[发明专利]基于双流道PV/T的综合能源梯级利用系统

说明书

本发明属于太阳能利用领域及低碳建筑应用领域，涉及基于双流道PV/T的综合能源梯级利用系统。本发明包括光伏发电系统、光伏电池板预热单元、光热发电系统、余热储存系统及智慧调控系统。在供热期、供冷期及过渡期实现不同控制策略。本发明将光伏电池板以及集热/蒸发器集成PV/T一体化组件，解决了单一光伏电池板高温时发电效率低下的问题，把光伏电池板产生以及未利用的热能作为热泵系统的低温热源，热泵转换成的高温热能可以用于冬季供暖以及ORC发电，系统运行过程中的余热可以存储在相变材料中，通过控制器对系统中的风机、传感器以及阀门进行智慧控制来实现不同的功能需求，最终使整个系统的总效率达到80‑90％。

技术领域

本发明属于太阳能利用领域及低碳建筑应用领域，涉及基于双流道PV/T的综合能源梯级利用系统，具体涉及一种基于双流道PV/T的供热、发电、储能、供冷的能源梯级利用系统及控制方法。

背景技术

太阳能是一种分布广泛的可再生清洁能源，利用形式为光伏发电、光热利用、光热发电，应用于行业供电、供暖以及农产品干燥等，减少了化石能源的使用，实现了节能减排。研究表明，光伏电池在25℃时，其发电效率最优，但随着光伏电池温度的升高，其发电效率随之降低。光伏光热一体化技术(Photovoltaic/Thermal System，简称PV/T)是将太阳能光伏发电与太阳能集热技术结合，即在光伏电池板背面铺设管道，流体流动带走光伏电池板中产生以及未利用的热能，并对这部分热能加以利用，这不仅提高了光伏电池的发电效率，也解决了单一光伏组件占用空间比较大的问题。热泵是能源系统的一种，能够回收温度广泛的余热，并把低温热能输送到高温热能中去。研究表明，热泵加热负荷所需电力远小于直接电阻加热。有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，简称ORC)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，低沸点工质在换热器中吸收热量并生成蒸汽，蒸汽进入膨胀机做功，进而带动发电机发电。

CN113783504A专利中的光伏发电提供了系统运行时所需的电量，光热发电系统产生的电可进行并网使用，余热梯级利用系统对太阳能进行了有效地利用，但是其忽略了单一的光伏电池在表面温度较高时电池发电效率低下的问题。

CN105577115A专利中以一种低凝固点的变压器油代替水作为PV/T系统中的循环介质，解决了在寒冷或高海拔地区水易冻结在集热器和管道内的问题，但是忽略了变压器油中带走的光伏板的热能的利用。

CN106979043A专利提供了一种循环热泵发电系统，实现了利用工业废热加热的水、太阳能热、地热能等使蒸发器内的低沸点液体汽化膨胀长生的动压使汽轮机带动发电机发电，但是该专利仅仅用光伏板发电，忽略了太阳热能发电利用，并且未考虑大量热能的存储到地下对地下环境的影响。

CN115059970A专利将不连续的厨房余热与间歇性的太阳能以及地热能相结合，解决了厨房余热对环境和人体的危害，解决了地源热泵存在的热量堆积问题，实现了能源的阶级利用，但是该专利缺少对系统有效的控制方法，阻碍了系统效率的进一步提升。

现有公开专利未将多种模式结合在一起形成有效能源梯级利用系统，且无法根据能量种类需求进行随时的切换。

发明内容

本发明的目的提供一种基于双流道PV/T的供热、发电、储能、供冷的能源梯级利用系统，解决单一光伏电池板高温时发电效率低下的问题，把光伏电池板产生以及未利用的热能送至热泵进行供热及发电，或通过余热储存系统把热能存储在不同相变材料中，存储的能量可以提供热气、冷气、生活热水及养殖温水，通过对整个系统的智慧调控来实现不同的供能需求并提升系统综合效率。

本发明的技术方案是基于双流道PV/T的供热、发电、储能、供冷的能源梯级利用系统包括光伏发电系统、光伏电池板预热单元、光热发电系统、余热储存系统及智慧调控系统。

所述光伏发电系统包括依次连接PV/T组件(1)、蓄电池(2)以及逆变器(3)，所述蓄电池(2)与逆变器(3)之间设有直流开关(4)；