[發明專利]一種自組網管理光伏熱水系統及方法

在審

• 申請號: 202110554143.7
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113154671A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 李杰;朱慶國
• 申請（專利權）人: 江蘇邁能高科技有限公司
• 主分類號: F24H1/20
• 分類號: F24H1/20;F24H9/12;F24H9/18;F24H9/20
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 閆彪

本發明涉及一種自組網管理光伏熱水系統，同時還涉及相應的方法，屬于太陽能熱水器技術領域。該系統包括光伏發電板陣列以及裝有接市電的交流電加熱管和直流電加熱管的分戶電熱水器；光伏發電板陣列向經匯總電纜通過分戶電熱水器的水箱控制器接相應的直流電加熱管；水箱控制器的中央控制單元具有分別接光伏電壓、電流檢測以及水箱溫度傳感器的相應信號輸入端口，其相應控制端分別接交流和直流電加熱管的受控端，其通訊端通過通訊端口與各分戶電熱水器的水箱控制器之間通訊連接。采用本發明后，系統通過實時監控光伏電壓的變化合理決定投入或撤出直流電加熱管，使光伏發電的有效輸出功率得以始終處于相對高的區段，運行穩定、可靠。

技術領域

本發明涉及一種熱水器系統，尤其是一種自組網管理光伏熱水系統，同時還涉及相應的方法，屬于太陽能熱水器技術領域。

背景技術

太陽能熱水器由于具有節能環保的顯著優點，因此受到普遍歡迎。然而，對于高層建筑的低層用戶而言，往往需要借助較長的管路才能將樓頂被太陽能集熱裝置加熱的熱水引接到用水位置，不僅安裝施工多有不便，而且管道漏熱多，太陽能的利用率將大打折扣。為此，申請號為201710775520.3的中國專利公開了一種太陽能電熱水器用光伏電源變換器及其控制方法，將太陽能電池板組件發出的不斷變化的低壓直流電高效轉換成穩定的有效值為220V的直流電，并通過MPPT控制把電能不斷等效地轉換成熱能存儲在保溫電熱水器內以便隨時使用，安裝非常簡便、免維護，光伏電源變換器具有體積小、重量輕、電能變換效率高的特點，成本低，壽命長，除可專門用于太陽能電熱水器外，也可用于其他中小型隔離升壓DC/DC變換器；當把光伏電源變換器的輸出電壓由220Vdc調整為400Vdc并做相應的電路參數調整，也可作為中小型太陽能光伏并網或離網逆變器的前級或中小型不間斷電源的前級。該技術方案雖可以避免長管路施工的不便，但將光伏輸出的直流電逆變成交流電供熱水器使用，需要逆變裝置，既增加成本又因逆變器自功而耗降低了轉化效率，而且不涉及光伏可帶負載的自適應調節的相關方案。

此外，申請號為202010744716.8的中國專利公開了一種多智能體系統的分布協同裝置及其控制方法，屬于智能家居控制，包括光伏發電組件，所述光伏發電組件的輸出端分別與第一繼電器以及第二繼電器的輸入端電性連接，所述第二繼電器的輸出端與蓄電池的輸入端電性連接，所述蓄電池與第二電壓感應器并連。本發明中，通過設計的第一微控制器、第二微控制器、第三微控制器、光伏并網模塊、蓄電池、電源切換模塊、電加熱器、溫度傳感器以及水流量傳感器等結構之間的互相配合下，個人資源與公共設備協同作用，可避免因市電供電系統出現故障，而給人們的生活帶來不便，且能夠在較高的程度上降低了電能以及燃氣使用量的同時，并保證了燃氣熱水器的使用效果。該技術方案雖然著眼于光伏發電的多余電量來為其他電器供電的利用，但也需配置逆變器、蓄電池及其控制系統，復雜且成本高；另外還需對電梯、燃氣熱水器等用電電器進行電氣和相關系統改造，在應用上存在一定的難度。

總之，上述現有技術除了系統構成復雜之外，均未能考慮如何借助靈活的網絡管路、妥善合理充分利用光伏電能的問題。

發明內容

本發明的目的在于:針對上述現有技術存在的問題，提出一種可以充分合理利用光伏電能的自組網管理光伏熱水系統，同時還給出相應的方法。

為了達到上述目的，本發明自組網管理光伏熱水系統的基本技術方案為：包括鋪設在樓宇頂部的光伏發電板陣列以及安裝在樓宇各戶的分戶電熱水器，所述分戶電熱水器的水箱中裝有接市電的交流電加熱管和直流電加熱管；

所述光伏發電板陣列向匯總電纜輸出預定電壓的直流電，所述匯總電纜通過分戶電熱水器的水箱控制器接相應的直流電加熱管；

所述水箱控制器含有中央控制單元，所述中央控制單元具有分別接光伏電壓檢測、光伏電流檢測以及水箱溫度傳感器的相應信號輸入端口，所述中央控制單元的相應控制端分別接交流電加熱管和直流電加熱管的受控端，所述中央控制單元的通訊端通過通訊端口與各分戶電熱水器的水箱控制器之間通訊連接。

本發明的系統運行時，自組網管理步驟為：