本實用新型涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種自動調(diào)節(jié)循環(huán)泵驅(qū)動功率的光伏光熱綜合利用裝置。

背景技術(shù)：

獨立和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)在技術(shù)和工程上比較成熟，但依然面臨著效率較低和單位發(fā)電成本高的問題，需要國家政策的扶持才能廣泛應(yīng)用。以目前的工程技術(shù)水平，入射太陽能轉(zhuǎn)換為電能的比例大約為15%，其余大部分能量都轉(zhuǎn)化為熱能浪費了，這些熱能還使光伏組件的溫度升高，過高的溫度降低了發(fā)電效率。光伏/光熱集熱器（Photo-Voltaic/Thermal collector，簡寫為PV/T）將光伏發(fā)電與太陽能熱吸收器結(jié)合，可以在降低光伏電池組件溫度的同時將光伏電池組件上的熱量通過空氣或者水回收，產(chǎn)生40-60攝氏度的熱水供居民生活或取暖或其它民用或工業(yè)領(lǐng)域（如工業(yè)催化加熱、干燥等）使用。PV/T提高了太陽能利用的效率。

目前的PV/T集熱裝置的主要缺點在于：

（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密封性差。

A、盒狀冷卻器有單面和雙面兩種：雙面盒獨立形成密閉空間，但是比較浪費材料；單面盒直接在組件背面安裝，利用盒邊緣與組件之間的應(yīng)力及密封膠的彈性來保證水密性。由于電池組件的機(jī)械強(qiáng)度并不是太高，盒邊緣的應(yīng)力容易引起太陽能電池組件開裂；密封膠在陽光下也容易氧化失效。

B、平行管結(jié)構(gòu)的銜接處較多，很容易因為密封膠老化等問題造成冷卻水泄漏。

（2）冷卻循環(huán)水泵消耗大量驅(qū)動功率，影響系統(tǒng)整體性能。太陽照射的能量密度較低，有時循環(huán)驅(qū)動功率甚至大于太陽能入射功率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、冷卻循環(huán)效果良好的光伏光熱綜合利用裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足。

本實用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種自動調(diào)節(jié)循環(huán)泵驅(qū)動功率的光伏光熱綜合利用裝置，包括由太陽能電池、控制器、蓄電池、逆變器組成的光伏發(fā)電系統(tǒng)，還包括熱吸收系統(tǒng)，其特征在于：所述熱吸收系統(tǒng)包括熱力循環(huán)回路和用戶熱水回路，熱力循環(huán)回路包括水路連接的水循環(huán)集熱器、換熱器、水流管道、驅(qū)動泵，所述用戶熱水回路包括保溫水箱、進(jìn)水閥、出水閥，所述換熱器設(shè)置在保溫水箱內(nèi)且與保溫水箱內(nèi)的水體進(jìn)行熱交換，所述太陽能電池與水循環(huán)集熱器整合為系統(tǒng)集熱器。

所述保溫水箱內(nèi)設(shè)置輔助加熱器。

所述熱力循環(huán)回路上還設(shè)置有流量計、補(bǔ)水閥、放氣閥。

所述保溫水箱設(shè)置排水閥。

所述系統(tǒng)集熱器為多層結(jié)構(gòu)，其中包括太陽能電池、TPT背膜、水循環(huán)集熱器、保溫層。

所述太陽能電池包括順序連接的鋼化玻璃層、EVA膠膜層、太陽能晶體芯片、EVA膠膜層。

本實用新型的有益效果是：

1）本實用新型的集熱器的冷卻水運行軌道采用連續(xù)蛇形管道結(jié)構(gòu)設(shè)計，管道只有一個進(jìn)口和一個出口，密封性好，不易泄露；與電池組件之間的聯(lián)結(jié)只需要機(jī)械上的固定即可實現(xiàn)，組裝方便。連續(xù)蛇形管道由直管彎曲而成，加工難度低，適合大批量低成本生產(chǎn)。

2）循環(huán)水泵動態(tài)驅(qū)動設(shè)計，根據(jù)太陽能的入射功率及太陽能電池組件表面的溫度，結(jié)合保溫水箱內(nèi)部溫度，動態(tài)決定循環(huán)水泵的驅(qū)動功率，相比恒功率驅(qū)動的方式，節(jié)能效果顯著。

3）當(dāng)集熱器溫度低于保溫水箱內(nèi)水溫時，驅(qū)動水泵停止運轉(zhuǎn)，熱量在保溫水箱內(nèi)保持，因而可以取消或者降低對PV/T集熱器背面保溫層的要求，可以很大程度上降低系統(tǒng)復(fù)雜度與成本。

附圖說明

圖1是本實用新型的PV/T系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型的PV/T發(fā)電集熱器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實用新型的水循環(huán)集熱器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實用新型的循環(huán)水泵動態(tài)驅(qū)動控制流程圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“橫向”、“上”、“下”、 “左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包含一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)作廣義理解，例如，可以是固定連接。也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型的具體含義。

一種自動調(diào)節(jié)循環(huán)泵驅(qū)動功率的光伏光熱綜合利用裝置，包括由太陽能電池、控制器1、蓄電池2、逆變器3組成的光伏發(fā)電系統(tǒng)，還包括熱吸收系統(tǒng)，所述熱吸收系統(tǒng)包括熱力循環(huán)回路和用戶熱水回路，熱力循環(huán)回路包括水路連接的水循環(huán)集熱器、換熱器4、水流管道、驅(qū)動泵5，所述用戶熱水回路包括保溫水箱6、進(jìn)水閥7、出水閥8，所述換熱器設(shè)置在保溫水箱內(nèi)且與保溫水箱內(nèi)的水體進(jìn)行熱交換，所述太陽能電池與水循環(huán)集熱器整合為系統(tǒng)集熱器9。

保溫水箱內(nèi)設(shè)置輔助加熱器11，熱力循環(huán)回路上還設(shè)置有流量計12、補(bǔ)水閥13、放氣閥15。保溫水箱設(shè)置排水閥14。

本發(fā)明提供的節(jié)能型集熱裝置，其主要特點是：

（1）采用連續(xù)蛇形管道結(jié)構(gòu)設(shè)計PV/T集熱裝置

為降低制造工藝難度、增強(qiáng)可靠性，本裝置采用連續(xù)蛇形管道作為集熱器的冷卻水運行軌道。設(shè)計PV/T系統(tǒng)水冷裝置的結(jié)構(gòu)框圖如圖１所示。PV/T系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由光伏發(fā)電系統(tǒng)和熱吸收系統(tǒng)兩部分構(gòu)成：光伏發(fā)電由太陽能電池產(chǎn)生的電力由控制器1控制，可以存儲到蓄電池2，也可以經(jīng)由逆變器3逆變后供給負(fù)載16或者并入電網(wǎng)17。熱吸收系統(tǒng)包含兩個相互獨立的水循環(huán)回路，熱力循環(huán)回路和用戶熱水回路。熱力循環(huán)回路包含PV/T集熱器、50升的保溫水箱、水流管道、驅(qū)動泵、補(bǔ)水閥、輔助加熱器、流量計、溫度計和泄壓閥等。熱力循環(huán)回路在流過保溫水箱時，只有熱交換，而不與保溫水箱中的水直接接觸，這樣就將用戶熱水與循環(huán)用水隔離，保證了用戶用水的衛(wèi)生。驅(qū)動泵用電力驅(qū)動，強(qiáng)制水流在管道內(nèi)循環(huán)，驅(qū)動泵的功率決定了管道內(nèi)冷卻水的流動速度。流量計和溫度計用于測量系統(tǒng)參數(shù)，被測的溫度變量包括：熱器的進(jìn)水溫度Tin，出水溫度Tout，太陽能電池組件表面溫度Tsurf，以及保溫水箱內(nèi)的水溫Tu。輔助電加熱器在太陽能熱量不足時輔助加熱。補(bǔ)水閥用于補(bǔ)充熱力循環(huán)回路的水量，放氣閥將循環(huán)回路過大的水汽壓力釋放。

PV/T系統(tǒng)由單晶硅太陽能電池和水循環(huán)集熱器及玻璃棉保溫層構(gòu)成。設(shè)計的PV/T發(fā)電集熱器結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。它是由許多層不同的材料粘合層壓及組合在一起，從左至右依次為鋼化玻璃21、EVA膠膜22、太陽能晶體芯片23、EVA膠膜22、TPT背膜24、水循環(huán)集熱器25及保溫層26。從剖面圖看，左邊四層隸屬于太陽能電池，從左到右分別是鋼化玻璃、太陽能芯片和背膜。EVA膠膜用于三者之間的固定和聯(lián)結(jié)。水冷裝置安裝在太陽能電池組件的背面，將常規(guī)太陽能組件的鋁合金框加寬，貼合上水冷裝置，然后用絕熱玻璃棉保溫。圖3是水循環(huán)集熱器25的結(jié)構(gòu)示意圖。

（2）循環(huán)水泵動態(tài)驅(qū)動控制方法

用溫度傳感器測量集熱器表面溫度Tsurf，以及保溫水箱中的水溫Tu,同時用太陽能功率計測試當(dāng)時的太陽能入射功率Psolar，以三個參數(shù)為自變量，控制循環(huán)驅(qū)動水泵的運轉(zhuǎn)?？刂屏鞒虉D如圖4所示。

盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同替換所限定，在未經(jīng)創(chuàng)造性勞動所作的改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。