[发明专利]一种家庭光储热系统及其控制方法和控制装置

说明书

本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种家庭光储热系统及其控制方法和控制装置，包括：光伏组件；电热水器，通过逆变器与所述光伏组件电连接；储能电池，与所述光伏组件和所述电热水器电连接；电能表，用于检测所述光伏组件的输出电压和输出电流；控制模块，与所述电能表和所述电热水器电连接，所述控制模块被被配置为能够根据所述光伏组件的输出电压和输出电流计算所述光伏组件的输出功率，并根据所述光伏组件的输出功率控制所述电热水器的加热功率。本系统采用光伏组件替换光热集热器，并配置储能电池，利用离并网一体逆变器，在提供居民用电外，采用光伏电满足居民热水需求，并将多余光伏电储存到电池中，提升光伏发电自用率。

技术领域

本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种家庭光储热系统及其控制方法和控制装置。

背景技术

太阳能具有辐照间歇性的特点，受天气阴晴影响，无法持续输出。在阴雨天辐照量不足，光热系统需要电加热补充；晴天辐照较高，光热系统无法完全使用，产生弃光。而在辐照较好天气，光伏系统满足热水需求后仍可向电网输电。光伏系统名义太阳能转化效率约为20％，光热为50％。虽然名义效率差异明显，但由于光热系统弃光严重并且使用寿命仅为光伏的1/3，因此光热减碳效果反而低于光伏。光热系统供能种类单一，仅能产生热水，而居民对热水需求有限，即使强行扩容也无法消纳，产生弃光。而光伏系统产生电能通过并网供全社会使用，减少化石能源发电。光热系统常布置在阳台上，而建筑光伏有较大布置与技术优化空间。建筑物除阳台外，我们还可利用外立面、屋面等，光伏系统仍有布置大量组件提高系统容量的潜力。对于房产开发商，他们更关注成本，同等面积条件下光伏初始成本略小于光热。

然而光伏系统的缺陷在于：光伏发电具有间歇性特点，出力最高在白天，正午发电量高、早晚低、夜间无，大部分居民住宅只中午有短暂负荷，用电负荷为夜间偏多，因此光伏系统与居民用电存在时间错位，使得光伏发电自发自用率降低。另外，锂电池推荐环境温度为25℃，且其性能在1～35℃范围以外影响显著。锂电池在低温下充电，不仅会造成电池容量极速衰减，而且会造成严重的安全隐患。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能提高光伏发电自发自用率的家庭光储热系统及其控制方法和控制装置。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种家庭光储热系统，包括：

光伏组件；

电热水器，通过逆变器与所述光伏组件电连接；

储能电池，与所述光伏组件和所述电热水器电连接；

控制模块，与所述电热水器电连接，所述控制模块被被配置为能够根据所述光伏组件的输出功率控制所述电热水器的加热功率。

在本发明的一可选实施例中，还包括燃气热水器，所述燃气热水器的水路与所述电热水器的水路串联，所述燃气热水器与所述控制模块电连接，所述控制模块被配置为能够根据用水需求和电热水器的加热功率，控制所述电热水器单独工作或所述电热水器与所述燃气热水器同时工作。

在本发明的一可选实施例中，所述储能电池旁设有热水盘管和温度传感器，所述热水盘管与所述电热水器的水路连通，所述热水盘管与所述电热水器之间设有截止阀，所述温度传感器和所述截止阀与所述控制模块电连接，所述控制模块被配置为能够根据所述温度传感器的检测信号控制所述截止阀的开启或关闭。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种所述家庭光储热系统的控制方法，包括如下步骤：

获取所述光伏组件的实时发电功率；

当所述实时发电功率小于所述电热水器的最大额定功率时，控制所述电热水器的加热功率，使其与所述实时发电功率一致；

当所述实时发电功率大于所述电热水器的最大额定功率时，控制所述电热水器以所述最大额定功率运行，并控制所述储能电池对所述光伏组件输出的多余电量进行储存。