一种基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统，涉及太阳能光伏利用与光热利用的耦合领域，包括高效光伏光热组件阵列、热力循环模块、蓄热/蓄冷模块和发电/储电模块，其中，高效光热光伏组件和热力循环模块耦合，高效光热光伏组件阵列能够作为热力循环的蒸发器，由制冷剂带走高效光伏光热组件的工作废热加以后续利用；热力循环模块能够通过调节四通阀与电磁阀组在不同情景下分别实现供热、供冷功能；蓄热/蓄冷模块包括循环水泵与水箱；发电/储电模块包括蓄电池与光伏调控/逆变一体机。本发明专利技术集发电、供热、供冷、储电功能于一体，通过模式切换可满足用户不同的用热、用冷需求，拓宽了光伏光热技术的应用范围。拓宽了光伏光热技术的应用范围。拓宽了光伏光热技术的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统


[0001]本专利技术涉及太阳能光伏利用与光热利用的耦合领域，尤其涉及一种基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统。

技术介绍

[0002]太阳能作为最清洁与最丰富的可再生能源之一，能够转化为热能、电能；其中太阳能光热技术，如太阳能热水器等，已在居民采暖等领域得到了广泛应用，技术较为成熟；而太阳能光伏技术(PV)是除风能以外最为先进的低碳能源技术，其应用范围与规模不断扩大，开发成本也在不断下降。然而，光伏组件在工作过程中，由于废热的产生，面临组件温度升高、发电效率下降、使用寿命减短等问题。为克服上述问题，光伏光热技术(PVT)应运而生，通过将光伏组件与吸热背板相结合，通过循环工质(水、空气、纳米流体、制冷剂等)收集光伏组件工作废热并加以利用，与此同时可降低光伏组件工作温度、提高发电效率。目前，利用制冷剂作为工质，通过吹胀直膨式背板将光伏光热组件与热泵循环进行耦合的技术路线，已被证明是高效低碳节能可靠的太阳能利用技术路径。
[0003]然而，现有的将光伏光热组件与热力循环相结合的技术路线，大部分只能应用于供暖，仅适合于有用热需求的场合。而面对无稳定用热需求，甚至有供冷需求的场合，如夏季日间，现有的将光伏光热组件与热力循环相结合的技术路线的适用性有限。
[0004]因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统，使系统能够适应于用户端不同的用热、用冷需求，增强系统的灵活性、适用性。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何设计一种基于高效光伏光热组件的冷热电储系统，解决现有技术中光伏光热耦合热力循环系统适用性不广的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统，包括高效光伏光热组件阵列、热力循环模块、蓄热/蓄冷模块和发电/储电模块，其中，所述高效光热光伏组件和所述热力循环模块耦合，所述高效光热光伏组件阵列能够作为热力循环的蒸发器，由制冷剂带走高效光伏光热组件的工作废热加以后续利用；所述热力循环模块能够通过调节四通阀与电磁阀组在不同情景下分别实现供热、供冷功能；所述蓄热/蓄冷模块包括循环水泵与水箱；所述发电/储电模块包括蓄电池与光伏调控/逆变一体机。
[0007]进一步地，所述高效光热光伏组件包括光伏电池、铝基吹胀式直膨吸热背板。
[0008]进一步地，所述发电/储电模块通过所述光伏调控/逆变一体机调节所述高效光伏光热组件至最大发电功率，所述高效光伏光热组件所发电量可由所述蓄电池储存，也可通过所述光伏调控/逆变一体机转化为交流电并入电网。
[0009]进一步地，所述热力循环模块还包括压缩机、中间换热器、翅片式换热器、膨胀阀。
[0010]进一步地，所述太阳能冷热电储系统的运行模式包括太阳能热泵运行模式、空气
源热泵运行模式、双源热泵运行模式、双蒸发器空气源制冷运行模式、单蒸发器空气源制冷运行模式。
[0011]进一步地，所述太阳能热泵运行模式为：通过调节所述四通阀和所述电磁阀组，使所述高效光伏光热组件阵列作为热力循环的蒸发器，同时不接通所述翅片式换热器，此时所述中间换热器作为冷凝器，所述水箱作为蓄热水箱；制冷剂流经高效光伏光热组件吸收工作废热，经热力循环提质用于加热水箱内的水至60℃。
[0012]进一步地，所述空气源热泵运行模式为：通过调节所述四通阀和所述电磁阀组，不接通所述高效光伏光热组件阵列，以所述翅片式换热器作为蒸发器；此时所述中间换热器作为冷凝器，所述水箱作为蓄热水箱；制冷剂流经高效光伏光热组件吸收工作废热，经热力循环提质用于加热水箱内的水至60℃。
[0013]进一步地，所述双源热泵运行模式为：通过调节所述四通阀和所述电磁阀组，使所述高效光伏光热组件阵列与所述翅片式换热器均作为蒸发器；此时所述中间换热器作为冷凝器，所述水箱作为蓄热水箱；制冷剂流经高效光伏光热组件吸收工作废热，经热力循环提质用于加热水箱内的水至60℃。
[0014]进一步地，所述双蒸发器空气源制冷运行模式为：通过调节所述四通阀和所述电磁阀组，使所述高效光伏光热组件阵列与所述中间换热器作为蒸发器，所述翅片式换热器作为冷凝器，此时所述水箱为蓄冷水箱；所述翅片式换热器的冷凝废热可制热风用于除湿。
[0015]进一步地，所述单蒸发器空气源制冷运行模式为：通过调节所述四通阀和所述电磁阀组，不接通所述高效光伏光热组件阵列，并使所述中间换热器作为蒸发器，所述翅片式换热器作为冷凝器，此时所述水箱为蓄冷水箱；所述翅片式换热器的冷凝废热可制热风用于除湿。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益技术效果：
[0017]本专利技术在通过吹胀直膨式组件实现太阳能高效热电转化的同时，与热力循环相耦合，集发电、供热、供冷、储电功能于一体，通过模式切换可满足用户不同的用热、用冷需求，拓宽了光伏光热技术的应用范围。
[0018]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的一个较佳实施例的系统结构示意图。
[0020]其中，1
‑
高效光伏光热组件阵列，2
‑
光伏调控/逆变一体机，3
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蓄电池，4
‑
翅片式换热器，5
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膨胀阀，6
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压缩机，7
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四通阀，8
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中间换热器，9
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第一电磁阀，10
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第二电磁阀，11
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第三电磁阀，12
‑
第四电磁阀，13
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第五电磁阀，14
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第六电磁阀，15
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循环水泵，16
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水箱，17
‑
供水，18
‑
回水。
具体实施方式
[0021]以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
[0022]在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
[0023]如图1所示，是一种基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统的结构示意图，由高效光热光伏组件阵列1、热力循环模块、蓄热/蓄冷模块与发电/储电模块组成；其中，高效光热光伏组件由光伏电池、铝基吹胀式直膨吸热背板及必要的胶层、绝缘层与外边框组成；发电/储电模块由光伏调控/逆变一体机2、蓄电池3组成；热力循环模块包括翅片式换热器4、膨胀阀5、压缩机6、四通阀7、中间换热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统，其特征在于，包括高效光伏光热组件阵列、热力循环模块、蓄热/蓄冷模块和发电/储电模块，其中，所述高效光热光伏组件和所述热力循环模块耦合，所述高效光热光伏组件阵列能够作为热力循环的蒸发器，由制冷剂带走高效光伏光热组件的工作废热加以后续利用；所述热力循环模块能够通过调节四通阀与电磁阀组在不同情景下分别实现供热、供冷功能；所述蓄热/蓄冷模块包括循环水泵与水箱；所述发电/储电模块包括蓄电池与光伏调控/逆变一体机。2.如权利要求1所述的基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统，其特征在于，所述高效光热光伏组件包括光伏电池、铝基吹胀式直膨吸热背板。3.如权利要求1所述的基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统，其特征在于，所述发电/储电模块通过所述光伏调控/逆变一体机调节所述高效光伏光热组件至最大发电功率，所述高效光伏光热组件所发电量可由所述蓄电池储存，也可通过所述光伏调控/逆变一体机转化为交流电并入电网。4.如权利要求1所述的基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统，其特征在于，所述热力循环模块还包括压缩机、中间换热器、翅片式换热器、膨胀阀。5.如权利要求4所述的基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统，其特征在于，所述太阳能冷热电储系统的运行模式包括太阳能热泵运行模式、空气源热泵运行模式、双源热泵运行模式、双蒸发器空气源制冷运行模式、单蒸发器空气源制冷运行模式。6.如权利要求5所述的基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统，其特征在于，所述太阳能热泵运行模式为：通过调节所述四通阀和所述电磁阀组，使所述高效光伏光热组件阵列作为热力循环的蒸发器，同时不接通所述翅片式...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文杰，姚剑，代彦军，赵耀，姜山，贾腾，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：