[發明專利]一種新型太陽能熱水系統及能量管理方法

在審

• 申請號: 202110450811.1
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113028643A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 董曉冬;王俊樂;袁喜鵬;索朗曲宗
• 申請（專利權）人: 西藏自治區能源研究示范中心
• 主分類號: F24H1/20
• 分類號: F24H1/20;F24H9/18;F24H9/20;F24S10/40;F24S50/40
• 代理公司: 成都中弘信知識產權代理有限公司 51309
• 代理人: 張芳

1.一種新型太陽能熱水系統，其特征在于，包括：

控制系統；

至少一組光伏電池組件；

用于儲存電能的儲能電池；

用于將電能轉換為熱能的電熱轉換裝置；

用于儲存熱水的蓄熱水箱；

所述光伏電池組件的輸出端與所述控制系統的輸入端連接，所述控制系統的輸出端分別連接所述儲能電池以及所述電熱轉換裝置的輸入端，所述電熱轉換裝置設置在所述蓄熱水箱內，所述蓄熱水箱設有冷水進口和熱水出口，所述控制系統包括控制器和用于監測光伏電池組件輸出功率、儲能電池狀態以及蓄熱水箱內水溫和水位的數據監控系統，所述控制器根據所述數據監控系統監測的數據控制所述儲能電池和所述電熱轉換裝置的運行狀態。

2.根據權利要求1所述的一種新型太陽能熱水系統，其特征在于，所述電熱轉換裝置可采用直流電熱轉換裝置或交流電熱轉換裝置。

3.根據權利要求2所述的一種新型太陽能熱水系統，其特征在于，所述控制系統的輸出端通過DC/DC轉換器與直流電熱轉換裝置連接；或者，所述控制系統的輸出端通過逆變器與交流電熱轉換裝置連接。

4.根據權利要求1所述的一種新型太陽能熱水系統，其特征在于，所述光伏電池組件輸出端還設置有第一電壓傳感器以及第一電流傳感器，光伏電池組件輸出端分別與第一電壓傳感器和第一電流傳感器的輸入端連接，第一電壓傳感器和第一電流傳感器的輸出端分別與所述數據監控系統的輸入端連接，所述數據監控系統通過接收第一電壓傳感器和第一電流傳感器反饋的光伏電池組件輸出電壓和輸出電流，監測光伏電池組件輸出功率。

5.根據權利要求1所述的一種新型太陽能熱水系統，其特征在于，還包括與所述儲能電池連接的第二電壓傳感器以及第二電流傳感器，所述第二電壓傳感器和第二電流傳感器的輸入端與所述儲能電池連接，輸出端與所述數據監控系統的輸入端連接，所述數據監控系統通過接收第二電壓傳感器和第二電流傳感器反饋的儲能電池輸出電壓和輸出電流，監測儲能電池的狀態。

6.根據權利要求1所述的一種新型太陽能熱水系統，其特征在于，所述蓄熱水箱內設置有水位傳感器和溫度傳感器，水位傳感器和溫度傳感器分別和所述數據監控系統連接，所述數據監控系統利用水位傳感器和溫度傳感器監測蓄熱水箱內的水位和水溫數據。

7.一種新型太陽能熱水系統的能量管理方法，其特征在于，應用于如權利要求1-6任一項所述的一種新型太陽能熱水系統，具體包括以下步驟：

步驟1：數據監控系統監測光伏電池組件輸出功率P₁、儲能電池SOC值、蓄熱水箱的水位Z和水溫T，以及電熱轉換裝置額定功率P，并將監測的上述數據發送給控制器；

步驟2：控制器判斷電熱轉換裝置額定功率P和光伏電池組件輸出功率P₁之間的大小；

若P≤P₁，則控制光伏電池組件的供電開關、充電開關以及儲能電池的放電開關處于閉合狀態，轉到步驟3；

若P＞P₁，則控制儲能電池的放電開關以及光伏電池組件的供電開關處于閉合狀態，轉到步驟3；

步驟3：判斷儲能電池的剩余容量SOC值與所述儲能電池最低放電剩余容量閾值SOC_min之間的大小；

若SOC≤SOC_min，則控制光伏電池組件的充電開關處于閉合狀態，并轉到步驟4；

若SOC＞SOC_min時，轉到步驟5；

步驟4：控制儲能電池的放電開關以及光伏電池組件的供電開關處于斷開狀態，并轉到步驟7；

步驟5：判斷蓄熱水箱水位Z與最低水位Z_min之間的大小；

若Z≤Z_min，則轉到步驟4；

若Z＞Z_min，轉到步驟6；

步驟6：判斷所述蓄熱水箱水溫T與所述蓄熱水箱設定的水溫閾值T_max之間的大小；

若T≥T_max，則轉到步驟4；

若T＜T_max，則轉到步驟7；

步驟7：判斷儲能電池SOC與儲能電池最大充電剩余容量閾值SOC_max之間的大小；

若SOC≥SOC_max，則控制光伏電池組件的充電開關處于斷開狀態；

若SOC＜SOC_max，則返回步驟2。