装置，用于存储所述光伏组件11产生的电能，避免光伏组件11产生的过多的电能浪费。储电装置可以为铅酸电池或锂电池等。

内管与外管中的换热介质并不相同，外管中的换热介质可以为相变换热介质，相变换热介质可选用石蜡、硫酸钠水合盐、醋酸钠等，内管中的换热介质可以为水。

当光伏组件11温度高于最佳工作温度范围时，相变换热介质吸热维持光伏组件11温度不升高；当光伏组件11温度低于最佳工作温度范围时，相变换热介质放热，避免光伏组件11温度降低。当光伏组件11的温度过高，高于第一预设温度阈值时，第一控制器13控制泵送装置15打开将冷水箱中的水输送至内管中，冷水将相变换热介质中多余的热量带走，维持光伏组件11温度稳定在最佳工作温度范围；当光伏组件11的温度过低，低于第二预设温度阈值时，第一控制器13控制泵送装置15打开将热水箱中的水输送至内管中，热水向相变换热介质提供热量，进而维持光伏组件11温度稳定在最佳工作温度范围。

本申请多能源供能系统中的光电转换设备1包括光伏发电装置和光伏组件恒温装置，光伏组件恒温装置包括换热套管14、第一温度传感器12、第一控制器13、泵送装置15，第一温度传感器12可以测量光伏组件11的温度，第一控制器13根据光伏组件11的温度控制泵送装置15的开关，以向内管中输送换热介质，当光伏组件11的温度升高或者降低时，外管中的换热介质可以直接吸收光伏组件11的热量或者释放热量传递至光伏组件11，以使光伏组件11维持合适的温度，当外管中的换热介质不足以维持光伏组件11的温度稳定时，内管中换热介质可以间接调整光伏组件11的温度，以使光伏组件11维持合适的温度，以使光伏组件11的输出功率维持在较高的水平，提升光伏组件11的输出电能，给耗能端3稳定供能；并且，由于光伏组件11的温度稳定，减少了光伏电池及组件材料的热应力变化，延长了光伏组件11使用寿命。

请参考图2，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，多能源供能系统还包括：

光热转换设备4，包括集热装置41和换热装置42；其中，所述换热装置42与所述内管连接，所述内管中的换热介质传输至所述换热装置42；所述集热装置41将收集的太阳能加热输送至所述换热装置42中的换热介质；

沼气产生设备2包括发酵装置和发酵恒温装置，所述发酵恒温装置用于利用所述内管中的换热介质和所述光热转换设备4加热后的换热介质维持所述发酵装置恒温。

所述发酵装置2包括发酵罐体21、设于发酵罐体21内的搅拌器、设于发酵罐体21外表面的保温层、用于向发酵罐体21供料的给料泵、与发酵罐体21连接的储气罐、设于发酵罐体21上的进料口和出料口。发酵后产生的沼液和沼渣从出料口流出，作为耗能端3的有机肥料，发酵产生的气体进入储气罐中存储。

所述发酵恒温装置包括设于所述发酵罐体21内的第二温度传感器22、与所述第二温度传感器22连接的第二控制器23、热盘管、与所述热盘管连接的输送泵24。其中，第二温度传感器22测量发酵罐体21内的温度，当发酵罐体21内的温度低于发酵所需的温度时，第二控制器23控制输送泵24向热盘管中输送热水，当发酵罐体21内的温度低于发酵所需的温度时，第二控制器23控制输送泵24向热盘管中输送冷水。

第二控制器23包括但不限于单片机、CPU。

可选的，作为一种可实施方式，热盘管可以设置在发酵罐体21内，但是本申请中对热盘管的位置不做限定，在本申请的其他实施例中所述热盘管设于所述保温层内，可以避免发酵罐体21内的液体腐蚀热盘管。

当光伏组件11的温度过高时，内管中的水吸收热量，温度升高，水温一般在30℃～50℃，此时将内管中的水传输至换热装置42，集热装置41进一步对加热后的水进行加热至预设温度，以便利用加热至预设温度的水向需要热量的地方供热，降低将水加热至预设温度的难度，实现能量梯级利用，其中，预设温度可高达150℃～200℃。

为了避免热能的浪费，优选地，多能源供能系统还可以包括：储热设备，用于存储经所述集热装置41加热后的换热介质。

发酵装置发酵时需要在一定的温度下进行，例如低温发酵温度一般为37℃，高温发酵温度一般为57℃，当发酵装置温度较低时，为了保证发酵所需温度，发酵恒温装置可以利用内管中的换热介质和光热转换设备4加热后的换热介质向发酵装置提供热量，以使发酵装置维持恒温，保证发酵过程的顺利进行，同时实现能量梯级利用。当发酵装置温度较高时，发酵恒温装置利用冷水箱中的冷水进行降温。其中，当发酵装置进行低温发酵时，可以利用内管中的换热介质向发酵装置提供热量；当发酵装置进行高温发酵时，可以利用光热转换设备4加热后的换热介质向发酵装置提供热量。

需要指出的是，本申请中对集热装置41的集热方式不做限定，可自行设置。例如，所述集热装置41的集热方式为真空管式、平板式、太阳能碟式、塔式、槽式中任一种。同理，本申请中对换热装置42的换热方式也不做限定，例如，所述换热装置42的换热方式为间壁式、混合式、蓄热式中任一种。

当集热方式为真空管式时，集热装置41可以为太阳能热水器，其中包括真空管，真空管的内层与外层之间为真空，在内层管的表面上涂有光谱选择性吸收涂层，以最大限度的吸收太阳辐射能。经阳光照射，光子撞击涂层，太阳能转化成热能，水从涂层外吸热，水温升高，密度减小，热水向上运动，而比重大的冷水下降。热水始终位于上部，即水箱中。

当集热方式为平板式时，集热装置41主要包括涂有选择性吸收涂层的平板吸热板、透光材料盖板、保温层和外壳四大部分。当阳光透过透光材料盖板照在平板吸热板上时，其中大部分太阳辐射能为吸收体所吸收，转变为热能，并传向流体通道中的工质。通过自然循环或强迫循环，将储水箱内的水加热。

当集热方式为太阳能碟式时，集热装置41主要包括盘状抛物面聚光集热器，是一种点聚焦集热器，其聚光比可以高达数百到数千倍，因而可产生非常高的温度进行加热。

当集热方式为塔式时，集热装置41主要由聚光子系统、集热子系统、蓄热子系统等部分组成。多台大型太阳能反射镜，通常称为定日镜，每台都各自配有跟踪机构准确的将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接受器上，接受器上的聚光倍率可超过1000倍，接受器把吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给工质(水)，进行加热。

当集热方式为塔式时，集热装置41是利用槽式聚光镜将太阳光聚在一条线上，在这条线上安装着一个管状集热器，用来吸收太阳能，并对传热工质进行加热。槽式聚光器的抛物面对太阳进行的是一维跟踪，聚光比为10～100，温度可以达到400℃。

上述集热方式具体的详细技术可参考相关技术，本申请中不再进行详细阐述。

换热装置42的换热方式为间壁式时，换热装置42包括外换热管和内换热管，外换热管中可以填充油，内换热管中填充经光伏组件恒温装置的内管流出的水，集热装置41将热量传递给油，再由油将热量传递至内换热管中的水。换热装置42的换热方式为混合式时，换热装置42为真空管，将集热装置41加热后的水与光伏组件恒温装置的内管流出的水进行混合升温；换热装置42的换热方式为蓄热式时，换热装置42可以包括换热管、蓄水池和位于蓄水池的盘管，集热装置41对换热管中填充的水加热，加热后的水流入蓄水池中，光伏组件恒温装置的内管流出的水进入盘管中，实现对光伏组件恒温装置的内管流出的水的加热。上述换热方式具体的详细技术可参考相关技术，本申请中不再进行详细阐述。

作为一种可实施方式，当所述集热装置41的集热方式为槽式时，所述集热装置41为线性菲涅尔式集热装置41。线性菲涅尔式集热装置41包括反射镜阵列，换热管设置在反射镜的中心聚焦位置，同时在换热管外铺设聚光光伏电池片，聚光光伏电池片可提供电能驱动换热介质(水)流动，同时换热介质的流动为聚光电池片进行了降温，聚光光伏电池片既吸收了光能，又将多余的热量传递给换热管中的传热介质，光热转换设备4无需外部电源即可将光伏组件恒温装置内管中升温后的30～50℃的水继续进行加热至150～200℃设定温度，实现热能吸收的能量梯级利用。

本实施例中实现能量梯级利用的同时，还实现了光电转换设备1、沼气产生设备2和光热转换设备4之间的多能量互补。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，请参考图3，多能源供能系统还包括：

燃气设备5，用于燃烧所述沼气产生设备2产生的沼气产生二氧化碳气肥，以供所述供耗能端3使用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本申请所提供的多能源供能系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多能源供能系统，其特征在于，包括光电转换设备和沼气产生设备；

所述光电转换设备包括光伏发电装置和光伏组件恒温装置，所述光伏发电装置包括至少一个光伏组件，用于将光能转换为电能以供耗能端使用；所述光伏组件恒温装置用于调整所述光伏组件的温度，包括设于所述光伏组件背面的换热套管、设于所述光伏组件表面的第一温度传感器、与所述第一温度传感器连接的第一控制器、以及泵送装置；

其中，所述第一控制器与所述泵送装置的开关连接，所述第一控制器用于控制所述开关的开合；所述换热套管包括内管、外管、以及填充在所述内管和所述外管中的换热介质，所述泵送装置用于向所述内管中输送换热介质；

所述沼气产生设备用于产生生物天然气，以供耗能端使用。

2.如权利要求1所述的多能源供能系统，其特征在于，还包括：

光热转换设备，包括集热装置和换热装置；

其中，所述换热装置与所述内管连接，所述内管中的换热介质传输至所述换热装置；所述集热装置将收集的太阳能加热输送至所述换热装置中的换热介质；

所述沼气产生设备包括发酵装置和发酵恒温装置，所述发酵恒温装置用于利用所述内管中的换热介质和所述光热转换设备加热后的换热介质维持所述发酵装置恒温。

3.如权利要求2所述的多能源供能系统，其特征在于，所述发酵装置包括发酵罐体、设于发酵罐体内的搅拌器、设于发酵罐体外表面的保温层、用于向发酵罐体供料的给料泵、与发酵罐体连接的储气罐、设于发酵罐体上的进料口和出料口。

4.如权利要求3所述的多能源供能系统，其特征在于，所述发酵恒温装置包括设于所述发酵罐体内的第二温度传感器、与所述第二温度传感器连接的第二控制器、热盘管、与所述热盘管连接的输送泵。

5.如权利要求4所述的多能源供能系统，其特征在于，所述热盘管设于所述保温层内。

6.如权利要求2所述的多能源供能系统，其特征在于，还包括：

储热设备，用于存储经所述集热装置加热后的换热介质。

7.如权利要求2所述的多能源供能系统，其特征在于，所述集热装置的集热方式为真空管式、平板式、太阳能碟式、塔式、槽式中任一种；所述换热装置的换热方式为间壁式、混合式、蓄热式中任一种。

8.如权利要求7所述的多能源供能系统，其特征在于，当所述集热装置的集热方式为槽式时，所述集热装置为线性菲涅尔式集热装置。

9.如权利要求1所述的多能源供能系统，其特征在于，所述光电转换设备还包括储电装置，用于存储所述光伏组件产生的电能。

10.如权利要求1至9任一项所述的多能源供能系统，其特征在于，还包括：

燃气设备，用于燃烧所述沼气产生设备产生的沼气产生二氧化碳气肥，以供所述供耗能端使用。

Images