[實用新型]太陽能光伏發電系統的熱泵冷卻/供熱系統

有效

• 申請號: 201520551701.4
• 申請日: 2015-07-27
• 公開（公告）號: CN204810228U
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 張于峰;張彥
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02S40/42
• 分類號: H02S40/42;H02S40/44;F25B30/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 宋潔瑾

技術領域

本實用新型涉及一種冷卻/供熱系統，具體涉及一種太陽能光伏發電系統的熱泵冷卻/供熱系統。

背景技術

目前我國各類太陽能光伏發電的設備生產及運行技術已經技術成熟，并且使用廣泛。作為發電系統是極其方便清潔的太陽能使用方式。但是此種太陽能利用系統方式的缺陷是:系統的發電效率隨著光伏板的工作溫度變化,發電的效率也發生變化，每當工作溫度升高1℃，發電效率就會下降0.4％。一般講在當太陽能光照強度為1kW/m²時，0.8m²的太陽能光伏板在20-25℃工作溫度時的發電量約計160W，剩余的太陽能轉化為熱量存儲在光伏板中，致使太陽能光伏板在夏季時的工作溫度可達到70℃以上，冬季的工作溫度可達到50℃以上。基于以上運行狀況可以看出,太陽能光伏板的實際發電效率會產生極大的下降，夏季時工作較正常溫度升高了約50℃，其發電效率將下降50*0.4％＝20％；即使在冬季時工作較正常溫度升高了約30℃，其發電效率將下降30*0.4％＝12％。可見太陽能光伏發電系統的熱量聚集造成工作溫度的上升，是影響其發電量的主要矛盾。

目前解決此項難題的主要技術是采用水冷式循環系統，將產生的熱量通過冷卻水排放到環境中。此種方式可以改善太陽能光伏板的工作溫度，提高產電量；同時可以產生熱水供熱用戶使用，使太陽能的單一發電利用方式改變為供熱/發電綜合利用方式。但是此種方式的缺陷有兩點：其一是必須有熱用戶的存在，否則提取出的冷卻熱將不得不直接排放到大氣中，尤其是在非采暖季節無熱量需求時，造成太陽能的季節性浪費；其二是由于季節的影響，冷卻水的溫度不可能大幅度降低，如夏季的冷卻水降溫后的極限值還可能達到50℃以上，使太陽能光伏板的發電效率還有很大的損失。

實用新型內容

為了解決現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種太陽能光伏發電系統的熱泵冷卻/供熱系統，克服現有技術中太陽能光伏板的工作溫度受季節影響發電效率低、太陽能光伏板冷卻熱資源浪費、的問題。

一種太陽能光伏發電系統的熱泵冷卻/供熱系統分別承擔系統光伏發電和冷卻供熱的運行功能，本系統始終對太陽能光伏板實施冷卻，確保太陽能光伏板的工作溫度不受季節的影響，穩定控制在最佳工作溫度下實施光電轉化，以便確保太陽能光伏發電系統的發電效率得以最大化運行；同時熱泵吸收的低質熱量將穩定可控提質到高質熱量，實施溫度穩定的供熱。具體的運行技術方案如下：

一種太陽能光伏發電系統的熱泵冷卻/供熱系統，包括太陽能光伏板，設置于太陽能光伏板下方的工質蒸發器,工質蒸發器依次與三通換向閥、工質壓縮機、工質冷凝器、電子膨脹閥形成循環回路，工質蒸發器上設有工質溫度計，工質冷凝器中設有熱水溫度計，工質溫度計、熱水溫度計和電子膨脹閥分別與主控機連接。

所述工質冷凝器設有供水口和回水口，與用戶采暖設備相連。

所述工質為低沸點介質。

本實用新型的有益效果為：本實用新型提出的太陽能光伏發電系統的熱泵冷卻/供熱系統，是一種全年季節可以使用冷卻熱的方法，冷卻媒介循環熱載體為一種低沸點介質。由此可實現循環介質的相變蒸發，可強烈吸收太陽能光伏板聚集的熱量,并不受季節的影響,實現太陽能長時效多季節的最佳使用效果，使太陽能光伏板的工作溫度低于環境溫度,極大地改善其發電特性；同時吸取的熱量可通過熱泵方式,一年四季可產生穩定溫度的熱水,實現清潔供熱的效果。本項技術可使原有不可控冷卻型變更可控冷卻型供熱/供電型雙功能型系統，使全時段全季節使用中的效果均達到最佳的工作溫度，充分利用太陽能資源，同時實現節省礦物能源和保護環境的功效。

本項實用新型在確保太陽能光電系統最佳工作溫度的同時，可繼續回收冷卻熱量用于供熱，使原有系統的太陽能利用率獲得極大的提高，達到全年最佳太陽能光伏發電運行的模式，設備的年利用率亦將獲得極大提高，由此會極大地增加年產能率，使太陽能全年的利用率達到最大化；同時可利用熱泵提升能質，將較低溫度的冷卻熱量提升到較高能質，達到生活和供熱溫度的需求，使低質熱能在全年度期間也得到了回收利用。

附圖說明

圖1本實用新型太陽能光伏發電系統的熱泵冷卻/供熱系統工藝流程圖；

其中，1、太陽能光伏板2、工質蒸發器3、三通換向閥4、工質壓縮機5、工質冷凝器6、電子膨脹閥7、回水口8、供水口9、主控機10、工質溫度計11、熱水溫度計。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。