【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能综合利用，具体涉及一种基于分级储热的电热联供系统、控制方法及优化调控方法。
技术介绍
1、太阳能是一种清洁、可再生且几乎无穷无尽的能源，目前对太阳能的利用方式多样，比较常见的是光伏发电，通过太阳能电池板将太阳光直接转化为电能，然而目前的光电转化效率大约在22％左右，意味着只有22％的太阳辐射能转化为电能，而剩余的78％则转化为热能，这部分热能并未被高效利用于供暖或其他热能需求上，而是散失到空气中，因此如何提高太阳能的利用率是亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的问题是克服现有技术缺陷，提供一种基于分级储热的电热联供系统、控制方法及优化调控方法，在光伏发电的同时，回收存储发电过程中产生的热量，提高太阳能利用率，减少太阳能利用过程热量损失。
2、为解决上述技术问题，本专利技术一方面提供一种基于分级储热的电热联供系统，包括：光伏热量模块，包括用于将太阳能转化为电能的光伏组件和用于收集所述光伏组件工作过程中产生热量的换热组件；储热模块，用于在所述换热组件的出口处换热介质温度不高于第一设定温度值时，使用第一蓄热箱存储所述换热组件收集的热量，并在所述换热组件的出口处换热介质温度高于第一设定温度值时，使用第二蓄热箱存储所述换热组件收集的热量；所述第二蓄热箱还用于向外部供热；热泵模块，用于从所述第一蓄热箱中吸收热量，并将吸收的热量转移到所述第二蓄热箱内。
3、在上述基于分级储热的电热联供系统中，通过换热组件和储热模块，可以在光伏组件发电的
4、优选的，光伏组件产生的电能能够供应给所述基于分级储热的电热联供系统使用，实现电能自产自用。所述第一蓄热箱内设置有相变材料，提高储能密度。
5、作为本专利技术基于分级储热的电热联供系统的改进，所述储热模块还包括通过管路连通的：三通阀a、第一换热器、第二换热器、三通阀b、第一循环泵；所述第一换热器用于与所述第一蓄热箱进行热量交换；所述第二换热器用于与所述第二蓄热箱进行热量交换；所述三通阀a的进口连接所述换热组件的蓄热介质流出口，一出口连接所述第一换热器的进口，另一出口连接所述第二换热器的进口；所述三通阀b的出口连接所述第一循环泵的进口，一进口连接所述第一换热器的出口，另一进口连接所述第二换热器的出口；所述第一循环泵的出口连接所述换热组件的蓄热介质回流口。
6、通过两个三通阀将第一换热器和第二换热器并联布置，从而在实际进行热量传递和存储过程中，面对不断波动的实时热量，能够快速响应，快速的切换工作状态，将一部分热量存储在第一蓄热箱内，将温度高的另一部分热量存储在第二蓄热箱内，整个系统管路布置巧妙、合理。
7、进一步的，所述储热模块还包括第一控制单元、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，所述第一温度传感器用于获取所述换热组件的出口处换热介质温度；所述第二温度传感器用于获取所述第一蓄热箱与所述热泵模块进行热交换的出口处蓄热介质温度；所述第三温度传感器用于获取所述第二蓄热箱向外部供热的出口处蓄热介质温度；所述第一控制单元用于根据所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第三温度传感器获取的温度值，控制所述三通阀a、所述三通阀b和所述第一循环泵的工作状态。
8、通过第一控制单元对蓄热过程进行控制，根据各个温度传感器，精确的实现对收集热量分两个梯度进行传递存储。
9、进一步的，所述第一控制单元的控制过程包括：
10、当ta≤t0且ta-tb≥δt1时，先控制所述三通阀a和所述三通阀b，使所述第一换热器接通、所述第二换热器断开，再启动所述第一循环泵，直到当ta＞t0或ta-tb＜δt2时停止所述第一循环泵；
11、当ta＞t0且ta-tc≥δt3时，先控制所述三通阀a和所述三通阀b，使所述第一换热器断开、所述第二换热器接通，再启动所述第一循环泵，直到当ta≤t0或ta-tb＜δt4时停止所述第一循环泵；
12、ta为所述换热组件的出口处换热介质温度；tb为所述第一蓄热箱与所述热泵模块进行热交换的出口处蓄热介质温度；tc为所述第二蓄热箱向外部供热的出口处蓄热介质温度；t0为第一设定温度值；δt1、δt2、δt3和δt4均为给定值。
13、作为本专利技术基于分级储热的电热联供系统的另一种改进，所述热泵模块包括热泵机组、第二控制单元和第三温度传感器，所述第三温度传感器用于获取所述第二蓄热箱向外部供热的蓄热介质流出口处的蓄热介质温度；所述第二控制单元用于根据所述第三温度传感器获取的温度值，控制所述热泵机组是否工作；所述热泵机组工作时从所述第一蓄热箱中吸收热量，并将吸收的热量转移到所述第二蓄热箱内。
14、通过第二控制单元对第二蓄热箱从第一蓄热箱的取热过程进行控制，以第二蓄热箱的供热温度作为参考，保证第二蓄热箱的供热出口温度在设定范围，即保证供热稳定。
15、进一步的，所述第二控制单元的控制过程包括：
16、当tc≤t1时，启动所述热泵机组工作，直到当tc≥t2时停止所述热泵机组工作；
17、其中，tc为所述第二蓄热箱向外部供热的出口处蓄热介质温度；t1和t2均为给定值。
18、通过第二控制单元使第二蓄热箱向外供热的蓄热介质温度维持在t1-t2范围之间，从而稳定的向外部供热。所述第二蓄热箱稳定的向外部供热指的是：所述第二蓄热箱向外部供热的蓄热介质流出口处的蓄热介质温度保持在设定温度范围内。
19、进一步的，所述热泵机组有多个，多个所述热泵机组的蒸发器放热侧串联接在所述第一蓄热箱的蓄热介质进出口之间，多个所述热泵机组的冷凝器吸热侧串联接在所述第二蓄热箱的蓄热介质进出口之间，从而实现对所述第一蓄热箱内的蓄热介质热量进行梯度吸收，以及对所述第二蓄热箱内的蓄热介质温度进行梯度提升。
20、热泵模块工作时候，通过设置多个热泵机组串行布置，实现对第一蓄热箱的蓄热介质内热量梯度回收以及梯度提升，并能够实现对第二蓄热箱内蓄热介质进行梯度加热，减少热量回收、传递过程中的热量损失。
21、进一步的，所述第一蓄热箱的蓄热介质进出口之间通过管路连接设置有：第二循环泵、第一阀和多个所述热泵机组的蒸发器放热侧；所述第二循环泵用于驱动所述第一蓄热箱内的蓄热介质在管路内循环流动；所述第一阀用于控制管路的通断；在管路中沿所述第一蓄热箱内的蓄热介质流动方向，各个所述热泵机组的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，所述储热模块还包括通过管路连通的：三通阀A(24)、第一换热器(25)、第二换热器(26)、三通阀B(27)、第一循环泵(28)；
3.根据权利要求2所述的一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，所述储热模块还包括第一控制单元、第一温度传感器(41)、第二温度传感器(42)和第三温度传感器(43)，所述第一温度传感器(41)用于获取所述换热组件(21)的出口处换热介质温度；所述第二温度传感器(42)用于获取所述第一蓄热箱(22)与所述热泵模块进行热交换的出口处蓄热介质温度；所述第三温度传感器(43)用于获取所述第二蓄热箱(23)向外部供热的出口处蓄热介质温度；
4.根据权利要求3所述的一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，所述第一控制单元的控制过程包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，所述热泵模块包括热泵机组、第二控制单元和第三温度传感器(43)，所述第三温度传感
6.根据权利要求5所述的一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，所述第二控制单元的控制过程包括：
7.根据权利要求5所述的一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，所述热泵机组有多个，多个所述热泵机组的蒸发器放热侧串联接在所述第一蓄热箱(22)的蓄热介质进出口之间，多个所述热泵机组的冷凝器吸热侧串联接在所述第二蓄热箱(23)的蓄热介质进出口之间，从而实现对所述第一蓄热箱(22)内的蓄热介质热量进行梯度吸收，以及对所述第二蓄热箱(23)内的蓄热介质温度进行梯度提升。
8.根据权利要求7所述的一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，所述第一蓄热箱(22)的蓄热介质进出口之间通过管路连接设置有：第二循环泵(31)、第一阀(32)和多个所述热泵机组的蒸发器放热侧；所述第二循环泵(31)用于驱动所述第一蓄热箱(22)内的蓄热介质在管路内循环流动；所述第一阀(32)用于控制管路的通断；在管路中沿所述第一蓄热箱(22)内的蓄热介质流动方向，各个所述热泵机组的蒸发器吸热侧工作温度区间逐渐降低。
9.根据权利要求7所述的一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，所述第二蓄热箱(23)上设置有两组蓄热介质进出口，一组用于向外部供热；另一组的蓄热介质进出口之间通过管路连接设置有：第三循环泵(33)、第二阀(34)和多个所述热泵机组的冷凝器吸热侧；所述第三循环泵(33)用于驱动所述第二蓄热箱(23)内的蓄热介质在管路内循环流动；所述第二阀(34)用于控制管路的通断；沿所述第二蓄热箱(23)内的蓄热介质流动方向，各个所述热泵机组的冷凝器放热侧工作温度区间逐渐升高。
10.一种如权利要求1-9任一项所述基于分级储热的电热联供系统的控制方法，其特征在于，包括：
11.根据权利要求10所述的一种控制方法，其特征在于，所述当所述换热组件(21)的出口处换热介质温度不高于第一设定温度值时，使用第一蓄热箱(22)存储所述换热组件(21)收集的热量；当所述换热组件(21)的出口处换热介质温度高于第一设定温度值时，使用第二蓄热箱(23)存储所述换热组件(21)收集的热量包括：
12.根据权利要求10所述的一种控制方法，其特征在于，还包括：
13.一种基于权利要求10-12任一项所述控制方法的优化调控方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，所述储热模块还包括通过管路连通的：三通阀a(24)、第一换热器(25)、第二换热器(26)、三通阀b(27)、第一循环泵(28)；
3.根据权利要求2所述的一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，所述储热模块还包括第一控制单元、第一温度传感器(41)、第二温度传感器(42)和第三温度传感器(43)，所述第一温度传感器(41)用于获取所述换热组件(21)的出口处换热介质温度；所述第二温度传感器(42)用于获取所述第一蓄热箱(22)与所述热泵模块进行热交换的出口处蓄热介质温度；所述第三温度传感器(43)用于获取所述第二蓄热箱(23)向外部供热的出口处蓄热介质温度；
4.根据权利要求3所述的一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，所述第一控制单元的控制过程包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，所述热泵模块包括热泵机组、第二控制单元和第三温度传感器(43)，所述第三温度传感器(43)用于获取所述第二蓄热箱(23)向外部供热的蓄热介质流出口处的蓄热介质温度；所述第二控制单元用于根据所述第三温度传感器(43)获取的温度值，控制所述热泵机组是否工作；所述热泵机组工作时从所述第一蓄热箱(22)中吸收热量，并将吸收的热量转移到所述第二蓄热箱(23)内。
6.根据权利要求5所述的一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，所述第二控制单元的控制过程包括：
7.根据权利要求5所述的一种基于分级储热的电热联供系统，其特征在于，所述热泵机组有多个，多个所述热泵机组的蒸发器放热侧串联接在所述第一蓄热箱(22)的蓄热介质进出口之间，多个所述热泵机组的冷凝器吸热侧串联接在所述第二蓄热箱(23)的蓄热介质进出口之间...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁胜，肖申，于建成，周博滔，颜毅，王坤，谭靖，郭松，范须露，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院武汉能效测评有限公司，
类型：发明
国别省市：
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