【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及可再生能源與儲熱、儲電、高海拔地區生活改進領域，具體涉及基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統。
技術介紹
1、由于高海拔地區空氣稀薄、晝夜溫差大、寒冷、冰川融水溫度低常年低于10度以下，生活非常艱苦，當地居民基本供電、供熱和供氧等基礎設施差，對于電、熱和氧等維持生存生活的重要能源和物資難以有效保障。
2、由于海拔高太陽能資源豐富，但由于地形地貌光照條件存在差異，具有獨特的光照特性，同時太陽能資源無論是季節還是日出日落都與負荷需求匹配度低，寒冷期相對長熱負荷需求大，而期間太陽能發電減少。反之溫暖期熱負荷相對減少，而期間太陽能發電增加。
3、基于邊民戶用需求，用能相對較少和成本考慮，利用太陽能資源解決全年供電、供熱、供氧等生活實際問題，同時解決負荷需求與太陽能時間不匹配問題、設備運行的二次能源合理利用問題，能源供給安全性問題、提高能源的高效利用，提供高原舒適生活。同時考慮局地的經濟發展、承受能力、實用性、可操作的友好性、可靠性。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提供基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，以光伏發電為能源，以化學儲電滿足全年供電需求；以光伏發電制熱、顯熱與潛熱儲熱并舉，協同生物質鍋爐補充熱量，實現解決短時和跨季節用熱需求；基于設備運行安全、可靠需求，利用壓縮空氣、氮氧膜分離技術，將密封保溫艙充1個大氣壓力的氮氣，既解決設備的防火、散熱、降額使用，又解決空分制氧滿足生活供氧問題，并利用光儲一體
2、本專利技術通過光儲一體機化學儲能，合理配置容量解決全年供電問題；通過光伏水電極鍋爐顯熱水體以天為單位相對短時儲熱，相變材料儲熱跨季節儲熱相結合協同生物質鍋爐，多熱互補解決全年生活用熱供暖問題；空壓機壓縮空氣經氮氧分離技術，為密封保溫艙內提供正壓氮氣保護，解決設備高海拔降額、散熱、安全等問題，同時經氮氧分離技術解決空分供氧解決局地生活供氧問題。
3、本專利技術的原理為：
4、（一）利用密封保溫艙將光光儲一體機、儲電電池、換熱器等裝置置于密封保溫艙內，將水電極制熱、相變材料等裝置置于地下室或保溫地窖內。通過空壓機向密封保溫艙壓縮空氣，并通過半透膜技術壓入1個大氣壓的氮氣，同時空分離出氧氣。實現密封保溫艙內設備氮氣保護，同時解決如下問題：
5、1.?密封保溫艙內1個大氣壓力氮氣解決設備降額使用問題；
6、2.?密封保溫艙內正壓解決外面灰塵進入問題；
7、3.?密封保溫艙內氮氣保護主動防火避免火災的發生和設備換熱問題；
8、4.?半透膜技術物理空分制氧解決生活需求；
9、5.冷水換熱器作為制冷源與密封保溫艙內的氮氣換熱，一方面調節密封保溫艙的溫度，保證設備最佳溫度下正常工作，另一方面冷水經密封保溫艙換熱提升生活用水的溫度，同時一部分換熱后的水經水電極鍋爐進一步的加溫，提高生活用熱質量；
10、（二）相變材料作為跨季節儲熱材料，置于光伏水電極鍋爐中間，經絕熱材料與水體相互隔離，減少絕熱材料內外溫差，有益于保溫。相變材料通過相變換熱器與光伏水電極鍋爐交換熱量。
11、其中，相變儲熱技術具有在中低溫區儲熱密度大的優勢。部分相變材料的過冷特性可以使其在熔點以下保持潛熱不被釋放的過冷狀態，利用相變材料的過冷特性實現太陽能跨季長周期跨季節儲熱，為寒冷地區建筑實現“夏熱冬用”提供技術支撐。
12、（三）基于水電極鍋爐原理，通過改變固定與移動水電極之間的距離改變水電阻的大小，可改變加熱功率。由于光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐可0功率啟動線性加熱特點，通過控制實現光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐光伏最大功率跟蹤，以及與光儲一體機配合實現在光伏發電周期內最大功率無損消納。
13、為達到上述目的，本專利技術采用如下的技術方案：
14、基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，包括主控制器、密封保溫艙、光伏組件、光儲一體機、光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐、供氣單元；所述的密封保溫艙包括第二減壓閥，第二減壓閥與壓力傳感器一體化封裝，嵌入安裝在密封保溫艙的上面，一端與密封保溫艙內部連通，另一端與密封保溫艙外的大氣環境連通，保證密封保溫艙內的氮氣保持相對正壓力恒壓；光儲一體機包括儲能電池與密封保溫艙換熱器，兩者同置于密封保溫艙內；供氣單元置于密封保溫艙的外面；密封保溫艙安裝在房屋外墻，與房屋互起保溫作用；光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐置于地下室或保溫地窖內；光伏組件安裝在屋頂或住宅周邊，光伏組件輸出端通過電纜分別穿過密封保溫艙與光儲一體機直流輸入端連接，以及穿過地下室與光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐電源低頻變換器連接，由光伏發電提供能源；所述主控制器嵌入安裝在用戶屋內側墻壁上。
15、進一步地，所述供氣單元包括空壓機、氮氧氣分離膜模塊、浮頂式氧氣罐；空壓機置于密封保溫艙外地面，空壓機進氣口與大氣連通，空壓機排氣端嵌入安裝有氮氧氣分離膜模塊，空壓機的壓縮氣體經氮氣輸出口與密封保溫艙內連通；此時空壓機的壓縮氣體經氮氧氣分離膜模塊、氮氣輸出口為密封保溫艙提供1個大氣壓的相對正壓氮氣；壓縮氣體經氮氧氣分離膜模塊分離出氧氣，并經氧氣輸出口壓縮到與之連接的浮頂式氧氣罐中，浮頂式氧氣罐經輸氧管道、第一減壓閥提供生活用氧需求。
16、進一步地，所述主控制器內嵌觸摸屏、通訊接口，通訊接口通過通訊電纜與光儲一體機控制器、光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐控制器、環境監測儀、所有傳感器連接；主控制器經通訊接口和通訊電纜讀取所有傳感器、環境監測儀以及光儲一體機控制器、光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐控制器的數據，并依據采集數據分析、數學模型計算、控制策略，在經通訊接口、通訊電纜對光儲一體機、光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐進行控制，保證最佳電量和溫度供給。
17、進一步地，所述密封保溫艙換熱器包括換熱器進水管和換熱器出水管道；密封保溫艙換熱器置于密封保溫艙內上部，換熱器輸進水管道穿過密封保溫艙與外面水源連接，換熱器出水管道與光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐進水口連通；密封保溫艙換熱器利用經換熱器輸進水管道的低溫水與密封保溫艙內氮氣交換熱量，既降低密封保溫艙內部的溫度，保證設備正常工作，同時又提升由換熱器出水管道經光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐進水口進入光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐的水的溫度，為光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐的水預熱，降低光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐加熱的功耗。
18、進一步地，所述光儲一體機包括儲能電池，光儲一體機直流輸入端與光伏組件輸出端的正負端通過電纜連接，光伏組件發出的電由光儲一體機變流，經光儲一體機交流輸出端，通過電纜為空壓機、光儲一體機控制器、光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐控制器和生活用電供電。
19、進一步地，所述光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐包括加熱水電極單元、相變儲熱單元、保溫罐和水體；保溫罐內盛滿水體，加熱水電極單元和相變儲熱單元置于保溫罐內的水體中，各位于保溫罐內不同的半部；保溫罐還包括光伏水電極本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，其特征在于，包括主控制器、密封保溫艙、光伏組件、光儲一體機、光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐、供氣單元；所述的密封保溫艙包括第二減壓閥，第二減壓閥與壓力傳感器一體化封裝，嵌入安裝在密封保溫艙的上面，一端與密封保溫艙內部連通，另一端與密封保溫艙外的大氣環境連通，保證密封保溫艙內的氮氣保持相對正壓力恒壓；光儲一體機包括儲能電池與密封保溫艙換熱器，兩者同置于密封保溫艙內；供氣單元置于密封保溫艙的外面；密封保溫艙安裝在房屋外墻，與房屋互起保溫作用；光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐置于地下室或保溫地窖內；光伏組件安裝在屋頂或住宅周邊，光伏組件輸出端通過電纜分別穿過密封保溫艙與光儲一體機直流輸入端連接，以及穿過地下室與光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐電源低頻變換器連接，由光伏發電提供能源；所述主控制器嵌入安裝在用戶屋內側墻壁上。
2.根據權利要求1所述的基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，其特征在于，所述供氣單元包括空壓機、氮氧氣分離膜模塊、浮頂式氧氣罐；空壓機置于密封保溫艙外地面，空壓機進氣口與大氣連通，空壓機排氣端嵌入安裝
3.根據權利要求1所述的基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，其特征在于，所述主控制器內嵌觸摸屏、通訊接口，通訊接口通過通訊電纜與光儲一體機控制器、光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐控制器、環境監測儀、所有傳感器連接；主控制器經通訊接口和通訊電纜讀取所有傳感器、環境監測儀以及光儲一體機控制器、光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐控制器的數據，并依據采集數據分析、數學模型計算、控制策略，在經通訊接口、通訊電纜對光儲一體機、光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐進行控制，保證最佳電量和溫度供給。
4.根據權利要求1所述的基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，其特征在于，所述密封保溫艙換熱器包括換熱器進水管和換熱器出水管道；密封保溫艙換熱器置于密封保溫艙內上部，換熱器輸進水管道穿過密封保溫艙與外面水源連接，換熱器出水管道與光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐進水口連通；密封保溫艙換熱器利用經換熱器輸進水管道的低溫水與密封保溫艙內氮氣交換熱量，既降低密封保溫艙內部的溫度，保證設備正常工作，同時又提升由換熱器出水管道經光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐進水口進入光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐的水的溫度，為光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐的水預熱，降低光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐加熱的功耗。
5.根據權利要求1所述的基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，其特征在于，所述光儲一體機包括儲能電池，光儲一體機直流輸入端與光伏組件輸出端的正負端通過電纜連接，光伏組件發出的電由光儲一體機變流，經光儲一體機交流輸出端，通過電纜為空壓機、光儲一體機控制器、光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐控制器和生活用電供電。
6.根據權利要求1所述的基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，其特征在于，所述光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐包括加熱水電極單元、相變儲熱單元、保溫罐和水體；保溫罐內盛滿水體，加熱水電極單元和相變儲熱單元置于保溫罐內的水體中，各位于保溫罐內不同的半部；保溫罐還包括光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐進水口、生活供暖出水口和生活供暖回水口；冰川融水經換熱器出水管道換熱經光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐進水口進入光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐的水體中；再經光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐加熱的水體，通過生活供暖出水口和生活供暖回水口供熱和供生活用水。
7.根據權利要求6所述的基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，其特征在于，所述相變儲熱單元包括相變材料密封容器、相變材料、相變換熱器；相變材料密封容器內盛滿相變材料，相變換熱器置于相變材料內；相變材料密封容器有絕熱材料制成，將光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐的水體與相變材料隔開；相變材料密封容器置于光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐的水體內。
8.根據權利要求7所述的基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，其特征在于，相變換熱器的上端安裝上口溫控閥，與水體連通，相變換熱器的，下端安裝下口控制閥門并與水體連通，由此相變換熱器經上口溫控閥與下口控制閥門與水體建立水循環回路，水體與相變材料交換溫度。
9.根據權利要求1所述的基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，其特征在...
【技術特征摘要】
1.基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，其特征在于，包括主控制器、密封保溫艙、光伏組件、光儲一體機、光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐、供氣單元；所述的密封保溫艙包括第二減壓閥，第二減壓閥與壓力傳感器一體化封裝，嵌入安裝在密封保溫艙的上面，一端與密封保溫艙內部連通，另一端與密封保溫艙外的大氣環境連通，保證密封保溫艙內的氮氣保持相對正壓力恒壓；光儲一體機包括儲能電池與密封保溫艙換熱器，兩者同置于密封保溫艙內；供氣單元置于密封保溫艙的外面；密封保溫艙安裝在房屋外墻，與房屋互起保溫作用；光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐置于地下室或保溫地窖內；光伏組件安裝在屋頂或住宅周邊，光伏組件輸出端通過電纜分別穿過密封保溫艙與光儲一體機直流輸入端連接，以及穿過地下室與光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐電源低頻變換器連接，由光伏發電提供能源；所述主控制器嵌入安裝在用戶屋內側墻壁上。
2.根據權利要求1所述的基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，其特征在于，所述供氣單元包括空壓機、氮氧氣分離膜模塊、浮頂式氧氣罐；空壓機置于密封保溫艙外地面，空壓機進氣口與大氣連通，空壓機排氣端嵌入安裝有氮氧氣分離膜模塊，空壓機的壓縮氣體經氮氣輸出口與密封保溫艙內連通；此時空壓機的壓縮氣體經氮氧氣分離膜模塊、氮氣輸出口為密封保溫艙提供1個大氣壓的相對正壓氮氣；壓縮氣體經氮氧氣分離膜模塊分離出氧氣，并經氧氣輸出口壓縮到與之連接的浮頂式氧氣罐中，浮頂式氧氣罐經輸氧管道、第一減壓閥提供生活用氧需求。
3.根據權利要求1所述的基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，其特征在于，所述主控制器內嵌觸摸屏、通訊接口，通訊接口通過通訊電纜與光儲一體機控制器、光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐控制器、環境監測儀、所有傳感器連接；主控制器經通訊接口和通訊電纜讀取所有傳感器、環境監測儀以及光儲一體機控制器、光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐控制器的數據，并依據采集數據分析、數學模型計算、控制策略，在經通訊接口、通訊電纜對光儲一體機、光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐進行控制，保證最佳電量和溫度供給。
4.根據權利要求1所述的基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，其特征在于，所述密封保溫艙換熱器包括換熱器進水管和換熱器出水管道；密封保溫艙換熱器置于密封保溫艙內上部，換熱器輸進水管道穿過密封保溫艙與外面水源連接，換熱器出水管道與光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐進水口連通；密封保溫艙換熱器利用經換熱器輸進水管道的低溫水與密封保溫艙內氮氣交換熱量，既降低密封保溫艙內部的溫度，保證設備正常工作，同時又提升由換熱器出水管道經光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐進水口進入光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐的水的溫度，為光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐的水預熱，降低光伏水電極顯熱潛熱儲熱鍋爐加熱的功耗。
5.根據權利要求1所述的基于電、熱、氧協同打造的高海拔地區居民高質生活系統，其特征在于，所述光儲一體機包括儲能電池...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳媛媛，王哲，趙勇，陳卓，國建鴻，王一波，
申請(專利權)人：中國科學院電工研究所，
類型：發明
國別省市：
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