[发明专利]一种太阳能与燃气互补的自维持供热系统及方法

权利要求书

1.一种太阳能与燃气互补热光伏自维持供热系统的太阳能与燃气互补热光伏自维持供热方法，所述太阳能与燃气互补热光伏自维持供热系统包括热光伏发电系统、蓄热式太阳能集热系统、蒸汽产生系统和自维持控制系统；

所述热光伏发电系统由主热光伏装置和辅助热光伏装置组成；主热光伏装置和辅助热光伏装置均设有热光伏启停组件，所述主热光伏装置和辅助热光伏装置内的光伏电池与蓄电池连接，蓄电池设有电池控制芯片及充放电控制器；

所述蓄热式太阳能集热单元包括通过介质管道依次连接形成第一介质循环回路的太阳能集热器、混合式蓄热器、变频泵，所述混合式蓄热器及其进出口管道均安装有温度传感器，所述太阳能集热器为槽式抛物镜集热器并配有自动跟踪系统；

所述蒸汽产生系统包括通过介质管道依次相连形成第二介质循环回路的混合式蓄热器、1级热交换器、2级热交换器、3级热交换器、蒸汽发生器、循环泵，以及补充燃烧室，所述第一介质循环回路和第二介质循环回路在混合式蓄热器内换热；其中1级热交换器通过烟气流道连接主热光伏装置的烟气出口，2级热交换器连接辅助热光伏装置的烟气出口，3级热交换器连接补充燃烧室的烟气出口，第二介质循环回路中的高温导热油在蒸汽发生器中加热给水以产生蒸汽或热水；1级热交换器、2级热交换器、3级热交换器的出口导热油管道中均设置有温度传感器，所述补充燃烧室设有补充燃烧室启停组件；

所述自维持控制系统与各个温度传感器连接，由自维持控制系统接收各个温度传感器采集的数据，自维持控制系统还分别与补充燃烧室启停组件、热光伏启停组件、变频泵、循环泵以及太阳能集热器自动跟踪系统电连接，自维持控制系统控制补充燃烧室、主热光伏装置和辅助热光伏装置、变频泵、循环泵的启停以及自动跟踪系统的启停与运行；

所述的自维持控制系统、太阳能自动跟踪系统、热光伏启停组件、补充锅炉启停组件、变频泵、循环泵均与蓄电池通过导线连接以获得电能，热光伏电池通过导线与蓄电池连接为其充电；整个热光伏自维持供热系统无需外加电力，可实现自运行；

其特征在于，所述方法为：太阳能集热器接收并汇集太阳辐射能量，太阳辐射能量反射在位于焦线的真空集热管上，真空集热管吸收太阳辐射能量并转化为第一介质循环回路内导热工质的热能，导热工质流经混合式蓄热器，增加第二介质循环回路导热工质的热量，第一介质循环回路的变频泵控制导热工质的流速，导热工质换热后重新进入太阳能集热器从而形成循环；

第二介质循环回路的导热工质从混合式蓄热器输出，通过热光伏余热烟气加热之后循环流到蒸汽发生器加热水从而产生一定温度压力的蒸汽；

热光伏发电系统的电能用于维持自维持供热系统的自运行，热光伏发电系统的排烟加热第二介质循环回路的导热工质，实现能量梯级利用；

自维持控制系统与热光伏启停组件及补充燃烧室启停组件电连接，由自维持控制系统控制主热光伏装置、辅助热光伏装置、补充燃烧室的启停和其内的燃气流量；同时自维持控制系统根据第一介质循环回路、第二介质循环回路各处的温度传感器数据检测得到各处导热工质温度，根据电池控制芯片检测得到电池性能状态，根据燃烧室尾部烟道处的温度传感器数据检测得到烟气温度；基于各个传感器数据自维持控制系统控制循环泵、变频泵、太阳能自动跟踪系统的启停，以及主热光伏装置、辅助热光伏装置、补充燃烧室的启停和燃气流量；

当太阳光照充足时，第一介质循环回路中进入混合式蓄热器的导热工质温度控制在150-230℃，当导热工质温度高于230℃时，自维持控制系统调节变频泵输出功率至最小，当混合式蓄热器入口导热工质温度低于210℃时，调节变频泵输出功率至最大；当光照不足时，混合式蓄热器进口导热工质温度较低，当检测到导热工质温度小于150℃，自维持控制系统调节变频泵输出功率至最小；

在第二介质循环回路中，当混合式蓄热器出口温度低于200℃时，自维持控制系统控制主热光伏装置开启以提供热量，当混合式蓄热器出口温度高于230℃时，自维持控制系统控制主热光伏装置关闭；

当蒸汽发生器进口处监测到导热工质温度低于200℃，说明处于夜间或者太阳辐射量不足，此时如果检测到蓄电池电量高于50%，则自维持控制系统控制启动补充燃烧室向第二介质循环回路提供热量，检测到蓄电池电量不高于50%时，自维持控制系统控制开启辅助热光伏装置，辅助热光伏装置提供热量的同时补充蓄电池的电力，当蓄电池电量达到90%时，自维持控制系统关闭辅助热光伏装置，开启补充燃烧室向第二介质循环回路提供热量，从而保证整个热光伏自维持供热系统提供持续稳定的热能；

自维持控制系统通过调节热光伏发电系统及补充燃烧室保证进入蒸汽发生器的导热工质温度不低于200℃，当蒸汽发生器入口处监测导热工质温度达到220℃，自维持控制系统按照补充燃烧室、辅助热光伏装置、主热光伏装置的顺序调节燃气流量，关闭或降低燃气流量，从而最终保持蒸汽发生器进口热油温度在200-230℃之间，自维持控制系统通过控制给水泵的流量，使得蒸汽发生器可产生100°C的蒸汽或产生60℃以上的热水。