[实用新型]一种分布式光伏独立供能制冰系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种脱离电网只采用分布式光伏组件将太阳能转化为电能驱动的制冰系统，属于太阳能制冷技术领域。

背景技术

随着社会的进步和经济的发展，农产品、食品、医药和疫苗的保鲜冷冻领域对冰的需求量逐渐增加，制冰耗能与日增加，利用清洁能源之一的太阳能驱动制冰系统备受关注。采用太阳能制冷有两种方式，一种是采用太阳能光热制冰，又分太阳能吸附式制冰和太阳能吸收式制冰，国内外学者Boubakri、Buchter、Hildbrand、Khattab、王如竹和李明等对太阳能光热驱动吸附床和吸收机组制冰研究较多；另外一种是太阳能光伏产生电能驱动制冰机的蒸汽压缩机制冰，国内外学者ElTom、Taha、Toure、Kattaakayam、代彦军和李明等对光伏制冰系统设计制造和运行性能进行了研究和分析。通常商用蒸汽压缩机COP（制冷系数）为3-5左右，而热能驱动的吸附式制冷机COP在0.1-0.5之间，热能驱动的单效溴化锂吸收式制冷机COP为0.7左右，双效溴化锂吸收式制冷机COP为1.2左右，三效溴化锂吸收式制冷机COP为1.7左右。因蒸汽压缩机制冷系数较高，光伏驱动的蒸汽压缩机制冰机商业化推广应用前景较好，为未来太阳能制冷和太阳能空调发展主要趋势。

发明内容

为充分利用分布式独立能源，本实用新型提供了一种分布式光伏独立供能制冰系统，主要由光伏组件、带最大功率跟踪的控制器、蓄电池、逆变器、压缩机控制器、压缩机系统、冷凝器、节流阀和制冰系统蒸发器组成，如图1所示，要解决的技术问题为。

分布式光伏组件发电量与蓄电池储能容量匹配，实现制冰系统不间断运行。

改造压缩机系统，降低制冰系统的辐照度阈值下限，拓宽太阳能辐照度利用范围，提高太阳能利用率。

改造制冰系统蒸发器，避免过冷冰出现，减少能源浪费，增加制冰效率。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为。

根据制冰系统额定功率大小，稳定工作电压和电流情况，选择光伏组件数量和联接方式，确保分布式能源系统的输出功率、电压和电流值与制冰系统匹配较好。

为弥补太阳能间歇性的缺点，保证制冰系统稳定工作，采用蓄电池调节电路波动，不仅可稳定供能系统输出特性，还可延长制冰系统工作时间，选择合适容量的蓄电池，可确保制冰机全天候运转。

为降低制冰系统辐照度阈值下限，拓宽太阳能辐照值利用范围，增加太阳能利用率，必须对传统制冰系统的压缩机进行优化改造。传统制冰系统为单一的交流/直流压缩机，具有额定的功率、电压和电流值，最大输出功率的转速也被固定，若采用独立光伏组件和蓄电池供能，不能始终确保制冰系统工作在最大输出功率转速，当转速不够时，影响制冰效率，转速过高，造成能量浪费。此外，只有当供能系统供给的能量达到制冰系统压缩机开启的条件后，制冰系统才开始工作，造成压缩机开启前和停机后较大部分的能量浪费，影响制冰效率，采用单一压缩机分布式光伏独立供能制冰系统能量利用情况如图2所示。图中曲线所包含的面积为分布式光伏供能系统提供的功率，带阴影的方框面积为制冰系统消耗功率，白色部分为未利用的浪费掉的功率。

优化后，压缩机系统主要由四个小型压缩机并联组成，四个小型压缩机的额定功率之和与原来一个压缩机额定功率相等，采用四个并联压缩机的一种分布式光伏独立供能制冰系统的能量利用情况如图3所示，压缩机系统采用四个压缩机并联组成的后，降低制冰系统的辐照度阈值下限，将原来单一压缩机启动的辐照值由不少于400W/m²减少到现在压缩机系统的150W/m²，将辐照度阈值下限降低了近三分之二，压缩机系统的压缩机启动功率只有原来单一压缩机启动功率的一半，压缩机系统工作流程如图4所示。