耦合生物质能和太阳能的农村住宅低碳供暖系统技术方案

本实用新型专利技术为一种耦合生物质能和太阳能的农村住宅低碳供暖系统，包括光伏发电模块、输电模块、供暖模块和蓄电池；所述输电模块包括单向最大功率点跟踪器、直流母线和插座；光伏发电模块的输出端与单向最大功率点跟踪器的输入端连接，单向最大功率点跟踪器的输出端与直流母线连接，直流母线的末端安装有插座，供暖模块的耗电设备电源线与插座连接；直流母线通过电磁阀与蓄电池连接，光伏发电模块产生的电能大于用电需求时，蓄电池储存电能；光伏发电模块产生的电能小于用电需求时，蓄电池释放电能。光伏发电模块、输电模块以及蓄电池构成一个直流微网，通过直流微网为供暖模块的耗电设备供电，实现生物质能和太阳能有机耦合，提高了农村地区太阳能和生物质能的利用率，有利于农村住宅供暖低碳化发展。利于农村住宅供暖低碳化发展。利于农村住宅供暖低碳化发展。

【技术实现步骤摘要】
耦合生物质能和太阳能的农村住宅低碳供暖系统


[0001]本技术属于农村建筑绿色低碳供暖
，具体为一种耦合生物质能和太阳能的农村住宅低碳供暖系统。

技术介绍

[0002]生物质能是以秸秆、树木、农林废弃物等生物质为载体的能量，具有可再生、含硫量低以及全生命周期CO2零排放等特点，技术难度低，可就地开发利用，是农村地区的主要能源。为了推动农村地区生物质能、太阳能等可再生能源的发展，鼓励农村地区建设光伏发电。农村建筑多为独栋建筑，具有广阔的屋顶空间，在屋顶安装光伏发电板，将太阳能转换为电能为农村建筑供电，将农村建筑从单纯的能源消费者转变为能源生产/消费者，既可提高农村建筑屋顶利用效率，又可为耗电设备提供绿电。但光伏发电严重受光照强度限制，具有不可持续性，将生物质能与太阳能耦合可实现农村建筑持续稳定供能。
[0003]申请号为202110613351.X的专利文献提出了一种基于太阳能和生物质能的多联供系统，包括太阳能集热器、生物质汽化炉、汽轮机子系统，提供了一种发电、产氢、产氨、冷热源、干燥及热水等多种用能方式的多联供系统，该系统结构复杂，投资成本较高，并不适合农村独栋建筑。申请号为202210946235.4的专利文献提出了一种太阳能和生物质能结合的供热装置，通过生物质能发电箱将生物质燃料燃烧产生的热能转化为电能并储存在蓄电箱内，太阳能发电板将光能转化电能并存储在蓄电箱内，蓄电箱与加热管和U型加热管电性连接，同时对供热罐内的水加热。该系统需要首先将太阳能和生物质能转换为电能，再进行供电，将电能转换为热能，能量之间的多次转换导致效率较低，且存在能量损失。
[0004]综上所述，本申请提出了一种耦合生物质能和太阳能的农村住宅低碳供暖系统，解决了现有技术中系统结构复杂和多种能量之间需要多次转换的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是，提供一种耦合生物质能和太阳能的农村住宅低碳供暖系统。
[0006]本技术解决所述技术问题采用的技术方案是：
[0007]一种耦合生物质能和太阳能的农村住宅低碳供暖系统，其特征在于，该系统包括光伏发电模块、输电模块、供暖模块和蓄电池；所述输电模块包括单向最大功率点跟踪器、直流母线和插座；光伏发电模块的输出端与单向最大功率点跟踪器的输入端连接，单向最大功率点跟踪器的输出端与直流母线连接，直流母线的末端安装有插座，供暖模块的耗电设备电源线与插座连接；直流母线通过电磁阀与蓄电池连接，光伏发电模块产生的电能大于用电需求时，蓄电池储存电能；光伏发电模块产生的电能小于用电需求时，蓄电池释放电能。
[0008]进一步的，所述供暖模块包括移动式直流供暖器和生物质压块燃料供暖设备，建筑供暖热负荷小时，采用移动式直流供暖器；建筑供暖热负荷大时，采用生物质压块燃料供
暖设备。
[0009]进一步的，所述生物质压块燃料供暖设备包括直流电机、自动送料机构、燃烧炉、鼓风机、循环水泵和散热器；直流电机与自动送料机构连接，鼓风机与燃烧炉连接，燃烧炉的上部经过循环水泵和供水管与散热器的进水口连接，散热器的出水口经过回水管与燃烧炉的下部连接。
[0010]进一步的，所述光伏发电模块为多个光伏发电板组成的光伏阵列。
[0011]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0012](1)本技术的光伏发电模块、输电模块以及蓄电池构成一个直流微网，通过直流微网为供暖模块的耗电设备供电，实现生物质能和太阳能有机耦合，充分利用农村地区资源，提高了农村地区太阳能和生物质能的利用率，助力农村住宅供暖低碳化发展。
[0013](2)光伏发电模块产生的电能首先为供暖模块供电，多余的电能存储在蓄电池中，当光伏发电模块产生的电能不能满足需求时，蓄电池释放电能，实现柔性用电，保证农村住宅用电稳定性。光伏发电模块产生的直流电不需要转换为交流电，效率高，同时避免了电能转换损失。
[0014](3)移动式直流供暖器和生物质压块燃料供暖设备，当建筑供暖热负荷较小时，可选用额定功率较小的移动式直流供暖器；当建筑供暖热负荷较大时，采用额定功率较大的生物质压块燃料供暖设备。生物质压块燃料供暖设备通过消耗一定量的直流电来驱动直流电机和鼓风机，保证燃烧炉燃烧的稳定性与高效性，进而实现生物质压块燃料供暖设备耗电的绿色化，建筑供暖的低碳化发展。
附图说明
[0015]图1为本技术的结构示意图；
[0016]图中：1、光伏发电板；2、直流母线；3、电源线；4、直流电机；5、自动送料机构；6、燃烧炉；7、鼓风机；8、回水管；9、散热器；10、移动式直流供暖器；11、循环水泵；12、供水管；13、排气阀；14、插座；15、蓄电池；16、单向最大功率点跟踪器；17、电磁阀。
具体实施方式
[0017]下面结合实施例及附图对本技术的技术方案进行详细描述，但并不以此限定本申请的保护范围。
[0018]本技术为一种耦合生物质能和太阳能的农村住宅低碳供暖系统，包括光伏发电模块、输电模块、供暖模块和蓄电池15；光伏发电模块与输电模块连接，输电模块分别与蓄电池15和供暖模块连接；光伏发电模块将太阳能转换为电能，一部分为供暖模块供电，另一部分存储在蓄电池15中。
[0019]所述光伏发电模块为多个光伏发电板1并联而成的光伏阵列，其铺设方式依据屋顶结构而定，对于倾斜屋顶(如图1所示)直接在向阳坡面铺设钢架，将光伏阵列固定在钢架上；对于平面屋顶，需焊接倾斜角为30
°
左右的钢架，光伏阵列铺设在倾斜钢架上。
[0020]所述输电模块包括单向最大功率点跟踪器16、直流母线2、电磁阀17和插座14；光伏发电模块的输电总线与单向最大功率点跟踪器16的输入端连接，单向最大功率点跟踪器16的输出端与直流母线2连接，直流母线2的末端安装有插座14，直流母线2同时通过电磁阀
17与蓄电池15连接；单向最大功率点跟踪器16用于保证不同光照强度下光伏发电模块都能保持最大输出功率，以最大化太阳能利用率，同时保证光伏发电模块转换的电能只能单向传递至直流母线2，供暖模块的耗电设备电源线连接插座14即可供电；光伏发电模块产生的电能首先为供暖模块供电，多余的电能储存在蓄电池15中；当光伏发电模块产生的电能不能满足供暖模块时，蓄电池15释放电能，维持系统的稳定运行，实现柔性用电。
[0021]所述供暖模块包括移动式直流供暖器10和生物质压块燃料供暖设备，当建筑供暖热负荷较小时，可选用额定功率较小的移动式直流供暖器10；当建筑供暖热负荷较大时，采用额定功率较大的生物质压块燃料供暖设备。所述生物质压块燃料供暖设备包括直流电机4、自动送料机构5、燃烧炉6、鼓风机7、循环水泵11和散热器9；其中，直流电机4和鼓风机7为耗电设备，耗电设备的电源线3连接插座14；直流电机4与自动送料机构5连接，驱动自动送料机构5将生物质压块燃料输送至燃烧炉6中；鼓风机7与燃烧炉6连接，燃烧炉6的上部通过供水管12与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合生物质能和太阳能的农村住宅低碳供暖系统，其特征在于，该系统包括光伏发电模块、输电模块、供暖模块和蓄电池；所述输电模块包括单向最大功率点跟踪器、直流母线和插座；光伏发电模块的输出端与单向最大功率点跟踪器的输入端连接，单向最大功率点跟踪器的输出端与直流母线连接，直流母线的末端安装有插座，供暖模块的耗电设备电源线与插座连接；直流母线通过电磁阀与蓄电池连接，光伏发电模块产生的电能大于用电需求时，蓄电池储存电能；光伏发电模块产生的电能小于用电需求时，蓄电池释放电能。2.根据权利要求1所述的耦合生物质能和太阳能的农村住宅低碳供暖系统，其特征在于，所述供暖模块包括移动式直流供暖...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冬计，刘联胜，黄佳敏，刘仕准，李雪礼，黄亚龙，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：新型
国别省市：