一種戶用光伏電採暖裝置的製作方法

2023-05-14 21:54:46 1

本發明專利涉及的是一種針對我國廣大北方農村地區分散農舍冬季採暖使用的戶用光伏電採暖裝置，該裝置實現優先使用光伏電力，並在光伏電力不足時使用市電供電實現採暖，為我國北方農村地區冬季採暖散燒煤治理問題提供一個新思路和新方法。

背景技術：

目前我國北方廣大農村分散農舍採暖，還是依靠散燒煤(或秸稈、柴火等)。一般而言，我國北方農村地區冬季採暖能耗量佔到農戶總能耗量的50％以上，甚至高達70％～80％。

太陽能是當今世界公認的最具發展前景的清潔新能源，到本世紀中將佔到人類總能源的25％以上。我國廣大北方地區，日照條件普遍較好，具有大力發展太陽能利用的廣闊前景。

本發明專利是將分布式光伏發電向蓄熱電暖器、電加熱熱水儲罐等阻抗負載特性的採暖設備就地消納供電實現採暖，把我國北方冬季傳統採暖能源改為光伏清潔能源。

專利內容

本專利是一種小型獨立光伏發電系統，其負載是蓄熱電暖器、電加熱熱水儲罐等阻抗負載特性採暖設備，系統實現優先使用光伏電力供電；在光伏電力不足時，則與市電一起作為採暖供電；光伏電力富裕時(包括非採暖季)光伏電力則實現餘電上網。

採用的技術方案是：裝置由光伏組件方陣(1)、控制器(2)、(蓄熱電暖器或電加熱熱水儲罐等)阻抗採暖器(3)、併網逆變器(4)組成(見附圖1)。光伏組件方陣(1)功率規模應等於或小於阻抗採暖器(3)功率規模；併網逆變器(4)功率規模應與光伏組件方陣(1)功率規模適配。

控制器(2)含實現裝置智能控制的計算機處理機晶片和控制主板及相應輔助電路，以及雙刀雙擲直流開關K1和斷路開關K2。

其技術要點在於：控制器(2)按如下原則控制向阻抗負載(3)供電：

優先直接使用系統光伏電力直接(直流)向阻抗採暖器供電；

當室內採暖溫度Ts低於某個溫度極限設定閾值(16℃)，或阻抗負載採暖器內部蓄熱溫度Tn低於某個溫度極限設定閾值(熱水罐50℃、蓄熱磚200℃)時，系統將光伏電力併入電網一起，或由電網直接向阻抗負載採暖器供電(無光伏發電時)。(說明：阻抗採暖器內部溫度數值均以蓄熱電暖器為例)

當室內採暖溫度Ts等於和高於某個溫度極限設定閾值(24℃)，或阻抗採暖器內部蓄熱溫度Tn等於和高于于某個溫度極限設定閾值(750℃)時，系統將光伏電力併入電網實現餘電上網(包括非採暖期)。

阻抗採暖器(3)具有電加熱蓄熱供暖功能，內部蓄熱溫度Tn達到700℃以上時，可實現15小時以上採暖供熱功能。

附圖說明

圖1.戶用光伏電採暖裝置結構組成框圖

具體實施方式

表1是本專利在赤峰的試驗系統裝置規格構成實例，當使用於更為寒冷的偏北部地區時，還用適當加大光伏組件方陣(1)、逆變器(4)和阻抗採暖器(3)規模。

表1.光伏電採暖裝置(用於：80m2/戶、採暖面積25m2×2)

戶用光伏電採暖裝置，包括光伏組件方陣(1)、控制器(2)、阻抗採暖器(3)、併網逆變器(4)。

光伏組件方陣(1)可選用各類晶矽組件和非晶矽組件組成方陣，將太陽光轉換為直流光伏電力(300～600VDC左右)，即可直接供給阻抗採暖器(3)，也可接入併網逆變器(4)。併網逆變器(4)規模和技術參數應與光伏組件方陣(1)相適配，輸出符合併網要求的220VAC交流電。控制器(2)則負責根據室內溫度Ts參數和/或阻抗採暖器(3)內部蓄熱溫度Tn參數情況，控制電路開關K1和K2如何接通或斷開，實現光伏電力或是電網電力向阻抗採暖器(3)供電；或者控制將光伏電力與併網逆變器(4)連接實現餘電上網。控制器(2)中的K1為雙刀雙擲直流電路開關，其中a1和a2點始終聯通；K2為普通斷路開關。各開關電氣參數應符合直流電壓電流工作要求，相關連接導線和輔材也應與系統裝置整體參數相適配。

其工作流程(以蓄熱電暖器負載為例)為：

步驟一：當室內溫度Ts≥24℃或蓄熱電暖器內部溫度Tn≥750℃時，K1開關的c1-b1和c2-b2接通、K2開關off，系統光伏電力通過併網逆變器(4)實現光伏電力餘電上網。

步驟二：當16℃≤室內溫度Ts＜24℃或200℃≤Tn蓄熱電暖器內部溫度＜750℃時，K1開關的c1-a1和c2-a2接通、K2開關on，系統光伏電力向蓄熱電暖器供電加熱。

步驟三：當室內溫度Ts＜16℃或蓄熱電暖器內部溫度或Tn＜200℃時，K1開關的c1-b1和c2-b2接通、K2開關on，系統光伏電力通過併網逆變器(4)實現與市電電力併網共同向蓄熱電暖器供電加熱。

系統裝置上述工作狀態，詳見表2。

表2.戶用光伏電採暖系統裝置工作狀態表