分布式、非蓄電、非逆變太陽光伏變功率蓄能電熱系統及控制方法技術方案

本發明專利技術公開了一種分布式、非蓄電、非逆變太陽光伏變功率蓄能電熱系統，設有太陽能發電裝置，所述的電熱系統設有風力發電裝置；所述的電熱系統還與市電電網連接；所述的太陽能發電裝置、風力發電裝置及市電電網，通過按時序或溫度編程針對交直流切換或變功率與恒功率分別用電控制的控制器，連接到所述的電熱系統中。本發明專利技術還公開了該系統的控制方法。采用上述技術方案，實現可再生能源的充分、有效的利用，并將多種能源有機結合，為低碳、綠色、健康的生活提供一種科學、合理的模式。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種分布式、非蓄電、非逆變太陽光伏變功率蓄能電熱系統，設有太陽能發電裝置，所述的電熱系統設有風力發電裝置；所述的電熱系統還與市電電網連接；所述的太陽能發電裝置、風力發電裝置及市電電網，通過按時序或溫度編程針對交直流切換或變功率與恒功率分別用電控制的控制器，連接到所述的電熱系統中。本專利技術還公開了該系統的控制方法。采用上述技術方案，實現可再生能源的充分、有效的利用，并將多種能源有機結合，為低碳、綠色、健康的生活提供一種科學、合理的模式。【專利說明】
本專利技術屬于可再生能源利用及新型功能材料集成應用的
。具體地說，本專利技術涉及分布式、非蓄電、非逆變太陽光伏變功率蓄能電熱系統。另外，本專利技術還涉及該電熱系統的控制方法。
技術介紹
隨著全球能源形勢的日益緊張，節能與環保成為當今世界各國關注的熱點。而傳統的燃煤、燃氣供熱方式以及多種恒功率電熱供熱方式等，已無法滿足現有城鄉區域(特別是尚無電力設施的偏遠地區)的建筑供熱(暖)的需要。為了提高能源的利用效率和控制環境污染，近年來涌現出諸多供熱新技術和新模式，例如:利用低谷電的供熱供暖技術；利用可再生能源的太陽能熱利用集熱器；水源或空氣源熱泵供熱技術等。上述的現有新型供熱方式也存在較多的技術問題，各自仍然存在一定缺陷，甚至是無法解決的致命缺陷，直接影響著可再生能源的利用和發展。例如:1、利用低谷電供熱方式:雖然實現了能源的有效利用，但只能滿足冬季供暖需求，同時也還是完全應用二次清潔能源。2、太陽能利用的集熱技術:受地區、晝夜、氣候和日照采集率變化等因素的影響，致使所提供熱水的溫度不穩定；即使采用大儲罐進行顯熱蓄水儲能，也達不到穩定供熱的要求，只能再利用市電間接互補，中間傳輸及儲存熱效率較低，得不償失；同時也帶來幾十噸甚至上千噸水箱的過負荷，防凍、抗凍、分體與建筑結合難等問題，以及各種器件存在無法克服或長期尚未克服的技術瓶頸；3、水源或空氣源熱泵技術:易受水源或空氣源的地區自然條件影響，特別是在低溫制熱、高溫制冷時，其整體水平COP (能效比)值并未達到“I: 1”，甚至在嚴寒、極寒地區或無市電情況的條件下，根本無法使用。另外，不斷創新的自動化控制系統愈來愈復雜。現有的太陽能利用的熱水器技術分析:目前，太陽能熱水器和太陽熱水系統，是太陽能熱利用的產物。目前太陽熱水器有悶曬式熱水器、全玻璃真空集熱管熱水器、玻璃金屬封裝的熱管式熱水器、平板式熱水器等多種形式；與之對應的熱水系統有集熱管式熱水系統、熱管式熱水系統以及平板式熱水系統。熱水器的基本構成部件是太陽能集熱部件和儲熱水箱；按集熱部件和儲熱水箱的結合方式，熱水器可以分為緊湊式和分離式；按儲熱水箱是否與大氣連通，熱水器可以分為承壓式和非承壓式；按儲熱水箱中熱水的得熱方式可以分為直接式和間接式；按熱水的出水方式可以分為落水式、頂水式及增壓泵式。太陽熱水系統主要由太陽集熱系統和熱水供應系統構成，主要包括太陽集熱器、儲熱水箱、循環管道、支架、控制系統、熱交換器和水泵等設備和附件。集熱系統與儲熱水箱換熱方式，可分為:直接式熱水系統(一次循環系統)和間接式熱水系統(二次循環系統)。直接式系統又可以細分為:直流系統、自然循環系統和強制循環系統。按集熱器中工質是否承壓可分為:開式集熱熱水系統和閉式集熱熱水系統。按有無輔助熱源分類，可分為:有輔助熱源熱水系統和無輔助熱源熱水系統。有輔助熱源熱水系統根據加熱方式的不同又可以細分為:內置式直接加熱方式、內置盤管換熱器加熱方式、外置換熱器加熱方式、外部輔助熱源直接加熱方式、間歇式供熱水系統、連續式供熱水系統。所謂儲熱水箱(罐)也僅利用水的儲熱進行顯熱儲能，儲熱量有限，與采用相變儲能材料進行潛熱儲能差距較大。目前太陽能熱水系統的分類還比較亂，沒有統一的標準。上述現有技術存在的問題是:1、太陽能熱水器:太陽能熱水器的產品分類系統分類頻繁，十分混亂，無法統一標準，結構越來越復雜；管路系統控制系統十分復雜，產品配件系統輔件繁多；故障多、事故多，特別是偽劣非標伴熱帶，加之誤用給進出水管路防凍、抗凍、化凍帶來的火災惡性事故無法避免，所謂“水漫金山，火燒連營”;集熱、輸送、儲水、使用四方面熱能不穩定，熱損失較大；太陽能熱水器，由于存在“集熱、輸送、儲存、使用”四方面不穩定。為了達到全天候使用，也需要輔助電加熱。實質是太陽光熱電熱水器，但其又未能嚴格做到現有電熱水器的安全要求和能效，只能是輔助電熱，預熱溫度為< 40°C，再補充太陽能光熱。熱能中間傳輸和存儲，能耗損失較大，使用能效< 50%，甚至更低，因此這種做法是欠科學的，是不得已而為之；由于集熱器的熱交換是通過水流動進行，故無法在高寒嚴寒地區設置；無法與建筑結合，即使平板太陽能熱水系統也因集熱器需與儲罐進行二次循環換熱及室外大儲罐和繁雜的管路系統，無法與建筑進行緊湊、美觀、有效和諧的結合，更無法滿足所有用戶的需求。2、電熱水器:沒有時序設置控制，沒有潛熱儲能裝置，因此僅靠水來儲能，無法做到全周期利用低谷電宏觀節電個人節費的功能；無法采用安全電壓，還存在一定的高壓安全隱患；受到階梯電價的限量約束；無電地區無法裝置電熱水器。因此，設計開發新一代簡單科學的集成供熱技術及產品是非常必要的。
技術實現思路
本專利技術提供分布式、非蓄電、非逆變太陽光伏變功率蓄能電熱系統，其目的是實現可再生能源的有效、合理的利用。為了實現上述目的，本專利技術采取的技術方案為:本專利技術所提供的分布式、非蓄電、非逆變太陽光伏變功率蓄能電熱系統，所述的電熱系統設有太陽能發電裝置，還設有風力發電裝置；所述的電熱系統還與市電電網連接；所述的太陽能發電裝置、風力發電裝置及市電電網，通過按時序或溫度編程針對交直流切換或變功率與恒功率分別用電控制的控制器，連接到所述的電熱系統中。所述的電熱系統的用電設施包括熱水系統、地面輻射供暖系統和采用散熱器的供暖系統。所述的熱水系統設有熱水器，所述的熱水器的罐內設置交流恒功率加熱器一只，直流變功率蓄能電加熱器一只；或者僅設置交直流兩用變功率電加熱器一只。所述的熱水器采用相變蓄能儲水罐，其結構為承壓式搪瓷或不銹鋼生態水箱，內置相變蓄能模塊或水箱內壁設置相變蓄能材料包裹層；其保溫層采用硬質聚氨酯發泡保溫材料。所述的熱水器采用具有PTC特性的智能型變功率自控溫電熱帶或PTC變功率電熱器件。所述的地面輻射供暖系統是在建筑與生活設施中將自限溫電熱器件設在建筑結構層中，或將相變儲能器材敷設于面層與隔熱層之間，形成儲能地面；或將相變蓄能材料灌裝在所述自限溫電熱器件之中。所述的自限溫電熱器件為具有PTC特性的智能型變功率自控溫電熱帶；或者所述的變功率電熱器件為具有PTC特性的智能型變功率自控溫電熱器件；或所述的變功率電熱器件為無機類PTC電熱模塊。所述的電熱系統采用計算機網絡智能控制系統進行控制，所述的計算機網絡智能控制系統設有供暖網站、采暖服務器、網絡控制器、數據交互機、室內外溫度控制器、自限溫蓄熱地面終端或自限溫電熱器件。本專利技術還提供了該電熱系統的控制方法，SP:所述的計算機網絡智能控制系統的控制方式為:I)、使用配置有CPU處理器和儲存系統的設備，使智能判斷得以實現，通過采集戶外溫度、地面溫度、變壓器負載情況、溫度異常變化的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種分布式、非蓄電、非逆變太陽光伏變功率蓄能電熱系統，所述的電熱系統設有太陽能發電裝置，其特征在于：所述的電熱系統設有風力發電裝置；所述的電熱系統還與市電電網連接；所述的太陽能發電裝置、風力發電裝置及市電電網，通過按時序或溫度編程針對交直流切換或變功率與恒功率分別用電控制的控制器，連接到所述的電熱系統中。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：程崇鈞，程巍，宋文波，程曉龍，韓濱，
申請(專利權)人：蕪湖市科華新型材料應用有限責任公司，
類型：發明
國別省市：