[发明专利]一种基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统

说明书

本发明公开了一种基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统，涉及太阳能光伏利用与光热利用的耦合领域，包括高效光伏光热组件阵列、热力循环模块、蓄热/蓄冷模块和发电/储电模块，其中，高效光热光伏组件和热力循环模块耦合，高效光热光伏组件阵列能够作为热力循环的蒸发器，由制冷剂带走高效光伏光热组件的工作废热加以后续利用；热力循环模块能够通过调节四通阀与电磁阀组在不同情景下分别实现供热、供冷功能；蓄热/蓄冷模块包括循环水泵与水箱；发电/储电模块包括蓄电池与光伏调控/逆变一体机。本发明集发电、供热、供冷、储电功能于一体，通过模式切换可满足用户不同的用热、用冷需求，拓宽了光伏光热技术的应用范围。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏利用与光热利用的耦合领域，尤其涉及一种基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统。

背景技术

太阳能作为最清洁与最丰富的可再生能源之一，能够转化为热能、电能；其中太阳能光热技术，如太阳能热水器等，已在居民采暖等领域得到了广泛应用，技术较为成熟；而太阳能光伏技术(PV)是除风能以外最为先进的低碳能源技术，其应用范围与规模不断扩大，开发成本也在不断下降。然而，光伏组件在工作过程中，由于废热的产生，面临组件温度升高、发电效率下降、使用寿命减短等问题。为克服上述问题，光伏光热技术(PVT)应运而生，通过将光伏组件与吸热背板相结合，通过循环工质(水、空气、纳米流体、制冷剂等)收集光伏组件工作废热并加以利用，与此同时可降低光伏组件工作温度、提高发电效率。目前，利用制冷剂作为工质，通过吹胀直膨式背板将光伏光热组件与热泵循环进行耦合的技术路线，已被证明是高效低碳节能可靠的太阳能利用技术路径。

然而，现有的将光伏光热组件与热力循环相结合的技术路线，大部分只能应用于供暖，仅适合于有用热需求的场合。而面对无稳定用热需求，甚至有供冷需求的场合，如夏季日间，现有的将光伏光热组件与热力循环相结合的技术路线的适用性有限。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统，使系统能够适应于用户端不同的用热、用冷需求，增强系统的灵活性、适用性。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何设计一种基于高效光伏光热组件的冷热电储系统，解决现有技术中光伏光热耦合热力循环系统适用性不广的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于高效光伏光热组件的太阳能冷热电储系统，包括高效光伏光热组件阵列、热力循环模块、蓄热/蓄冷模块和发电/储电模块，其中，所述高效光热光伏组件和所述热力循环模块耦合，所述高效光热光伏组件阵列能够作为热力循环的蒸发器，由制冷剂带走高效光伏光热组件的工作废热加以后续利用；所述热力循环模块能够通过调节四通阀与电磁阀组在不同情景下分别实现供热、供冷功能；所述蓄热/蓄冷模块包括循环水泵与水箱；所述发电/储电模块包括蓄电池与光伏调控/逆变一体机。

进一步地，所述高效光热光伏组件包括光伏电池、铝基吹胀式直膨吸热背板。

进一步地，所述发电/储电模块通过所述光伏调控/逆变一体机调节所述高效光伏光热组件至最大发电功率，所述高效光伏光热组件所发电量可由所述蓄电池储存，也可通过所述光伏调控/逆变一体机转化为交流电并入电网。

进一步地，所述热力循环模块还包括压缩机、中间换热器、翅片式换热器、膨胀阀。

进一步地，所述太阳能冷热电储系统的运行模式包括太阳能热泵运行模式、空气源热泵运行模式、双源热泵运行模式、双蒸发器空气源制冷运行模式、单蒸发器空气源制冷运行模式。

进一步地，所述太阳能热泵运行模式为：通过调节所述四通阀和所述电磁阀组，使所述高效光伏光热组件阵列作为热力循环的蒸发器，同时不接通所述翅片式换热器，此时所述中间换热器作为冷凝器，所述水箱作为蓄热水箱；制冷剂流经高效光伏光热组件吸收工作废热，经热力循环提质用于加热水箱内的水至60℃。