光伏光热系统技术方案

本申请涉及一种光伏光热系统，包括：光伏光热一体机，其包括择一工作的光伏发电单元和光热供热单元；工作模式控制单元，其与所述光伏光热一体机相连、以控制所述光伏发电单元和所述光热供热单元择一工作；加热水箱，其与所述光热供热单元之间连接第一循环水管，所述第一循环水管上连接第一循环水泵；用热单元，其通过走水管路与所述加热水箱相连；用电单元，其与所述光伏发电单元电路连接。

【技术实现步骤摘要】
光伏光热系统
本申请涉及一种光伏光热系统。
技术介绍
太阳能，作为可再生能源，已得到了广泛的应用，如光伏发电、光热采暖、光热发电等，太阳能也是未来发展绿色能源的主要方向。现有利用太阳能的两种技术途径：即光伏发电和光热制热的技术产品已普及的全球每个国家。现有技术的太阳能发电装置和制热装置为两个分设的装置，由于太阳能的光伏利用和光热利用各有优点和缺点，存在不能同时安装的问题，即只能发电而不能制热或只能制热而不能发电，使两者不能优势互补，不能同时进行制热和发电，影响了对太阳能的充分高效利用。单纯光伏发电时，光电转化效率低，其转换效率一般在太阳光能辐射量的12％-17％，也就是说照射到光伏板表面上约83％的太阳能未能利用和转换，相当一部分能量转化为热能流失，同时所产生的热能还会使光伏板温度升高导致电池效率下降，进一步降低光电转换率；因此单纯光伏发电存在转化率低、太阳能流失多的问题。单纯光热制热时，如常见的太阳能热水器，光热转化效率高，一般在太阳能辐射量的50％以上，然而所存在的问题是家庭洗浴的需要并不是日日所需，导致多数天产生的热水被搁置浪费，尤其对于装配太阳能热水系统的学校来说，在开学期太阳能热水满足了学生的使用，但在较长期的寒暑假，且此时光照量最大，热水器处于搁置无人使用状态，造成能源浪费；此外对于太阳能热水供暖系统来说，冬季采暖，光热制暖设备比光伏发电制暖设备的效率要高的多，如一幢100平方米的房子冬季采暖，如安装50平方米光伏发电装置，在晴天所发电能是无法满足要求的，如安装50平方米的光热利用装置，通过热水供暖，所吸收热能完全能满足要求，然而房屋一般只在冬季采暖，采暖时间约三个月，其余大部分时间都处于搁置状态，所收集的热能没有用，白白浪费；因此单纯光热制热存在使用频率不高、搁置停摆周期长的问题。综上所述，目前对太阳能的光伏发电和光热制热两种利用方式各自分别存在的上述问题导致太阳能利用不够充分，基于太阳能的产品目前在市场上还未普及或大规模应用，太阳能作为清洁、随手可得、取之不尽用之不竭的特有属性未得到很好的开发和利用，由于人们对太阳能技术应用和研发的匮乏导致利用太阳能技术的产品缺点更为突出，更为严重的，市场上甚至摒弃了诸如太阳能热水器等类似产品，因而面对当前能源危机以及对于清洁、无污染的追求，对太阳能的利用技术亟需革新。然而在实际中，将光伏发电和光热制热相结合一直是一个难以攻克的技术难题，二者的结合存在诸多技术问题需要克服，这也是由当前光伏发电和光热制热的基础设备决定的：因为光伏板多为一平面完整板，光热设备多为排列布置的集热管，导致光伏板与集热管无法结合、共同协作来弥补两种技术各自的不足、最大化利用太阳能，无法同时获取热水和电力两种收益，目前市面上将光伏发电和光热制热相结合得到热能电能同时产出的设备非常少，现有一些设备在光伏板的背部设置多跟集热管利用热能以制热，然而该种方式存在的问题是集热管制热依然会导致热量散发不出去，光伏板温度还会升高导致电池效率下降，使用寿命缩短；因而本申请研发的一种可实现光伏-光热切换的的光伏光热一体机具有重要的意义，对于太阳能充分利用并形成产品应用到家庭生活中具有革新意义。
技术实现思路
本申请的目的是：针对上述问题，提供一种可实现光伏-光热切换的光伏光热系统，并提供了该光伏光热系统的控制方法。本申请的技术方案是：一种光伏光热系统，包括：光伏光热一体机，其包括择一工作的光伏发电单元和光热供热单元；工作模式控制单元，其与所述光伏光热一体机相连、以控制所述光伏发电单元和所述光热供热单元择一工作；加热水箱，其与所述光热供热单元之间连接第一循环水管，所述第一循环水管上连接第一循环水泵；用热单元，其通过走水管路与所述加热水箱相连；以及用电单元，其与所述光伏发电单元电路连接。本申请这种光伏光热系统在上述技术方案的基础上，还包括以下优先方案：所述走水管路上设有蓄能水箱。所述走水管路包括连接所述蓄能水箱与所述加热水箱的第二循环水管，所述第二循环水管上连接第二循环水泵。所述走水管路还包括连接所述蓄能水箱与所述用热单元的第三循环水管，所述第三循环水管上连接第三循环水泵。所述加热水箱设有第二水温传感器，所述蓄能水箱设有第三水温传感器，所述第二水温传感器和所述第三水温传感器均与所述第二循环水泵电路连接。所述第二水温传感器与所述第三水温传感器之间连接比较器，所述比较器与所述第二循环水泵电路连接。所述蓄能水箱连接自来水管。所述光伏光热一体机包括：基架，固定于所述基架上的走水腔，布置于所述基架上、且与所述走水腔导热连接的集热管，以及布置于所述集热管径向侧部、且能够围绕所述集热管的管轴线转动的光伏板；所述第一循环水管与所述走水腔相连，所述用电单元与所述光伏板电路连接。所述工作模式控制单元包括：通过传动组件与所述光伏板相连、以驱动所述光伏板转动的电机，以及与所述电机电路连接的电机控制器。所述集热管设置至少两根，各根所述集热管彼此间隔平行排布，每一根所述集热管的径向侧部均平行布置有一块围绕该根集热管的管轴线转动的所述光伏板；所述传动组件包括：同轴套设于所述集热管外、且与所述光伏板固定的同步齿轮，以及啮合连接于所述同步齿轮之间的过桥齿轮；所述电机与其中一个所述同步齿轮或其中一个所述过桥齿轮相连。所述用电单元与所述光伏发电单元的连接电路上设有电源控制器。所述电源控制器与公共电网电路连接。所述走水腔中设有第一水温传感器，所述加热水箱中设有第二水温传感器，所述第一水温传感器和所述第二水温传感器均与所述第一循环水泵电路连接。所述第一水温传感器与所述第二水温传感器之间连接比较器，所述比较器与所述第一循环水泵电路连接。所述第二水温传感器与所述工作模式控制单元电路连接。本申请可实现如下有益效果：1、本申请提出的这种光伏光热系统将光伏发电和光热制热相结合，可根据需要选择发电或制热，实现对太阳能的充分利用，对于节能、无污染及可持续发展的生态发展模式具有革新意。2、对太阳能的光热转换利用率可达到50％以上，而光伏转换利用率只能达到17％左右，但又不可能将所有的太阳能都用来发热。对此，本申请提出的这种光伏光热系统控制方法，在光热转换达到满足使用需求的情况下，自动切换为光伏发电模式，充分利用一整天的太阳能。3、本申请以光热供热单元和加热水箱的水温为基础参数来调控二者之间的水交换状态，只有在满足特定调节时，二者之间的循环水泵才会开启，并且采用阶梯式控制策略，节能而且噪音污染小。4、当加热水箱的水温升高至所需的较高温度后，直接切换至光伏工作模式，最大程度地提升太阳能的利用率。5、光伏发电单元同时连接公共电网和家用电器，在家用电量足够后，可将多余电量传送至公共电网，由公共电网调配至缺电地区。6、若为了满足用水量需要而将加热水箱容积做的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏光热系统，其特征在于，包括：/n光伏光热一体机(1)，其包括择一工作的光伏发电单元和光热供热单元；/n工作模式控制单元(2)，其与所述光伏光热一体机相连、以控制所述光伏发电单元和所述光热供热单元择一工作；/n加热水箱(3)，其通过第一循环水管(4)与所述光热供热单元相连，所述第一循环水管(4)上连接第一循环水泵(5)；/n用热单元，其通过走水管路与所述加热水箱(3)相连；以及/n用电单元，其与所述光伏发电单元电路连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种光伏光热系统，其特征在于，包括：
光伏光热一体机(1)，其包括择一工作的光伏发电单元和光热供热单元；
工作模式控制单元(2)，其与所述光伏光热一体机相连、以控制所述光伏发电单元和所述光热供热单元择一工作；
加热水箱(3)，其通过第一循环水管(4)与所述光热供热单元相连，所述第一循环水管(4)上连接第一循环水泵(5)；
用热单元，其通过走水管路与所述加热水箱(3)相连；以及
用电单元，其与所述光伏发电单元电路连接。


2.根据权利要求1所述的光伏光热系统，其特征在于，所述走水管路上设有蓄能水箱(6)。


3.根据权利要求2所述的光伏光热系统，其特征在于，所述走水管路包括连接所述蓄能水箱(6)与所述加热水箱(3)的第二循环水管(7)，所述第二循环水管(7)上连接第二循环水泵(8)。


4.根据权利要求3所述的光伏光热系统，其特征在于，所述走水管路还包括连接所述蓄能水箱(6)与所述用热单元的第三循环水管(9)，所述第三循环水管(9)上连接第三循环水泵(10)。


5.根据权利要求3所述的光伏光热系统，其特征在于，所述加热水箱(3)设有第二水温传感器，所述蓄能水箱(6)设有第三水温传感器，所述第二水温传感器和所述第三水温传感器均与所述第二循环水泵(8)电路连接。


6.根据权利要求5所述的光伏光热系统，其特征在于，所述第二水温传感器与所述第三水温传感器之间连接比较器，所述比较器与所述第二循环水泵(8)电路连接。


7.根据权利要求2所述的光伏光热系统，其特征在于，所述蓄能水箱(6)连接自来水管。


8.根据权利要求1所述的光伏光热系统，其特征在于，所述光伏光热一体机(1)包括：
基架(101)，
固定于所述基架上的走水腔(102)，
布置于所述基架上、且与所述走水腔导热连...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，刘在祥，陈艳凤，朱涛，蔡园丰，王兵，牛争艳，
申请(专利权)人：上海兴邺材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31