[發明專利]一種PVT光儲光熱型水源熱泵系統及運行方法

在審

• 申請號: 202210214416.8
• 申請日: 2022-03-04
• 公開（公告）號: CN114739048A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 張俊發;張豐;陳棟材;張寶宙;郝路;鄭忠海
• 申請（專利權）人: 山西三水能源股份有限公司
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F25B27/00;F25B41/20;F25B49/02;H02S40/42;H02S40/44;F24S60/30;F24S80/30
• 代理公司: 北京匯眾通達知識產權代理事務所(普通合伙) 11622
• 代理人: 夏鵬

本發明涉及光伏光熱及熱泵設備技術領域，尤其涉及一種PVT光儲光熱型水源熱泵系統及運行方法，所述PVT光儲光熱型水源熱泵系統包含若干個PVT系統，若干個光伏直驅水源熱泵機組，及若干個用戶組成，所述PVT系統通過串聯或并聯與所述光伏直驅水源熱泵機組相連接，所述光伏直驅水源熱泵機組與用戶用水管道相連接，所述PVT系統包含光伏太陽能板及設置在所述光伏太陽能板背后的集熱器。與現有技術相比較，本專利PVT系統+水源熱泵系統采用直流設備實現光伏直流柔性供電模式，PVT系統+水源熱泵系統的蓄熱式熱電聯產優化，保障光伏發電效率要求，提升供熱溫度品位，滿足供熱參數要求和供熱量穩定性。

技術領域

本發明涉及光伏光熱及熱泵設備技術領域，尤其涉及一種PVT光儲光熱型水源熱泵系統及運行方法。

背景技術

水源熱泵工作原理根據逆卡諾循環原理，采用電能驅動，通過制冷劑把地下水、湖水、江水、城市污水、海水、工業廢水等低品位熱能吸收，提升為可用的高品位熱能對水進行加熱的設備。

水源熱泵一般由壓縮機、膨脹閥、過濾器、儲液罐、冷凝器、蒸發器等幾部分組成。低溫低壓氣態冷媒經過壓縮機壓縮成為高壓高溫氣態，高溫高壓的氣態冷媒經熱水換熱器和水進行熱換，高壓的冷媒在常溫下被冷卻、冷凝為液態。這過程中，冷媒放出熱量把水加熱，高壓液態冷媒通過膨脹閥減壓，壓力下降，回到比外界低的溫度，具有吸熱蒸發的能力，低溫低壓的液態冷媒經過蒸發器吸收水源的熱量，由液態變為氣態，吸收了熱量的冷媒變成低溫低壓氣體，再由壓縮機吸入進行壓縮，如此不斷循環工作，不斷從水源側吸熱，而在冷凝器側放熱，把水加熱。這個循環過程由水源熱泵來完成。水源熱泵作為高效集熱并轉移熱量的系統裝置，可以把壓縮機所消耗的電力變為5倍范圍內的熱能。而在使用水源熱泵供暖時，會存在電負荷擴容的問題，同時水源溫度較低時，熱泵的效率也會有所降低。

PVT系統是集太陽能光伏發電和光熱為一體的系統稱為太陽能光伏光熱聯產系統，簡稱PVT。它包含光伏(PV)與光熱(PT)兩部分，集太陽能電池和太陽能集熱器于一體，利用光生伏特效應，使光能轉化為直流電，再經過逆變器轉化為工頻交流電供人們使用，通過電池板發電得到電收益。同時將太陽能電池板光電轉換過程中產生的部分熱能，通過熱交換收集起來，不斷被轉化出來的熱量加熱熱水，供人們使用，從而實現PVT系統的熱電聯供。

現階段PVT系統采用直流轉交流供電模式，水源熱泵系統采用交流設備。同時，PVT系統集熱后太陽能電池背板溫度過高，造成電池板光伏發電效率下降，影響光伏發電系統的工作，提供的熱水參數無法直接用來供熱，在陰雨天氣及晚上等日照不充足的時間，存在無法全天候保證光熱轉換的問題，導致熱水供應無法連續進行。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的在于提供一種PVT光儲光熱型水源熱泵系統及運行方法，通過PVT+水源熱泵的機組，實現太陽能與水源熱泵的綜合利用，水源熱泵與太陽能相結合具有很好的互補性。太陽能可以提高水源熱泵的進液溫度，提高運行效率；蓄熱型水源熱泵一方面可以補償太陽能日照影響的間歇性，一方面收集集熱器背板熱量用于供熱，防止背板溫度過高影響發電效率。

為實現上述目的之一，本發明提供如下技術方案：

一種PVT光儲光熱型水源熱泵系統，所述PVT光儲光熱型水源熱泵系統包含若干個PVT系統，若干個光伏直驅水源熱泵機組，及若干個用戶組成，所述PVT系統通過串聯或并聯與所述光伏直驅水源熱泵機組相連接，所述光伏直驅水源熱泵機組與用戶用水管道相連接，所述PVT系統包含光伏太陽能板及設置在所述光伏太陽能板背后的集熱器。

優選地，所述PVT光儲光熱型水源熱泵系統還包括吸音機殼，所述光伏直驅水源熱泵機組設置在吸音機殼內；所述光伏直驅水源熱泵機組包括蒸發器、四通閥、氣液分離器、直流變頻壓縮機、冷凝器、儲液罐、智能儲熱罐及低溫儲水箱；