一种联供系统和联供方法与流程

本发明涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种联供系统和联供方法。

背景技术：

随着经济的发展与社会的进步，传统的煤、石油等化石能源的过度消耗、环境污染日益严重，使得人们对能源提出越来越高的要求，而太阳能作为一种量大质优的可再生能源将是未来能源的重要组成部分。

目前，在大多数情况下都是通过光伏或者光热技术利用太阳能进行发电，一方面，由于太阳能具有周期性强、稳定性差、能量密度低且分布不均匀等特点，使得在发电过程中仅能利用一小部分太阳能进行发电，以供给用户使用；另一方面，在利用太阳能进行发电的过程中会产生大量的热能，而这些热能在通常情况下被忽略或者舍弃，使得太阳能的综合利用率较低。

综上所述，现有技术中存在太阳能综合利用率低的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种联供系统和联供方法，用以解决现有技术中存在太阳能综合利用率低的技术问题。

一方面，本发明实施例提供一种联供系统，包括：

联产子系统，包括联产组件及与所述联产组件相连的换热装置，其中，所述联产组件用于将太阳能转化为电能和热能，所述换热装置用于将所述热能传递到所述换热装置中的第一液体，并通过输出口将所述第一液体进行输出，所述第一液体的温度大于等于第一温度阈值；

分水装置，包括输入端和至少两个输出端，所述分水装置通过所述输入端与所述换热装置的输出口相连，用于获取所述换热装置输出的所述第一液体，并通过所述至少两个输出端将所述第一液体进行输出；

供热子系统，包括蓄热装置，所述蓄热装置通过所述至少两个输出端中的第一输出端与所述分水装置相连，用于对通过所述第一输出端输出的所述第一液体进行存储，及对所述第一液体携带的热量进行传递；

制冷子系统，包括辅热装置和制冷装置，所述辅热装置通过所述至少两个输出端中的第二输出端与所述分水装置相连，所述辅热装置用于对所述第二输出端输出的所述第一液体进行加热，获得温度高于第二温度阈值的第二液体，并将所述第二液体传输给所述制冷装置，所述制冷装置用于通过所述第二液体所携带的热能提供制冷动能进行制冷，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。

可选的，所述联产组件包括电池片，所述电池片用于将所述太阳能转化为所述电能。

可选的，所述联产组件还包括与所述电池片相连的吸热板，所述吸热板用于吸收太阳辐射的热能和所述电池片在将所述太阳能转化为所述电能的过程中所产生的热能，并将所述热能进行传递。

可选的，所述联产组件还包括与所述吸热板相连的集热装置，所述集热装置用于收集所述热能，并进行传递。

可选的，所述集热装置内容置有流体，所述流体用于吸收所述热能，并将所述热能传递给所述换热装置中的所述第一液体。

可选的，所述换热装置还包括换热管道，所述换热管道用于接收所述流体，并将所述流体中的所述热能传递到所述第一液体中。

可选的，所述联产子系统还包括位于所述联产组件和所述换热装置之间的第一管道，用于连接所述联产组件和所述换热装置，及传输所述流体。

可选的，所述联供系统还包括位于所述联产子系统与所述分水装置之间的第二管道，所述第二管道包括用于与所述换热装置的输出口相连的第一端，及用于与所述分水装置的所述输入端相连的第二端，所述第二管道用于传输所述第一液体。

可选的，所述联供系统还包括与所述联产组件通过输电线连接的转化装置，所述转化装置用于将所述电能转化为交流电。

可选的，所述供热子系统还包括与所述蓄热装置连接的供热部件，所述供热部件用于传递所述蓄热装置中的所述第一液体所携带的热量。

另一方面，本发明实施例提供一种联供方法，应用于一联供系统中，包括：

联产子系统中的联产组件将太阳能转化为电能和热能，通过与所述联产组件相连的换热装置将所述热能传递到所述换热装置中的第一液体，并输出所述第一液体，所述第一液体的温度大于等于第一温度阈值；

分水装置获取所述换热装置输出的所述第一液体，并通过所述分水装置将所述第一液体进行输出；

供热子系统中的蓄热装置对所述分水装置输出的所述第一液体进行存储，并对所述第一液体携带的热量进行传递；其中，所述蓄热装置与所述分水装置相连；

制冷子系统中的辅热装置对所述分水装置输出的所述第一液体进行加热，获得温度高于第二温度阈值的第二液体，并将所述第二液体传输给所述制冷子系统中的制冷装置，所述制冷装置用于通过所述第二液体所携带的热能提供制冷动能进行制冷，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。

可选的，联产子系统中的联产组件将太阳能转化为电能和热能，通过与所述联产组件相连的换热装置将所述热能传递到所述换热装置中的第一液体，包括：

通过所述联产组件中的吸热板吸收太阳辐射的热能，及在将所述太阳能转化为所述电能的过程中所产生的热能；

通过与所述联产组件相连的换热装置将所述热能传递到所述换热装置中的第一液体。

上述技术方案中的一个或多个技术方案，具有如下技术效果或优点：

本发明提供一种联供系统，该联供系统包括联产子系统、分水装置、供热子系统和制冷子系统，其中，联产子系统包括能够将太阳能转化为电能和热能的联产组件，及与联产组件相连的换热装置，该换热装置用于将热能传递到其内部的第一液体中，并通过输出口输出第一液体，分水装置用于接收吸收了热能的第一液体，并将该第一液体分别输送至供热子系统和制冷子系统中，供热子系统利用该第一液体进行供热，制冷子系统利用该第一液体进行制冷，以满足终端用户的热水和冷水的需求，因此，太阳能经本发明实施例提供的联供系统处理后可以输出冷能、热能和电能，以供应末端用户的热水、冷水、电能等的需求，从而提高了太阳能的综合利用率。

附图说明

图1为本发明实施例中联供系统的连接关系图；

图2为本发明实施例中联供系统中联产组件的示意图；

图3为本发明实施例中联供方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明提供一种联供系统和联供方法，用以解决现有技术中存在的太阳能综合利用率低的技术问题。

本发明的总体思路如下：

本发明提供一种联供系统，该联供系统包括联产子系统、分水装置、供热子系统和制冷子系统，其中，联产子系统包括能够将太阳能转化为电能和热能的联产组件，及与联产组件相连的换热装置，该换热装置用于将热能传递到其内部的第一液体中，并通过输出口输出第一液体，分水装置用于接收吸收了热能的第一液体，并将该第一液体分别输送至供热子系统和制冷子系统中，供热子系统利用该第一液体进行供热，制冷子系统利用该第一液体进行制冷，以满足终端用户的热水和冷水的需求，因此，太阳能经本发明实施例提供的联供系统处理后可以输出冷能、热能和电能，以供应末端用户的热水、冷水、电能等的需求，从而提高了太阳能的综合利用率。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明。

本发明实施例中提供了一种联供系统，请参见图1，该联供系统包括联产子系统10、分水装置20、供热子系统30和制冷子系统40，其中，联产子系统10可以用于将太阳能转化为电能和热能；分水装置20可以用于对携带有热能的液体，比如热水，进行存储和分配，以满足后续装置或者系统的热能需求；供热子系统30可以用于为末端用户提供热水或者暖气等等；而制冷子系统40则可以用于对空气或者水进行制冷，以满足用户的冷气或者冷水的需求，比如，在炎热的夏季，可以通过制冷子系统40对室内空气进行制冷，从而提高用户体验。

具体来说，联产子系统10可以包括联产组件1和换热装置2，其中，联产组件1可以用于将太阳能转化为电能和热能，而换热装置2可以通过管道与联产组件1相连，该管道可以是散热系数较低的输送管道，换热装置2用于将热能传递到换热装置2中的第一液体中，该换热装置2可以为换热器，而第一液体可以是常见的水等物质，再通过换热装置2的输出口将第一液体进行输出，该第一液体的温度大于等于第一温度阈值。

可选的，请参见图2，联产组件1可以包括电池片、吸热板和集热装置，其中，电池片可以为光伏电池片，比如利用具有高效率、低衰减等优良性能的晶体材质制作而成的单晶电池片、多晶电池片等，该电池片可以用于将太阳能转化为电能，该电能具有很多回路，且这些回路为直流电。

联产组件1中的吸热板可以位于电池片的下方，即吸热板可以设置与电池片的下表面相接触，在实际应用中，可以通过层压、胶粘等技术将吸热板与电池片相连，吸热板的材质可以为传热性能较好的金属，比如紫铜、铝、锌等等；在现有技术中，由于电池片在将太阳能转化为电能的过程中会产生热能，如果该热能没有被及时的处理，则电池片本身的温度将会越来越高，会影响其转化性能甚至出现故障，而吸热片可以对这部分热能进行吸收，从而确保电池片正常运行，实现提高了太阳能在转化为电能的过程中的稳定性。

此外，由于太阳光在辐射的过程中，其本身就具有很强的热能，吸热板可以再对太阳辐射的热能进行吸收，防止能源浪费，从而提高了太阳能的利用率，节约能源。

本发明实施例中，集热装置可以位于吸热板的下方，该集热装置可以是集热器盘管，如将集热盘管与吸热板以一定的结合方式，比如焊接，连接构成吸热条带；或者，利用模子挤压拉伸工艺制成金属的集热盘管，该金属一般采用铝合金材质，然后将该集热盘管通焊接于吸热板的下方；或者，将金属管弯曲成蛇形，然后再通过高频焊接或者超声焊接等焊接工艺将该蛇形的集热盘管焊接于吸热板的下方；该集热装置可以对吸热板传递出来的热能进行收集，并可以进行传递，对热能的回收与后续合理的再次利用，提高了能源的利用率。

可选的，集热装置内还可以容置有流体，该流体可以为液态氨，该流体可以用于吸收吸热板传递过来的热量，并可以将该热能传递给换热装置2中的第一液体中，比如，集热器盘管中的液态氨可以吸收吸热板传递过来的热量，然后可以通过管壁传热等方式，将液态氨中的热能传递到换热装置2中的水中，以得到后续所需要携带有热能的热水。

可选的，联产组件1还可以包括盖板层和保温层，其中，盖板层可以采用具有较好透光性的透明材质，比如硬度较强的玻璃，该盖板层可以位于电池片的上方，也可以位于整个联产组件1的四周，在雷雨天气该盖板层可以用于保护联产组件1内部的其他部件，如电池片、吸热板等，以防止这些部件受损，或者，在阳光充足的天气，由于盖板层具有良好的透光性，可以提高电池片、吸热板等部件的工作效率，从而提高了整个联产组件1的电能和热能的联产性能。

联产组件1中的保温层可以位于集热装置的下方，使得该保温层可以与集热装置直接接触，使得保温层可以作用于集热装置，从而减少了热能的流失，该保温层可以采用硬质聚氨酯材质，其导热系数低、隔热强，且具有防潮防水等性能，可以对集热装置中的携带有热能的流体进行保温，以将该流体的温度维持在一定的范围内，以保证该流体中的热能不会或者极少的散失。

本发明实施例中，联供系统还可以包括与联产组件1通过输电线连接的转化装置，该转化装置可以用于将电能转化为交流电，该转化装置可以包括汇流箱、逆变器、变压器，其中，汇流箱、逆变器、变压器与联产组件1两两之间也可以通过输电线连接。

比如，联产组件1中的电池片可以将太阳能转化为电能，由于该电能具有很多回路，比如8回路、12回路、16回路等等，各回路中的电流可以均为直流电。但由于一般情况下，直流电不能被用户直接使用，因此，本发明实施例中的联供系统可以将具有多回路的直流电能通过输电线传输到汇流箱，通过汇流箱可以将多路回路汇聚成一路电流，再将该一路电流通过输电线传输到逆变器，逆变器可以将直流电能转换为交流电，比如220V的交流电，再经由变压器升压或者降压后并入电网中可以供用户使用，从而满足了末端用户的用电需求，例如为用户终端供电。

本发明实施例中，联产子系统10还可以包括位于联产组件1和换热装置2之间的第一管道，用于连接联产组件1和换热装置2，及传输流体，即，联产组件1和换热装置2之间可以通过第一管道连接，联产组件1的集热装置中的流体在吸收了热量之后，可以通过第一管道传递到换热装置2中，比如换热装置2中可以设置有换热管道，吸收了热量的流体可以通过第一管道传递到换热管道中。

可选的，换热装置2还可以包括两个端口，一个端口可以用于送入常温水，另一个端口可以用于输出吸收了热量的热水，比如，给换热装置2送入常温水后，在换热装置2中，该常温水通过与换热管道接触，位于换热管道中的流质则可以将其携带的热能通过换热管道的管壁，传递到常温水中，可以得到温度升高的水，即热水，从而实现了携带有热能的流体与常温水之间的热交换，提高了热能的利用率。

可选的，在换热装置2和联产组件1之间还可以设置管道，该管道可以用于传输冷却后的流体，比如，携带有热能的流体再换热装置2中将热能传递出去之后，其本身的温度会降低，温度降低后的流体再经由换热装置2和联产组件1之间的管道流回联产组件1中，再次吸收热能，以此使得该流体可以循环利用，节约了资源。

本发明实施例中，联产系统还可以包括分水装置20，该分水装置20可以包括输入端和至少两个输出端，分水装置20通过输入端与换热装置2的输出口相连，用于获取换热装置2输出的第一液体，并通过至少两个输出端将第一液体进行输出。

在实际应用中，分水装置20的输出端也可以是多个，可以根据实际需求而定，本发明实施例中不作任何的限制。比如，当通过分水装置20输入端送入分水装置20中的热水的温度范围为[40℃，60℃]时，则可以通过分水装置20多个输出端中的一个输出端将该热水作为生活热水供给用户，以满足用户的热水需求，或者，也可以通过分水装置20多个输出端中的其他输出端对该热水进行输出，以供联供系统的后续装置的利用。

可选的，联供系统还可以包括位于联产子系统10与分水装置20之间的第二管道，该第二管道包括用于与换热装置2的输出口相连的第一端，及用于与分水装置20的输入端相连的第二端，所述第二管道用于传输所述第一液体，该第二管道可以为输水管。比如，常温水在换热装置2中经流体传递热量，变成热水，该热水的温度范围也可以为[40℃，60℃]，热水的温度视实际情况而定，比如，可以与流体中的热能的密度相关，即，当流体中的热能密度较强时，水温可能较高，或者，当流体中的热能密度较低时，水温较低；然后该热水经过输水管传输到分水装置20中，分水装置20对该热水进行存储或者是根据实际需要进行分配。

本发明实施例中，联供系统还可以包括供热子系统30，该供热子系统30可以包括蓄热装置7，该蓄热装置7通过分水装置20的至少两个输出端中的第一输出端与分水装置20相连，用于对通过分水装置20的第一输出端输出的第一液体进行存储，及对该第一液体携带的热量进行传递，即，蓄热装置7可以用于存储第一液体及对该第一液体进行传递。

在实际应用中，由于一年四季，白天夜晚的太阳光的强度均不相同，比如，夏季白天太阳光强烈，这时可以在白天通过蓄热装置7对携带有热能的热水进行存储，在夜晚的时候，供给后续装置使用，以使热能可以持续供给。

可选的，供热子系统30还可以包括与蓄热装置7连接的供热部件，该供热部件可以用于传递蓄热装置7中第一液体所携带的热量，其中，该供热部件可以包括蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀等部件。

在实际应用中，分水装置20中的一部分热水中的热能被蓄热装置7存储，这部分热能可以在夜间使用；而另一部分热能可以传递给蒸发器，蒸发器中的循环工质，如液态氨等制冷剂在吸收蓄热装置7中的热量后，可以气化为低温低压的蒸汽，然后被压缩机吸入并压缩成高温高压的蒸汽，然后这些高温高压的蒸汽可以被排入冷凝器中，并在冷凝器中向冷却介质(水或者空气)放热，从而满足用户的热水或者是暖气的需求。

然后，温度降低后的循环工质再次冷凝为高压液体，再经过节流阀节流为低压低温的制冷剂，再次进入蒸发器吸收热量，循环制冷和/或制热；请仍参见图1，其中，蒸发器用数字8表示、压缩机用数字9表示，冷凝器用数字12表示，节流阀用数字11表示，蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀四者之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化与外界进行热量交换。

本发明实施例中，联供系统还可以包括制冷子系统40，该制冷子系统40可以利用第一液体进行制冷，该制冷子系统40还可以包括辅热装置3和制冷装置5，该辅热装置3可以通过工业余热回收或者电制热等方式对待加热液体，比如水，进行加热处理，制冷装置5可以为热水型溴化锂吸收式制冷机，其可以不耗电能，以热能为动能进行制冷作业，辅热装置3可以通过分水装置20的至少两个输出端中的第二输出端与分水装置20相连，该辅热装置3用于对第二输出端输出的第一液体进行加热，获得温度高于第二温度阈值的第二液体，并将第二液体传输给制冷装置5，该制冷装置5用于通过第二液体所携带的热能提供制冷动能进行制冷，第二温度阈值大于所述第一温度阈值。

在实际应用中，分水器中的一部分热水通过管道输送到换热器中，该换热器可以有多个端口，通过这些端口可以分别与分水装置20、制冷装置5、辅热装置3相连，由于温度不能够达到吸收式制冷机组的工作需求，则需要再经过辅热装置3加热，吸收式制冷机组以加热后的水的热能为动力，满足末端用户的冷负荷需求，如制冷空气等等。

比如，分水装置20中的热水的温度范围可以为[40℃，60℃]，该热水经输水管或者是其他散热性能低的管道输送至换热器中，由于水温达不到制冷装置5的工作需求，即，[40℃，60℃]温度范围下的水的热能还不足以为制冷装置5提供动力以驱动制冷装置5进行制冷，这时，需要辅热装置3对[40℃，60℃]温度范围内的热水进行加热处理，比如，将水温加热到100℃甚至大于100℃，该温度范围可以根据制冷装置5的实际需求而定，在本发明实施例中，不作任何的限制；当经由辅热装置3加热处理后的热水的温度值达到制冷装置5的工作需求时，制冷装置5则对热水中的热能进行吸收，比如通过制冷装置5中的溴化锂等物质对热能进行吸收，使制冷装置5对水或者空气等进行制冷，以满足末端用户对冷气等的需求，从而提高了用户体验。

如图3所示，本发明实施例还提供了一种联供方法，该方法可以应用于上述的联供系统，该方法可以描述如下：

S101：联产子系统中的联产组件将太阳能转化为电能和热能，通过与联产组件相连的换热装置将热能传递到换热装置中的第一液体，并输出第一液体，第一液体的温度大于等于第一温度阈值；

即联产组件可以用于转化太阳能，以获得电能和热能，而换热装置可以通过管道与联产组件相连，该管道可以是散热系数较低的输送管道，换热装置用于将热能传递到换热装置中的第一液体中，该换热装置可以为换热器，而第一液体可以是常见的水等物质，再通过换热装置的输出口将第一液体进行输出，该第一液体的温度大于等于第一温度阈值。

可选的，通过联产组件中的吸热板吸收太阳辐射的热能，及在将太阳能转化为电能的过程中所产生的热能；通过与联产组件相连的换热装置将热能传递到换热装置中的第一液体。

S102：分水装置获取换热装置输出的第一液体，并通过分水装置将第一液体进行输出；

比如，分水装置可以获取换热装置输出的热水，再后续装置的实际需求对该热水进行存储或者是分配输出。

S103：供热子系统中的蓄热装置对分水装置输出的第一液体进行存储，并对第一液体携带的热量进行传递；其中，蓄热装置与分水装置相连；

比如，蓄热装置可以在白天对携带有热量的第一液体进行存储，然后在夜间没有太阳光照射的时候，为后续装置提供热能，以确保热能的持续供应。

S104：制冷子系统中的辅热装置对分水装置输出的第一液体进行加热，获得温度高于第二温度阈值的第二液体，并将第二液体传输给制冷子系统中的制冷装置，制冷装置用于通过第二液体所携带的热能提供制冷动能进行制冷，第二温度阈值大于所述第一温度阈值。

以上所述，以上的所有实施例仅用以对本申请的技术方案进行的详细的介绍，且以上实施例的说明仅仅只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应该理解为对本发明的限定。本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易的想到的变化或者替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变形而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同的技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。