一種光伏電蓄熱采暖系統裝置的制作方法

本發明專利涉及的是一種優先使用光伏電力向蓄熱電暖器供電的光伏采暖系統裝置，特別適合我國廣大北方農村地區分散農舍冬季采暖使用，為治理我國北方農村地區冬季采暖散燒煤問題提供一個新思路和新方法。

背景技術：

目前我國北方城市冬季采暖主要采用燃煤鍋爐集中采暖，但是在廣大農村地區分散的農舍不得不依靠散燒煤(或秸稈、木材等)進行采暖。一般而言，我國北方農村地區冬季采暖能耗量占到農戶總能耗量的50％以上，甚至高達70％～80％。

太陽能是當今世界公認的最具發展前景的清潔新能源，到本世紀中將占到人類總能源的25％以上。我國廣大北方地區，日照條件普遍較好，具有大力發展太陽能利用的廣闊前景。

本專利是將分布式光伏發電就地消納用作蓄熱電暖器供電，實現北方農戶冬季蓄熱采暖，其系統裝置已經在內蒙古興安盟得到驗證。

技術實現要素：

本專利是一種優先使用光伏電力向蓄熱電暖器供電實現蓄熱采暖的系統裝置。

采用的技術方案是：系統裝置由光伏組件方陣(1)、并網逆變器(2)、電路開關(3)、控制器(4)、蓄熱電暖器(5)組成(見附圖1)。光伏組件方陣(1)功率規模應等于或小于蓄熱電暖器(5)功率規模；并網逆變器(2)功率規模應與光伏組件方陣(1)功率規模適配。

其技術要點在于：控制器(4)按如下原則控制向蓄熱電暖器(5)供電：

優先使用系統自身光伏電力供電；

其次使用谷電時段(如北京21：00～6：00)電網供電；

當室內采暖溫度Ts低于某個溫度極限設定閾值(16℃)，或蓄熱電暖器內部蓄熱溫度Tn低于某個溫度極限設定閾值(200℃)時，直接使用電網供電。

蓄熱電暖器(5)具有電加熱蓄熱供暖功能，內部蓄熱溫度Tn達到750℃時，可實現15小時以上采暖供熱功能。

附圖說明

圖1.光伏電蓄熱采暖系統裝置結構組成框圖

圖2.光伏電蓄熱采暖系統裝置供電控制流程圖

具體實施方式

表1是本專利在興安盟的試驗系統裝置規格構成實例，當使用于更為寒冷的偏北部地區時，還用適當加大光伏組件方陣(1)、逆變器(2)和蓄熱電暖器規模。

表1.光伏采暖裝置(用于：80m2/戶、采暖面積20m2×2)。

光伏電蓄熱采暖系統裝置，包括光伏組件方陣(1)、并網逆變器(2)、電路開關(3)、控制器(4)、蓄熱電暖器(5)。

光伏組件方陣(1)可選用各類晶硅組件和非晶硅組件組成方陣，將太陽光轉換為光伏電力(500～750VDC左右)接入并網逆變器(2)。并網逆變器(2)規模和技術參數應與光伏組件方陣(1)相適配，輸出符合并網要求的220VAC交流電。控制器(4)則負責根據室內溫度Ts參數和/或蓄熱電暖器(5)內部蓄熱溫度Tn參數情況，控制電路開關(3)的K1和K2接通或斷開，控制是由裝置自身光伏電力、還是接通電網電力向蓄熱電暖器(5)供電加熱，或者斷開不供電加熱。電路開關(3)含K1和K2兩路電路開關，其參數應與裝置整體參數相適配。相關連接導線和輔材也應與系統裝置整體參數相適配。

其工作流程為：

步驟一：光伏組件方陣(1)一旦發電，只要：①室內溫度Ts低于某個設定溫度值(比如24℃)，或②蓄熱電暖器(5)內部溫度Tn低于上限保護值(750℃)時，控制器(4)控制電路開關(3)K1接通，使并網逆變器(2)向蓄熱電暖器(5)供電加熱；否則，電路開關(3)K1保持斷開，包括光伏組件方陣(1)不發電時。

步驟二：在系統裝置進行上述步驟一過程中，當：①室內溫度Ts高于某個設定上限值(24℃)，或②蓄熱電暖器(5)內部溫度Tn高于上限保護值(750℃)時，控制器(4)控制連接并網逆變器(2)與蓄熱電暖器(5)的電路開關(3)K1斷開，光伏電力不再向蓄熱電暖器(5)供電加熱。

步驟三：谷電時段21：00～6：00，光伏組件方陣(1)已不發電，當：①室內溫度Ts低于某個設定溫度控制閾值(18℃)，或②蓄熱電暖器(5)內部溫度Tn低于設定溫度控制閾值下限值(500℃)時，控制器(4)控制電路開關(3)K2接通電網電力向蓄熱電暖器(5)供電加熱；

步驟四：任何時段，或不實施峰谷平供電區別時，當：①室內溫度Ts低于某個設定極限下限溫度控制閾值(16℃)，或②蓄熱電暖器(5)內部溫度Tn低于極端下限溫度控制閾值(200℃)時，控制器(4)控制電路開關(3)K2接通電網電力向蓄熱電暖器(5)供電加熱。

步驟五：當系統裝置按照上述步驟三和步驟四連接電網電力向蓄熱電暖器(5)供電加熱采暖過程中，一旦發生：①室內溫度Ts高于某個設定溫度值(20℃)，或②蓄熱電暖器(5)內部溫度Tn高于上限值(550℃)時，控制器(4)控制電路開關(3)K2斷開，電網電力停止向蓄熱電暖器(5)供電加熱。

光伏電蓄熱采暖系統裝置供電控制流程圖見附圖2。