屬于新能源領(lǐng)域
背景技術(shù)：
目前在《2014年第六屆中國(guó)地源熱泵行業(yè)高層論壇論文集》中，由作者曹振婷、王安民的《地源熱泵+太陽(yáng)能調(diào)峰供熱系統(tǒng)分析及工程應(yīng)用》論文披露的供熱系統(tǒng)，是“冬季通過(guò)太陽(yáng)能集熱器采集太陽(yáng)能，輔助地源熱泵系統(tǒng)供暖，滿(mǎn)足最冷季節(jié)供暖需求。尤其適合嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，熱負(fù)荷大大高于冷負(fù)荷的地區(qū)?！边@種系統(tǒng)在冬季供暖時(shí)，就是對(duì)夏季冷能的儲(chǔ)藏，在夏季供冷時(shí)，就是對(duì)冬季熱能的儲(chǔ)藏，是互為跨季節(jié)的冷熱能力儲(chǔ)藏系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期運(yùn)行的條件是冬季供暖與夏季供冷必須平衡，若冬季采暖熱負(fù)荷高于夏季供冷的冷負(fù)荷時(shí)，造成冷熱負(fù)荷不平衡，這時(shí)所缺少的熱負(fù)荷用太陽(yáng)能制熱系統(tǒng)補(bǔ)充，達(dá)到系統(tǒng)冷熱負(fù)荷平衡，從而使得系統(tǒng)能夠長(zhǎng)久使用，雖然該系統(tǒng)適合嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，但該系統(tǒng)仍采用的是太陽(yáng)能集熱器，該種集熱器若采用全玻璃真空管式。則冬季容易炸管破碎，不能保證冬季系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的安全性要求，若采用平板集熱器，則在嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)效率很低，達(dá)不到系統(tǒng)要求的采能量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在提供一種適應(yīng)任意地區(qū)全年使用的滿(mǎn)足冬季供熱夏季供冷全年供熱水兼發(fā)電的太陽(yáng)能熱電廠，使用區(qū)域滿(mǎn)足熱負(fù)荷大于冷負(fù)荷或熱負(fù)荷等于冷負(fù)荷或熱負(fù)荷小于冷負(fù)荷的任意地區(qū)。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種太陽(yáng)能熱電廠，由光伏太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，空氣源熱泵制熱制冷系統(tǒng)、地源熱泵供暖供冷及供熱水的三聯(lián)供系統(tǒng)組成，所述的光伏太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)是 太陽(yáng)能光伏電池板發(fā)電陣列7、光伏發(fā)電陣列輸出線18、光伏發(fā)電廠監(jiān)控子系統(tǒng)8、監(jiān)控系統(tǒng)輸出線及二次控制線19、并網(wǎng)逆變器及安全子系統(tǒng)9和電網(wǎng)10依次連接組成，所述空氣源熱泵制熱制冷系統(tǒng)是由空氣源熱泵及控制子系統(tǒng)2、能量輸入管路20、地埋管換熱儲(chǔ)能子系統(tǒng)6、能量輸出管路21、電源連接線17和電網(wǎng)10依次連接組成，所述的地源熱泵供暖供冷及供熱水的三聯(lián)供系統(tǒng)是由能量存儲(chǔ)端與能量使用端構(gòu)成，所述的能量?jī)?chǔ)存端是由地源熱泵及控制子系統(tǒng)1、能量輸出管路20、地埋管換熱儲(chǔ)能子系統(tǒng)6、能量輸出管路21、電源連接線16和電網(wǎng)10依次連接組成，所述的能量使用端是由地源熱泵及控制子系統(tǒng)1在能量使用管路22和23上順次連接地板輻射采暖子系統(tǒng)3、供熱水箱子系統(tǒng)5和風(fēng)機(jī)盤(pán)管制冷子系統(tǒng)4構(gòu)成。所述的地埋管換熱儲(chǔ)能子系統(tǒng)6是空氣源熱泵制熱制冷系統(tǒng)與地源熱泵供暖制冷及供熱水的三聯(lián)供系統(tǒng)共用的換熱儲(chǔ)能子系統(tǒng)，所述的電網(wǎng)10既是光伏太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)輸出端，也是空氣源熱泵制熱制冷系統(tǒng)和地源熱泵供暖供冷及供熱水的三聯(lián)供系統(tǒng)的電源輸入端。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、本發(fā)明除了具有地源熱泵三聯(lián)供系統(tǒng)的功能外，增加了系統(tǒng)的發(fā)電功能。
2、本發(fā)明中的空氣源制熱系統(tǒng)的運(yùn)行區(qū)間在非供暖期的低谷電時(shí)間段，這時(shí)的環(huán)境溫度高，能最大限度提高空氣源熱泵的制熱效率；
本發(fā)明中的空氣源熱泵制冷系統(tǒng)運(yùn)行區(qū)間在非供冷期的低谷電時(shí)間段，這時(shí)的環(huán)境溫度很低，能最大限度提高空氣源熱泵的制冷效率。
3、本發(fā)明中的空氣源熱泵采用低谷電能制熱或制冷，對(duì)電網(wǎng)具有輸電平衡作用，若全國(guó)都采用太陽(yáng)能熱電廠來(lái)供熱供冷及供熱水兼發(fā)電，將提高我國(guó)電網(wǎng)的運(yùn)行效率，經(jīng)濟(jì)效益巨大。
4、本發(fā)明中因沒(méi)有太陽(yáng)能集熱器，沒(méi)有通水管路，光伏電池板沒(méi)有防凍的 問(wèn)題，因而非常適宜在嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)使用。
5、本發(fā)明因只有光伏電池板陣列，容易在建筑物的立面頂面安裝，這將把太陽(yáng)能熱電廠推廣到所有建筑物上安裝成為可能，這是個(gè)幾萬(wàn)億元巨大市場(chǎng)這對(duì)我國(guó)大力支持可再生能源和節(jié)能減排的國(guó)家戰(zhàn)略具有推動(dòng)作用。
6、本發(fā)明的上網(wǎng)電價(jià)是太陽(yáng)能熱電廠購(gòu)買(mǎi)電網(wǎng)低谷電價(jià)的3倍，因此太陽(yáng)能熱電廠每發(fā)1KWH的電能入網(wǎng)，即可購(gòu)回3KWH的電網(wǎng)低谷電能。若空氣源熱泵制熱或制冷的能效比值為3.5時(shí)，則每發(fā)1KWH的電能即可得到1KWHx3x3.5＝10.5KWH的熱能，按2014～2015年的北京順義區(qū)北務(wù)鎮(zhèn)的一個(gè)141m2的光伏發(fā)電站的實(shí)際發(fā)電量208KWH/m2·年計(jì)算，則可得熱能208KWH/m2·年x3x3.5＝2184KWH/m2·年，北京地區(qū)的太陽(yáng)能輻照量為1511KWH/m2·年，使用光熱集熱器，效率按50％計(jì)算，最多可得熱量1511KWH/m2×年×50％＝755.5KWH/m2·年，從而可知每m2的光伏發(fā)電電池板的對(duì)應(yīng)的得熱量是每m2光熱集熱器的熱量的2154KWH/m2·年÷755.5KWH/m2·年＝2.9(倍)，因此說(shuō)，太陽(yáng)能熱電廠的經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)高于光熱集熱器與地源熱泵組合的供熱供冷及供熱水的三聯(lián)供系統(tǒng)。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的說(shuō)明。根據(jù)圖1所示，一種太陽(yáng)能熱電廠，由光伏太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，空氣源熱泵制熱制冷系統(tǒng)、地源熱泵供暖供冷及供熱水的三聯(lián)供系統(tǒng)組成，所述的光伏太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)是太陽(yáng)能光伏電池板發(fā)電陣列7、光伏發(fā)電陣列輸出線18、光伏發(fā)電廠監(jiān)控子系統(tǒng)8、監(jiān)控系統(tǒng)輸出線及二次控制線19、并網(wǎng)逆變器及安全子系統(tǒng)9和電網(wǎng)10依次連 接組成，所述空氣源熱泵制熱制冷系統(tǒng)是由空氣源熱泵及控制子系統(tǒng)2、能量輸入管路20、地埋管換熱儲(chǔ)能子系統(tǒng)6、能量輸出管路21、電源連接線17和電網(wǎng)10依次連接組成，所述的地源熱泵供暖供冷及供熱水的三聯(lián)供系統(tǒng)是由能量存儲(chǔ)端與能量使用端構(gòu)成，所述的能量?jī)?chǔ)存端是由地源熱泵及控制子系統(tǒng)1、能量輸出管路20、地埋管換熱儲(chǔ)能子系統(tǒng)6、能量輸出管路21、電源連接線16和電網(wǎng)10依次連接組成，所述的能量使用端是由地源熱泵及控制子系統(tǒng)1在能量使用管路22和23上順次連接地板輻射采暖子系統(tǒng)3、供熱水箱子系統(tǒng)5和風(fēng)機(jī)盤(pán)管制冷子系統(tǒng)4構(gòu)成。所述的地埋管換熱儲(chǔ)能子系統(tǒng)6是空氣源熱泵制熱制冷系統(tǒng)與地源熱泵供暖制冷及供熱水的三聯(lián)供系統(tǒng)共用的換熱儲(chǔ)能子系統(tǒng)，所述的電網(wǎng)10既是光伏太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)輸出端，也是空氣源熱泵制熱制冷系統(tǒng)和地源熱泵供暖供冷及供熱水的三聯(lián)供系統(tǒng)的電源輸入端。
本發(fā)明的太陽(yáng)能熱電廠，由三個(gè)系統(tǒng)組成，其中光伏太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行是由太陽(yáng)能光伏電池板發(fā)電陣列7發(fā)出的電能，經(jīng)光伏發(fā)電陣列輸出線18、光伏發(fā)電廠監(jiān)控子系統(tǒng)8、監(jiān)控系統(tǒng)輸出線及二次控制線19和并網(wǎng)逆變器及安全子系統(tǒng)9進(jìn)入電網(wǎng)10；||其中的空氣源制熱制冷系統(tǒng)的運(yùn)行視地源熱泵供暖供冷及供熱水的三聯(lián)供系統(tǒng)的熱平衡情況決定，若三聯(lián)供系統(tǒng)輸出的熱負(fù)荷大于冷負(fù)荷，在環(huán)境溫度高的溫?zé)峒竟?jié)的低谷電時(shí)段，啟動(dòng)空氣源熱泵及控制子系統(tǒng)2制熱，閥門(mén)11關(guān)閉，12開(kāi)啟，將含有較高溫度的換能液通過(guò)能量輸入管20進(jìn)入地埋管換熱儲(chǔ)能子系統(tǒng)6后變成較低溫度的換能液，又經(jīng)能量輸出管路21回流至空氣源熱泵及控制子系統(tǒng)2，循環(huán)往復(fù)，將熱能傳入地埋管換熱儲(chǔ)能子系統(tǒng)6.若三聯(lián)供系統(tǒng)輸出的熱負(fù)荷小于冷負(fù)荷，在環(huán)境溫度低的涼爽季節(jié)的低谷電時(shí)段，啟動(dòng)空氣源熱泵及控制子系統(tǒng)2制冷，能量傳輸方向及儲(chǔ)能路徑與上述時(shí)間；若三聯(lián)供系統(tǒng)的熱負(fù)荷等于冷負(fù)荷，屬于一種理想狀態(tài)的供熱系 統(tǒng)，這時(shí)不需要地源熱泵輔助制熱或制冷，但這種理想狀態(tài)是不存在的，因?yàn)橄到y(tǒng)供熱供冷的多少是隨著氣候的變化而變化的，完全取消供熱供冷輔助不現(xiàn)實(shí)；||其中的地源熱泵供熱供冷及供熱水的三聯(lián)供系統(tǒng)，在冬季供暖時(shí)，啟動(dòng)地源泵及控制子系統(tǒng)1的制熱功能，打開(kāi)閥門(mén)11和13，關(guān)閉閥門(mén)12，14和15，此時(shí)地源熱泵機(jī)組推動(dòng)能量?jī)?chǔ)存端的能量輸入管路20，地埋管換熱儲(chǔ)能子系統(tǒng)6和能量輸出管路21中的換能液閉路循環(huán)，將儲(chǔ)存在地埋管換熱儲(chǔ)能子系統(tǒng)6中的低品位熱能在地源熱泵及控制子系統(tǒng)1中制成可供采暖的高品位熱能后，將推動(dòng)能量使用管路23.地板輻射采暖子系統(tǒng)3和能量使用管路22中的換能液閉路循環(huán)，將熱能送到需采暖的房間，當(dāng)全年供熱水時(shí)，應(yīng)打開(kāi)閥門(mén)11和15，關(guān)閉閥門(mén)12，13和14，其余與采暖相同；當(dāng)夏季供冷時(shí)，啟動(dòng)地源熱泵及控制子系統(tǒng)1的制冷功能，打開(kāi)閥門(mén)11和14，關(guān)閉閥門(mén)12，13和15，此時(shí)地源熱泵機(jī)組推動(dòng)能量存儲(chǔ)端的能量輸入管路20，地埋管換熱儲(chǔ)能子系統(tǒng)6和能量輸出管路21中的換能液閉路循環(huán)，將儲(chǔ)存在地埋管換熱儲(chǔ)能子系統(tǒng)6中的低品位熱能在地源熱泵及控制子系統(tǒng)1中制成可供制冷的低溫冷源后，將推動(dòng)能量使用管路23，風(fēng)機(jī)盤(pán)管制冷子系統(tǒng)4以及能量使用管路22中的換能液閉路循環(huán)，將冷源送到需供冷的房間。