[发明专利]一种太阳能光伏热泵微网系统

说明书

本发明属于新能源综合利用技术领域，公开了一种太阳能光伏热泵微网系统，包括光伏组件、光伏组件按照预设的角度与密封件安装形成的被动式太阳房、被动式太阳房内设置有依次连接的储能电池、储能逆变器、控制柜以及空气源热泵，空气源热泵通过循环管路与换热器连接构成闭合回路，换热器与蓄热水箱连接，光伏组件与储能逆变器连接。空气源热泵将光伏组件工作时产生的热能和被动式太阳房接受的热能吸收，储存在蓄热水箱中，降低被动式太阳房内的温度，极大地提高了太阳能的综合利用率。

技术领域

本发明涉及新能源综合利用技术领域，尤其涉及一种太阳能光伏热泵微网系统。

背景技术

近年来，由于环境污染严重，政府投入大量资金进行清洁能源供暖改造，但是成效并不明显，北方冬季清洁取暖问题已经成为一个重大民生问题。由于我国天然气资源的稀缺和农村居住的分散性，农村清洁能源供暖改造后取暖成本高于传统煤炭成本2倍以上，即使使用效率较高的空气源热泵，其取暖成本也高出一倍，在气温极低的西北地区，由于空气源热泵热效率的降低，其取暖成本还要更高。同时，光伏发电目前最高光电转换效率仅为20％左右，其余70％以上的能量都以热能的形式散失在大气中，光伏系统电效率一般为80％左右，其余20％也以热损失的形式散失在大气中。因此，若结合被动式太阳房结构，使用光伏组件发出的电能，驱动空气源热泵，回收将这部分热量，将其品质提升并加以储存，得到高于光伏发电系统本身3到5倍的能量，能够大大降低清洁能源采暖的成本。

现有技术1：专利号为201910579647.7的发明专利公开了一种光伏发电冷热能回收利用装置及方法，为提高冬季热能利用率，将光伏组件放置于一个密闭空间内，使用热泵系统将热能蓄积在蓄热器中，其主要特征是每竖排光伏组件均设置有热泵蒸发器串联在一起。但是系统过于复杂，同时未能将其他设备的热损失加以利用，也未能将光伏系统的电能有效利用起来，致使其实际太阳能利用率偏低。

现有技术2：专利号为201621284826的实用新型专利，公开了一种光伏热泵联用系统，是利用光伏发电过程热能技术之一，其主要特征是将热泵蒸发器镶嵌在光伏组件背面，实现热能的回收。其主要问题是每块组件均安置有蒸发器，致使整个系统过于复杂，成本过高，不利于大规模推广应用。

现有技术3：专利号为201510383263.X的发明专利，公开了一种热电联产复合供能系统及其工作方法，是利用光伏发电热能的一种技术，其采用热管式集热保温光伏组件，配合热水和热泵系统来利用热能。但是由于其组件成本高昂，系统复杂，总体性价比低，不利于推广应用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明公开了一种太阳能光伏热泵微网系统，既能够提高光伏组件的发电效率，又能将光伏组件发电过程中散失的热量回收利用，具有高效、低成本、安全可靠的有益效果。

具体的，主要通过以下技术方案来实现：

一种太阳能光伏热泵微网系统，包括：

光伏组件，所述光伏组件按照预设的角度与密封件安装形成被动式太阳房，所述被动式太阳房内设置有依次连接的储能电池、储能逆变器、控制柜以及空气源热泵，所述空气源热泵通过循环管路与换热器连接构成闭合回路，所述换热器与蓄热水箱连接，所述光伏组件与所述储能逆变器连接。

优选地，还包括与所述控制柜连接的外部电源，所述外部电源包括接入的市电或柴油发电机。

优选地，所述空气源热泵包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀，所述空气源热泵的冷凝器放置在所述换热器内，所述冷凝器的进口与所述压缩机连接，所述冷凝器的出口与所述蒸发器连接。

优选地，所述储能电池放置在保温箱内，所述保温箱内的温度按照储能电池的预设工作温度区间进行控制。

优选地，所述蓄热水箱内放置有温度传感器以及水位传感器，以便所述控制柜根据所述蓄热水箱内的温度、水位以及光伏组件的运行情况控制所述空气源热泵的运行状态。