一种基于太阳能光伏光热技术的供暖系统的制作方法

1.本发明属于新能源领域，涉及供暖技术，具体是一种基于太阳能光伏光热技术的供暖系统。


背景技术：

2.随着能源紧缺问题的加剧及低碳环保政策的推行，太阳能作为一种清洁的可再生能源，应用领域日益扩大。目前，利用太阳能光伏光热技术达到热电联产的目的是太阳能应用领域内最具发展前景的手段。在光电应用方面，主要是使用晶体硅太阳能电池利用光电效应将太阳能转化为电能。随着太阳能电池板表面温度的升高，晶体硅太阳能电池的发电量和发电效率均会下降。当辐射强度为1000w/m2，电池板表面温度由0℃上升至75℃时，电能输出将从240瓦下降到195瓦；太阳能电池表面温度每上升1℃会导致发电效率下降0.3％-0.6％；在光热应用方面，通常将太阳能转化为热能达到提供热量的目的。白天，室内负荷小但太阳能能流密度大；夜晚，室内负荷大但无太阳能提供热量。太阳能提供热量与热用户需求不匹配的矛盾是利用太阳能供暖的主要弊端。因此，提高日间太阳能的利用效率和存储效率是综合利用太阳能的关键。
3.为此，提出一种基于太阳能光伏光热技术的供暖系统。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于太阳能光伏光热技术的供暖系统，该一种基于太阳能光伏光热技术的供暖系统解决了日间太阳能的利用效率和存储效率的问题。
5.为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种基于太阳能光伏光热技术的供暖系统，包括供能模块、温度采集模块、能量分配模块以及储能模块；
6.所述供能模块用于提供电能和热能；其中，所述电能包括市电和光伏发电板提供的电能；所述热能包括蒸发集热板吸收的热能；
7.所述温度采集模块用于获取储热水箱内水的温度值，并将所述温度值发送至所述能量分配模块；
8.所述能量分配模块用于接收所述温度值，根据所述温度值获取目标热量；
9.当供能模块提供的热能满足目标热量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱中的水，进行供暖；
10.当供能模块提供的热能不满足目标热量时，计算目标耗电量；
11.当所述储能模块中存储的电能满足所述目标耗电量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱中的水，进行供暖，以及将储能模块中存储的电能转换为热能传递至储热水箱中的水，同时进行供暖；
12.当所述储能模块中存储的电能不满足所述目标耗电量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱中的水，进行供暖，以及将储能模块中存储的电能转换为热能传递至储热
水箱中的水，同时进行供暖；以及将市电转换为热能传递至储热水箱中的水，同时进行供暖；
13.所述储能模块用于存储光伏发电板提供的电能。
14.优选的，所述光伏发电模块包括光伏组件；
15.所述光伏组件由光伏发电板和蒸发集热板构成；
16.所述光伏发电板用于吸收太阳能，并将所述太阳能转化为电能和热能；
17.所述蒸发集热板用于吸收光伏发电板提供的热能和环境中的热能。
18.优选的，所述温度采集模块采用周期性采集的方式获取温度值；
19.将温度值的采集周期标记为t，单位为s；其中，t为大于0的整数；
20.将采集周期的编号标记为n,n的取值为1,2,3
……
n，n为总采集次数。
21.优选的，所述温度采集模块包括温度采集装置；
22.所述温度采集装置安装在储热水箱内。
23.优选的，所述能量分配模块用于接收所述温度值，根据所述温度值获取目标热量，包括以下步骤：
24.所述能量分配模块接收所述温度值，并将所述温度值标记为tn；
25.所述能量分配模块设定目标温度；并将所述目标温度标记t
标
；
26.所述能量分配模块根据所述温度值与所述目标温度值获取目标热量，将所述目标热量标记为qn；
27.所述目标热量的计算公式为：
28.qn＝c
×m×
(t
n-t
标
)
29.其中，c为比热容，水的比热容为：4200j/(kg*c)，m为储热水箱中水的重量。
30.优选的，计算目标耗电量，包括以下步骤：
31.计算目标热量与供能模块提供的热能之间的差值，并将差值标记为δqn；
32.所述能量分配模块根据差值计算目标耗电量，将所述目标电量标记为wn；
33.所述目标耗电量的计算公式为：
34.wn＝δqn/3600000。
35.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
36.本发明通过供能模块提供电能和热能；温度采集模块获取储热水箱内水的温度值，并将温度值发送至能量分配模块；能量分配模块接收温度值，根据温度值获取目标热量；当供能模块提供的热能满足目标热量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱中的水，进行供暖；当供能模块提供的热能不满足目标热量时，计算目标耗电量；当储能模块中存储的电能满足目标耗电量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱中的水，进行供暖，以及将储能模块中存储的电能转换为热能传递至储热水箱中的水，同时进行供暖；当储能模块中存储的电能不满足目标耗电量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱中的水，进行供暖，以及将储能模块中存储的电能转换为热能传递至储热水箱中的水，同时进行供暖；以及将市电转换为热能传递至储热水箱中的水，同时进行供暖；储能模块存储光伏发电板提供的电能；利用蒸发集热板对光伏发电板进行降温，提高了光伏发电效率，同时利用吸收的热量进行供暖，将光伏发电板提供的电能进行合理存储和利用。提高日间太阳能的利用效率和存储效率。
附图说明
37.图1为本发明的原理图；
38.图2为本发明的流程图。
具体实施方式
39.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
40.如图1-2所示，一种基于太阳能光伏光热技术的供暖系统，包括供能模块、温度采集模块、能量分配模块以及储能模块；各个模块之间基于数字信号进行信息交互；
41.所述供能模块用于提供电能和热能；需要进一步说明的是，所述电能包括光伏发电板提供的电能和市电；所述热能包括蒸发集热板吸收的热能；需要进一步说明的是，蒸发集热板吸收的热能包括光伏发电板提供的热能和环境中的热能；光伏发电板提供的热能是光伏发电板在将太阳能转化为电能的工作过程中产生的热能；设置蒸发集热板，可以对光伏发电板进行降温，提高光伏发电效率；
42.本实施例中，所述光伏发电模块包括光伏组件；其中，所述光伏组件包括光伏发电板和蒸发集热板；
43.所述光伏发电板用于吸收太阳能，并将所述太阳能转化为电能和热能；
44.所述蒸发集热板用于吸收光伏发电板提供的热能和环境中的热能；需要进一步说明的是，蒸发集热板吸收光伏发电板提供的热能，可对光伏发电板进行降温，提高光伏发电板的发电效率，减少系统的用电量。
45.所述温度采集模块用于获取储热水箱内水的温度值，并将所述温度值发送至所述能量分配模块；
46.本实施例中，所述温度采集模块采用周期性采集的方式获取温度值；
47.将温度值的采集周期标记为t，单位为s；其中，t为大于0的整数；
48.将采集周期的编号标记为n,n的取值为1,2,3
……
n，n为总采集次数；
49.本实施例中，所述温度采集模块包括温度采集装置；
50.具体地，所述温度采集装置包括温度传感器；
51.所述温度传感器安装在储热水箱内。
52.所述能量分配模块用于分配电能和热能，为储热水箱中的水提供热量，进行供暖；
53.本实施例中，所述能量分配模块，包括以下步骤：
54.所述能量分配模块接收所述温度值，并将所述温度值标记为tn；
55.所述能量分配模块设定目标温度；并将所述目标温度标记t
标
；
56.所述能量分配模块根据所述温度值与所述目标温度值获取目标热量，将所述目标热量标记为qn；
57.所述目标热量的计算公式为：
58.qn＝c
×m×
(t
n-t
标
)
59.其中，c为比热容，水的比热容为：4200j/(kg*c)，m为储热水箱中水的重量；
60.当供能模块提供的热能满足目标热量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱中的水，进行供暖；
61.当供能模块提供的热能不满足目标热量时，计算目标热量与供能模块提供的热能之间的差值，并将差值标记为δqn；
62.所述能量分配模块根据差值计算目标耗电量，将所述目标电量标记为wn；
63.所述目标耗电量的计算公式为：
64.wn＝δqn/3600000
65.其中，3600000为1度电热热量；
66.当所述储能模块中存储的电能满足所述目标耗电量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱中的水，进行供暖，以及将储能模块中存储的电能转换为热能传递至储热水箱中的水，同时进行供暖；
67.当所述储能模块中存储的电能不满足所述目标耗电量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱中的水，进行供暖，以及将储能模块中存储的电能转换为热能传递至储热水箱中的水，同时进行供暖；以及将市电转换为热能传递至储热水箱中的水，同时进行供暖；
68.需要进一步说明的是，基于常识可知，市电在不同的时间段价格也不相同，白天市电价格高于夜间的市电价格；
69.在白天，首先将蒸发集热板吸收的热能传递给水，使得水的温度达到供暖需求的温度；将光伏发电板提供的电能进行存储，在夜间供暖需求时进行使用，
70.其次，当蒸发集热板吸收的热能无法满足供暖需求的温度时，将光伏发电板提供的电能转化为热能，满足供暖需求；利用太阳能进行供暖，不使用市电，节约资源，降低用电成本；
71.最后，当蒸发集热板吸收的热能和光伏发电板提供的电能都无法满足供暖需求的温度时，接入市电，将市电转换为热能，满足供暖需求；控制白天市电使用量最低，节约资源，降低用电成本。
72.所述储能模块用于存储光伏发电板提供的电能。
73.本实施例中，所述供能模块与所述能量分配模块通信和/或电气连接；
74.所述供能模块与所述储能模块通信和/或电气连接；
75.所述温度采集模块与所述能量分配模块通信和/或电气连接；
76.所述能量分配模块与所述储能模块通信和/或电气连接。
77.上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
78.本发明的工作原理：
79.供能模块提供市电和光伏发电板转换的电能；以及蒸发集热板吸收的热能；
80.温度采集模块获取储热水箱内水的温度值，并将温度值发送至能量分配模块；
81.能量分配模块接收温度值，并设定目标温度；
82.能量分配模块根据温度值与目标温度值获取目标热量，
83.当供能模块提供的热能满足目标热量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱
中的水，进行供暖；
84.当供能模块提供的热能不满足目标热量时，计算目标热量与供能模块提供的热能之间的差值，能量分配模块根据差值计算目标耗电量；
85.当储能模块中存储的电能满足目标耗电量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱中的水，进行供暖，以及将储能模块中存储的电能转换为热能传递至储热水箱中的水，同时进行供暖；
86.当储能模块中存储的电能不满足目标耗电量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱中的水，进行供暖，以及将储能模块中存储的电能转换为热能传递至储热水箱中的水，同时进行供暖；以及将市电转换为热能传递至储热水箱中的水，同时进行供暖。
87.以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

技术特征：
1.一种基于太阳能光伏光热技术的供暖系统，其特征在于，包括供能模块、温度采集模块、能量分配模块以及储能模块；所述供能模块用于提供电能和热能；其中，所述电能包括市电和光伏发电板提供的电能；所述热能包括蒸发集热板吸收的热能；所述温度采集模块用于获取储热水箱内水的温度值，并将所述温度值发送至所述能量分配模块；所述能量分配模块用于接收所述温度值，根据所述温度值获取目标热量；当供能模块提供的热能满足目标热量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱中的水，进行供暖；当供能模块提供的热能不满足目标热量时，计算目标耗电量；当所述储能模块中存储的电能满足所述目标耗电量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱中的水，进行供暖，以及将储能模块中存储的电能转换为热能传递至储热水箱中的水，同时进行供暖；当所述储能模块中存储的电能不满足所述目标耗电量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱中的水，进行供暖，以及将储能模块中存储的电能转换为热能传递至储热水箱中的水，同时进行供暖；以及将市电转换为热能传递至储热水箱中的水，同时进行供暖；所述储能模块用于存储光伏发电板提供的电能。2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能光伏光热技术的供暖系统，其特征在于，所述光伏发电模块包括光伏组件；所述光伏组件由光伏发电板和蒸发集热板构成；所述光伏发电板用于吸收太阳能，并将所述太阳能转化为电能和热能；所述蒸发集热板用于吸收光伏发电板提供的热能和环境中的热能。3.根据权利要求1所述的一种基于太阳能光伏光热技术的供暖系统，其特征在于，所述温度采集模块采用周期性采集的方式获取温度值；将温度值的采集周期标记为t，单位为s；其中，t为大于0的整数；将采集周期的编号标记为n,n的取值为1,2,3
……
n，n为总采集次数。4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能光伏光热技术的供暖系统，其特征在于，所述温度采集模块包括温度采集装置；所述温度采集装置安装在储热水箱内。5.根据权利要求3所述的一种基于太阳能光伏光热技术的供暖系统，其特征在于，所述能量分配模块用于接收所述温度值，根据所述温度值获取目标热量，包括以下步骤：所述能量分配模块接收所述温度值，并将所述温度值标记为t
n
；所述能量分配模块设定目标温度；并将所述目标温度标记t
标
；所述能量分配模块根据所述温度值与所述目标温度值获取目标热量，将所述目标热量标记为q
n
；所述目标热量的计算公式为：q
n
＝c
×
m
×
(t
n-t
标
)其中，c为比热容，水的比热容为：4200j/(kg*c)，m为储热水箱中水的重量。6.根据权利要求5所述的一种基于太阳能光伏光热技术的供暖系统，其特征在于，计算
目标耗电量，包括以下步骤：计算目标热量与供能模块提供的热能之间的差值，并将差值标记为δqn；所述能量分配模块根据差值计算目标耗电量，将所述目标电量标记为wn；所述目标耗电量的计算公式为：wn＝δqn/3600000。

技术总结
本发明公开了一种基于太阳能光伏光热技术的供暖系统，涉及新能源技术领域；通过供能模块提供电能和热能；温度采集模块获取储热水箱内水的温度值；能量分配模块根据温度值获取目标热量；当供能模块提供的热能满足满足目标热量时，将供能模块提供的热能传递至储热水箱中的水，进行供暖；当供能模块提供的热能不满足目标热量时，计算目标耗电量；根据目标耗电量分配市电和光伏发电板提供的电能，将电能转换为热能传递至储热水箱中的水，进行供暖；利用蒸发集热板对光伏发电板进行降温，提高了光伏发电效率，同时利用吸收的热量进行供暖，将光伏发电板提供的电能进行合理存储和利用，提高了日间太阳能的利用效率和存储效率。高了日间太阳能的利用效率和存储效率。高了日间太阳能的利用效率和存储效率。


技术研发人员：王可胜 柏爱玉 郭万东 郭天宇 王青尧
受保护的技术使用者：合肥中南光电有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/21