光伏光热系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术属于光伏光热领域，具体涉及一种光伏光热系统及其控制方法，包括光伏发电系统、光热发电系统、以及余热梯级利用系统；所述的光伏发电系统包括顺序连接的光伏组件、蓄电池以及逆变器；所述的光热发电系统包括太阳能集热器、与所述的太阳能集热器循环连接的辅助热源、与所述的辅助热源循环连接的蒸发器、以及与所述的蒸发器连接的电转化单元以及热回收单元；所述的光伏发电系统以及市电分别与所述的光热发电系统连接为其供电。该系统是结合光伏发电技术、光热发电技术以及余热梯级利用技术所形成的独创系统，光伏发电可以提供系统运行时所需的电量，光热发电系统产生的电可进行并网使用，余热梯级利用系统对太阳能进行了有效地利用。效地利用。效地利用。

【技术实现步骤摘要】
光伏光热系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于光伏光热领域，具体涉及一种光伏光热系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着不可再生能源的持续消耗，人们开始逐渐提高了对于太阳能资源利用的重视程度，目前对于太阳能利用的技术主要包含光伏发电技术，光热发电技术和余热梯级利用技术。但无论三者中的哪一种技术都只是单一的利用了太阳能的光能或者热能，并不能高效地综合利用太阳能资源，因此通过光伏和光热技术的相结合来提高太阳能资源的光热资源综合利用效率具有很大的研究价值。专利号为CN105719543A的专利文献，名称为可移动式光伏光热一体化实验实训系统，该系统将光伏发电和热利用结合到一起形成一种新的光伏光热系统，但该系统对于太阳能热资源的利用形式较为单一，仅限于将热量储存在热水之中并为加以有效利用。专利号为CN211258904U的专利文献，名称为一种光热低温发电系统，通过采用混合的工质提高了发电机组的发电效率，近而提高了太阳能热的利用效率，但系统技术还是较为单一，只是通过改良光热发电技术来提高太阳能利用率，虽有效的利用了热能，但并为对光能进行有效地应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种光伏光热系统及其控制方法；
[0004]光伏光热系统包括光伏发电系统、光热发电系统、以及余热梯级利用系统；
[0005]所述的光伏发电系统包括顺序连接的光伏组件、蓄电池以及逆变器；
[0006]所述的光热发电系统包括太阳能集热器、与所述的太阳能集热器循环连接的辅助热源、与所述的辅助热源循环连接的蒸发器、以及与所述的蒸发器连接的电转化单元以及热回收单元；所述的电转化单元包括与所述的蒸发器连接的螺旋杆以及与所述的螺旋杆连接的永磁电机；所述的热回收单元包括与所述的螺旋杆顺序连接的余热梯级利用系统、冷凝器以及储液罐；所述的储液罐与所述的蒸发器连接；所述的冷凝器与冷源循环连接。
[0007]所述的光伏发电系统以及市电分别与所述的光热发电系统连接为其供电
[0008]所述的辅助热源与辅助加热器连接；所述的逆变器与所述的电加热器连接为其供电。
[0009]所述的光伏发电系统由光伏控制系统进行控制；所述的光伏控制系统包括端子排、防反冲二极管D、电压传感器U1和U2、电流传感器I1、空气开关QF1、QF2、QF3、QF4、QF5和QF6、继电器KA1、KA2、KA3、KA4、KA5和KA6、熔断器FU1和FU2、系统控制柜模块、以及市电模块组成；其中所述的电压传感器和电流传感器主要用于检测光伏组件和蓄电池的电量状态；空气开关和熔断器在电路中其保护作用；继电器KA1、KA2分别控制蓄电池的充放电状态，KA3控制市电模块的启停；逆变器可将光伏组件和蓄电池发出的直流电转化为220V交流电；电加热器、交流水泵和系统控制柜分别为光伏发电系统的负载部分，分别通过继电器KA4、KA5、KA6和空气开光QF6进行控制。
[0010]光热发电系统又光热发电控制系统控制，包括空气开关QF6、QF7和QF8、紧急停止开关S0、变频器BPQ，工质循环泵，相序保护器XXJ,交流接触器KM1，继电器KA7,KA8,KA9，电源指示灯HL1和故障指示灯HL2,以及24V直流开关电源；当系统检测到故障时可按下紧急停止开关S0将其直接断开对系统进行保护；变频器BPQ与工质循环泵相连用于改变泵的转速；相序保护器可自动进行相序识别，避免系统中的相关泵体因为电源相序接反后，导致反转从而导致事故或设备损坏；交流接触器KM1用于控制循环泵的启停；电源指示灯HL1点亮代表该系统已通电；当检测到系统存在故障时，故障指示灯HL2则会点亮。24V直流开关可将220V交流电转换为24V直流电，然后充当电源为监控系统进行供电。
[0011]所述的监控系统包括监控模块和触控屏模块，其中监控模块采用PLC，包括三个模块，分别为一个主模块和两个扩展模块，其中主模块用于采集变频器BPQ的故障信号和控制整个系统继电器的断开与闭合，其余两个扩展模块主要用于采集系统中电压传感器、电流传感器、温度传感器、压力传感器和流量计的实时数据，两个扩展模块将采集到的数据信息传输到主模块，然后主模块再通过RS485通信口将各个模块的所有数据信息传输给触控屏，最后通过触控屏可实现对整个光伏光热系统实时数据监测和控制切换系统的各种运行状态。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0013]该系统是结合光伏发电技术、光热发电技术以及余热梯级利用技术所形成的独创系统，光伏发电可以提供系统运行时所需的电量，光热发电系统产生的电可进行并网使用，余热梯级利用系统对太阳能的热资源进行了有效地利用；该新型系统既有效地利用了光能也有效地利用了热能。市电模块的引入可保障系统的正常运转，当遭遇特殊情况时，光伏系统产生的电量不足以持续维持系统正常运行时，此时切换市电模块为整个系统供电。辅助热源的使用有效地改变热利用系统集热不稳定的缺点，通过控制辅助热源的温度值(室温
‑
180℃之间，控制精度的误差值在
±
0.1
‑
0.5)，可以模拟并实验得到全国各地区的光热发电机组的发电效率、发电量以及其运行工况，进一步提高光热发电设备的产品化输出。光热发电系统中变频器可以调节工质循环泵的转速，因此通过控制调节变频器来改变循环泵的转速，近而改变循环工质的流量，因此在实验测试中可用来研究螺杆机的转速与机组发电量的关系，也可研究发电功率、螺杆机转速和转矩之间的关系。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的光伏发电系统的整体结构示意图；
[0015]图2是本专利技术的光伏光热系统原理图；
[0016]图3是本专利技术的系统供电控制原理图；
[0017]图4
‑
6分别是本专利技术的监控系统的主模块、扩展模块、触控屏的示意图；
[0018]图7是本专利技术的光伏发电系统的供电控制原理图。
具体实施方式
[0019]为了使本
的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合最佳实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0020]图1示出一种光伏光热系统，包括光伏发电系统、光热发电系统、以及余热梯级利
用系统；所述的光伏发电系统包括顺序连接的光伏组件1、蓄电池2以及逆变器3；光伏发电系统可为整个系统提供所需的电量，但当遭遇恶劣的天气条件是，光伏的发电量可能不足以长时间支撑系统正常运行，所以采用市电进行辅助供电以维持系统的正常运转；光伏发电系统的电能流向为光伏组件发电，流经蓄电池，再流经逆变器，此时直流电变为交流电，然后电能在分别供给系统控制柜、两个交流水泵和电加热器等负载。
[0021]所述的光热发电系统包括太阳能集热器5、与所述的太阳能集热器循环连接的辅助热源7、与所述的辅助热源循环连接的蒸发器8、以及与所述的蒸发器连接的电转化单元以及热回收单元；所述的电转化单元包括与所述的蒸发器连接的螺旋杆9以及与所述的螺旋杆连接的永磁电机14；所述的热回收单元包括与所述的螺旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏光热系统，其特征在于，包括光伏发电系统、光热发电系统、以及余热梯级利用系统；所述的光伏发电系统包括顺序连接的光伏组件、蓄电池以及逆变器；所述的光热发电系统包括太阳能集热器、与所述的太阳能集热器循环连接的辅助热源、与所述的辅助热源循环连接的蒸发器、以及与所述的蒸发器连接的电转化单元以及热回收单元；所述的电转化单元包括与所述的蒸发器连接的螺旋杆以及与所述的螺旋杆连接的永磁电机；所述的热回收单元包括与所述的螺旋杆顺序连接的余热梯级利用系统、冷凝器以及储液罐；所述的储液罐与所述的蒸发器连接；所述的冷凝器与冷源循环连接；所述的光伏发电系统以及市电分别与所述的光热发电系统连接为其供电。2.根据权利要求1所述的光伏光热系统，其特征在于，所述的辅助热源与辅助加热器连接；所述的逆变器与所述的电加热器连接为其供电。3.根据权利要求1所述的光伏光热系统，其特征在于，所述的光伏发电系统由光伏控制系统进行控制；所述的光伏控制系统包括端子排、防反冲二极管D、电压传感器U1和U2、电流传感器I1、空气开关QF1、QF2、QF3、QF4、QF5和QF6、继电器KA1、KA2、KA3、KA4、KA5和KA6、熔断器FU1和FU2、系统控制柜模块、以及市电模块组成；其中所述的电压传感器和电流传感器主要用于检测光伏组件和蓄电池的电量状态；空气开关和熔断器在电路中其保护作用；继电器KA1、KA2分别控制蓄电池的充放电状态，KA3控制市电模块的启停；逆变器可将光伏组件和蓄电池发出的直流电转化为220V交流电；电加热器、交流水泵和系统控制柜分别为光伏发电系统的负载部分，分别通过继电器KA4、KA5、KA6和空气开光QF6进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：田玮，张恒，张链，徐鑫，陈子坚，张敬松，
申请(专利权)人：天津中德应用技术大学，
类型：发明
国别省市：