用于控制太阳能能量供给系统的布局、系统和方法技术方案

本发明专利技术提供用于控制太阳能能量供给系统的布局、系统和方法。一种太阳能模块阵列控制系统或控制器，可以以如下方式操作：(i)针对给定时间段，通过在目标位置由一个或更多能量消耗资源编程确定所述太阳能模块阵列的输出的需求；以及(ii)至少部分地基于所确定的需求，影响所述太阳能模块阵列的效率。

【技术实现步骤摘要】

本文公开的实施方案主要涉及太阳能供给系统领域。具体而言，所公开的实施方案涉及用于控制太阳能供给系统的系统和方法。
技术介绍
对能源的关注导致对太阳能技术使用的增长，以取代对传统燃料的使用。能源价格的上涨以及对“构建绿色”的期望，导致了使用太阳能电模块(PV)以提供电能，以及使用太阳能热模块(T)来为住宅和其他建筑物提供供热服务。当前，大多数太阳能系统是孤立的设计，或者使用PV产生功率，或者为家用热水(DHW)和空间供热提供热能。然而，可用屋顶空间的局促，出于美学的考虑，以及优化系统运行的现代化控制能力，已经潜在地需要改进和优化太阳能阵列的性能以及它们所吸收能量的应用，从而将电和/或热服务于建筑物内的各不同载荷。除了通过改进的控制策略使传统的太能能阵列得到性能优化和增强的潜在优势之外，通过组合系统(combi-system)能够实现甚至更有效率的操作。在传统的工业定义中，组合系统是将DHW生产和空调建筑空间的加热组合起来的太阳能热系统。近些年这个定义被进一步扩充以涵盖通过干燥冷却或吸收冷却循环的太阳能辅助冷却的潜在可能。在对组合系统定义的最终扩充中，光电(PV)阵列可整体制造或物理地耦合到热(T)阵列，以在电生产之外提供加热和冷却生产。在太阳能模块阵列之内的这样的PV和热生产的组合，可被称为PVT阵列。通过将几种能量生成构件进行组合并且使在居住和商业建筑物结构内热载荷和电载荷的复杂度增大，PVT阵列内的能量生产元件的最优化操作以及它们和相应载荷匹配的应用，形成了许多可能性和策略以将所生成的能量耦合到建筑物内适当的载荷需求。需要新的控制结构和系统实施方式以优化这些系统的性能。PV模块的阵列通常置于直射阳光下，以将太阳光辐射转化成电。由于它们置于直射阳光下的特性，PV模块自身也产生大量的热输出。这是缘于如下事实，大多数PV模块在从日照到电的转换中具有10%到18%的效率，且剩余的太阳能中的大部分被模块转换成热。从而，PVT阵列可以由PV模块阵列单独组成，并且仍然提供热。还可以通过添加热模块以增大热生产，以进一步增强所述阵列。 PVT阵列的组合系统系统设计的实施例包括PV模块的集成PV阵列，其使用阵列的背后强制通风以提供加热的或冷却的通风空气。此类设计的一个实施例是由出自安大略省多伦多市的Conserval Engineering公司的S0NICWALL系统所提供的。在其他设计之中，也有基于液体的设计，例如以色列的MILLENIUM electric公司的产品。这些实施例仅仅描绘了，有多种多样的太阳能阵列，既有基于空气的设计也有基于液体的设计(空气和液体均视为“流体”)，均可用于此处。附图说明图IA示出了根据本专利技术的一个或多个实施方案用于控制太阳能模块阵列及其在目标位置的使用的控制器。图IB示出了根据本专利技术的一个或多个实施方案配置的太阳能模块阵列。图2示出了在本专利技术的一个实施方案下，如何能在目标位置实施太阳能模块阵列的示意图。图3示出了根据本专利技术的一个实施方案，太阳能模块阵列的效率作为太阳能模块 的阵列下方的以体积为度量的流体流的函数的采样图。图4示出了根据本专利技术的一个实施方案，基于单元温度在太阳能模块阵列中的PV模块的典型运行电压。图5示出了根据此处描述的实施方案，在太阳能模块阵列中的PV模块温度的实际运行范围。图6示出了如本专利技术的实施方案所描述的控制系统的框示。图7示出了根据本专利技术的一个或多个实施方案，可由控制器控制的不同构件的框图。图8是在本专利技术的一个实施方案下，用作用于执行优化操作的系统的一部分的控制器的输出框的框图表示。图9示出了一个实施方案，其中空调排气可通过中间热物质(11￥)传送。图10示出了根据本专利技术的一个实施方案对辅助载荷的处理。图11示出了一个实施方案，其中太阳能模块阵列被连接到典型的空气处理单元(AHU)，结合以中间热物质(11￥)。图12示出了根据本专利技术的一个实施方案而为PVT阵列配备的配置，其带有置于空气流中的干燥轮，以为随后的IDEC层级进行空气除湿。图13示出了根据本专利技术的一个实施方案，多个载荷与太阳能阵列出口串联和并联放置的一般情况。图14示出根据本专利技术的实施方案的温度读数随时间变化的图，作为如下技术的一部分，通过该技术，控制器能够推断目标位置的占用情况以及电/热载荷的使用情况。图15为示出根据此处提供的本专利技术的一个或多个实施方案的控制器的硬件图。具体实施例方式在此所针对描述的实施方式提供用于控制和/或使用太阳能模块阵列。一个实施方案提供既使用热能也使用电能，如供之以既输出电能又输出热能的太阳能模块阵列。在此处所描述的多个实施方案之中，提供一种控制器控制系统，其能够基于确定的或预期的能量需求，使太阳能模块阵列的效率波动或变化。 在一个实施方案中，提供了一种控制器或控制系统，用于改进热能和/或电能的分配方式。在此类实施方案中，控制器可针对多方考虑的因素进行配置，例如何种载荷与能量一起最佳地用于最小化使用成本，抑或服务于目标位置的能量需求。更进一步，一个或多个实施方案提供控制系统或控制器来实施优化方案以优化成本节约和/或贷款。可以通过太阳能模块阵列的效率波动和/或能量消耗资源的能量使用来实现此类优化方案(或计划)。具体地，一个或多个实施方案提供用于在目标位置运行太阳能模块阵列。太阳能模块阵列可以以如下方式操作(i)在目标位置处，通过一个或更多能量消耗源，针对给定时间段，编程确定针对太阳能模块阵列输出的需求；以及(ii)至少部分地基于所确定的需求，影响太阳能模块阵列的效率。根据一个实施方案，提供了一种用于运行太阳能模块阵列的系统，该阵列被安装以供目标位置使用。所述系统可包括如下设备，其可操作以在太阳能模块阵列下方导引流体流，在该处流体流充分接近太阳能模块阵列以影响太阳能模块阵列至少一个区域的运行温度。该系统还可以包括耦合到所述设备的控制器。控制器可以控制设备的运行以影响在太阳能模块阵列下方的流体的流速。该系统还可以包括总线，其将控制器与提供目标位置的有关一个或更多构件的能量消耗信息的一个或更多源互连。控制器可配置为引导流体流时控制设备，从而至少部分地基于能量消耗信息，影响太阳能模块阵列的运行温度。在另一个实施方案中，控制器被提供用于太阳能模块阵列，其中太阳能模块阵列在运行时安装于目标位置。控制器可以包括控制模块和接口模块。控制模块可被配置为控制可操作以导引在太阳能模块阵列下方的流体流的设备。流体流可充分接近于太阳能模块阵列以影响太阳能模块阵列至少一个区域的运行温度。控制模块控制设备的运行以影响在太阳能模块阵列下方的流体的流速。接口模块可耦合到数据总线，且被配置为处理接收自多个构件中任一个的能量消耗信息。所述多个构件中每一个均被配置为，通过由所述太阳能模块阵列的输出所服务的一个或更多构件，来检测或确定能量消耗。控制模块还被配置为使用能量消耗信息控制所述设备的运行。在另一个实施方案中，提供一种系统，用于运行被安装以供目标位置使用的太阳能模块阵列。该系统包括如下设备，其可操作以导引在所述太阳能模块阵列下方的流体。该设备可被配置或定位以导致所述流体充分接近太阳能模块阵列而流动，以影响太阳能模块阵列至少一个区域的运行温度，而同时对流体加热。该系统还可以包括分配装置，其组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2006.08.08 US 60/821,811;2006.08.18 US 60/822,9241.一种在目标位置运行太阳能模块阵列的方法，所述方法包括 针对给定时间段，通过在目标位置处的一个或更多能量消耗资源来编程确定所述太阳能模块阵列的输出的需求； 基于所确定的需求控制在所述太阳能模块阵列下方的流体流，从而影响所述太阳能模块阵列的效率。2.根据权利要求I所述的方法，其中通过一个或更多能量消耗资源来编程确定所述需求包括，通过利用来自太阳能模块阵列的热输出或电输出的多个构件来确定所述需求。3.根据权利要求I所述的方法，其中还包括，控制影响太阳能模块阵列中一个或更多模块温度的一个或更多设备。4.根据权利要求3所述的方法，其中控制在所述太阳能模块阵列下方的流体流包括，控制影响太阳能模块阵列下方以体积为度量的空气流的设备。5.根据权利要求4所述的方法，其中控制影响以体积为度量的空气流的设备包括，控制该设备以将空气从环境通过太阳能模块阵列的前...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·R·普莱斯特德，
申请(专利权)人：PVT太阳能有限公司，
类型：发明
国别省市：