[发明专利]一种光能、风能和地热能综合利用装置

说明书

本发明提供一种光能、风能和地热能综合利用装置包括蓄电池、控制器、逆变器、电表、风机、光伏板、换热器、地源或水源井、热泵、智能控制系统和终端；风机和光伏板均与控制器连接，控制器与蓄电池可逆连接，控制器与逆变器、电表顺次连接，电表分别与换热器、热泵、智能控制系统连接，风机与光伏板、智能控制系统分别连接，光伏板与换热器、智能控制系统分别连接，换热器与地源或水源井、智能控制系统连接，终端与热泵、智能控制系统分别连接；热泵与智能控制系统连接；终端为用户，用户有N_i个。本发明的装置是一种热泵技术，用于光—电，光—热，风—电，风—电—热的多能源互补、复合转化，综合利用。

技术领域

本发明属于一种热泵技术，特别是一种光能、风能和地热能综合利用装置。

背景技术

能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为各国能源战略中的重要组成部分。

传统的燃煤、燃油、燃气等供能模式，存在运营成本高、污染性大、安全性不高、使用寿命有限的技术问题。利用新能源供热包括太阳能板、地热能热泵(包括地源热泵和水源热泵)、光-热泵、风-光热泵等几种形式。单一形式的光能、风能和地热能等新型清洁能源供能存在波动性大、稳定性差、利用率不高、供能终端利用率不高等弊端。

太阳能应用包括光伏发电和光伏发热，光伏发电包括光伏电站和分布式发电；光伏发热包括太阳能热水器、真空管式集热器、板式集热器等。这种供热模式优点在于属于清洁能源且储量接近于无限，缺点在于由太阳经角变化和地理条件变化产生光照时间和强度变化很大，造成其稳定性差、其波动性大、应用条件要求较高，转化效率受环境影响较大。

地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能(Earth Energy)，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊地热热泵是一种利用浅层地热资源的既可供热又可制冷的高效节能空调设备。

地源热泵是在采暖季通过热泵提取土壤中的热量作为低位热源，通过热泵提升为高位热源再通过换热器供室内取暖；夏季提取地下水中的热量作为低位热源，通过热泵系统与室内空气进行换热供室内制冷，同时补充采暖季从地下取走的热量，保证地下能量平衡。其优点在于最大限度的利用清洁地下能源，对环境没有任何污染，较传统供热而言节能30％以上，全自动运行，运行维护费用低；其缺点是施工条件要求高，一次性投入大。

水源热泵是利用了地球表面浅层水源(一般在1000米以内)，如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。水源是地球表面浅层水源的简称。水源的温度一般都十分稳定。水源热泵技术的工作原理就是：通过输入少量高品位能源(如电能)，实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。

光-热泵技术是综合光-热、地热能热泵技术，采用真空管式/板式集热器产生的热能作为系统热源之一，与地热能的低位热源互补供热，实现节能降耗。其优点是双能源互补，降低单一的地热能热泵装机功率和打井数量，实现节能降耗；其主要缺点表现为光-热转化波动性大，需要并网取电驱动热泵，综合利用率较高。

风-光热泵技术是基于风-电和光-热技术发展而来的一项新技术，该技术主要是应用光-热技术进行集热，储存到蓄热水箱，再通过循环系统换热对室内进行供热。风-电技术应用是在无光照条件下风能转化成电能，电能再转化成热能进行集热，是对光-热转化的一种补充。其优点是风-电技术的引进在一定程度上解决了在无光照条件下光-热无转化的劣势；其缺点是单一制热，在连续无光照条件下效果差需要电网取电补充且耗电量较高，波动性较大，稳定性一般。