一种并网光伏冰蓄冷空调系统的制作方法

本实用新型涉及光伏发电和蓄冷空调领域，尤其涉及一种并网光伏冰蓄冷空调系统。

背景技术：

光伏空调通过利用可再生的光伏电能给空调系统供电，可有效减少化石能源的使用和降低电网供电压力。目前，光伏空调以并网形式为主，并网光伏空调可实现光伏空调与电网之间电能的灵活交互，当光伏电能不足以满足空调负荷时，不足的电能由电网提供，当光伏电能盈余时，盈余的电能可反馈回电网。光伏+储电形式的光储空调能通过蓄电池进行光伏电能的储存与释放，有效提高了光伏电能的利用率且降低了对电网的依赖，但由于蓄电池仍存在价格较高、寿命较短、安全性不强等问题，其主要用于边远离网地区和小型空调系统。

蓄冷空调技术可以实现空调用电负荷的“移峰填谷”，缓解夏季空调负荷变化对电力供应带来的压力，另外，蓄冷空调可通过夜间谷电时段蓄冷，白天峰电时段放冷的方式减少空调的运行费用。但是在传统应用中，蓄冷空调的工作模式以分量蓄冷模式为主，即制冷机与蓄冷装置各满足一部分的空调负荷，可选用较小的制冷设备和蓄冷槽，但由于部分制冷设备在峰电期间运行，相应的运行成本较大。

因此，本领域技术人员致力于开发一种并网光伏冰蓄冷空调系统，结合光伏空调和蓄冷空调的优势，提高节能减排效益；用蓄冷装置能替代光储空调的蓄电池，盈余的光伏电能可用于驱动制冷机对蓄冷装置充冷，在制冷负荷大于光伏输出时，蓄冷装置进行放冷，与空调设备联合供冷，从而提高太阳能保证率。由于蓄冷材料的价格便宜，其初始投资费用大大低于传统的光储空调。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是如何将光伏系统和冰蓄冷系统结合在一起，并使空调系统具备多种工作模式，适应不同光伏发电和冷负荷情况。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种并网光伏冰蓄冷空调系统，其特征在于，包括光伏组件、并网光伏逆控一体机、双工况主机、空调末端、蓄冰装置和溶液回路辅助设备，所述并网光伏逆控一体机分别与所述光伏组件、所述双工况主机、电网通过电线连接；所述双工况主机、所述空调末端、所述蓄冰装置和所述溶液回路辅助设备通过管道连接，组成至少两个溶液回路；

所述光伏组件用于将太阳辐照转化为直流电能；所述直流电能通过所述并网光伏逆控一体机换流后传输到所述双工况主机；所述并网光伏逆控一体机用于将多余的所述直流电能馈入所述电网以及将所述电网的供电传输给所述双工况主机；

所述双工况主机具有制冷工况和制冰工况，并能进行切换；

所述空调系统具有五种工作模式：蓄冰充冷、主机供冷、融冰供冷、联合供冷、充冷同时供冷；通过切换所述双工况主机的工况以及打开和/或关闭所述溶液回路辅助设备，以实现不同的工作模式。

进一步地，所述溶液回路辅助设备包括第一溶液泵、第二溶液泵、第三溶液泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门和板式换热器；所述板式换热器的第一端通过管道依次连接所述第三溶液泵、所述第七阀门、所述空调末端、所述板式换热器的第二端，形成第一溶液回路；所述板式换热器的第三端通过管道依次连接所述第一溶液泵、所述第一阀门、所述蓄冰装置、所述第六阀门、所述第五阀门、所述双工况主机、所述第二溶液泵、所述板式换热器的第四端，形成第二溶液回路；所述第二阀门的一端通过管道连接所述板式换热器的第四端，另一端通过管道连接所述第一阀门与所述蓄冰装置的共端；所述第三阀门的一端通过管道连接所述第二溶液泵与所述板式换热器的共端，另一端通过管道连接所述第五阀门和所述第六阀门的共端；所述第四阀门的一端连接所述第五阀门、所述第六阀门、所述第三阀门的共端，另一端通过管道连接所述第二阀门、所述第一阀门、所述蓄冰装置的共端。

进一步地，所述第一溶液回路中的介质为水；所述第二溶液回路中的介质为乙二醇溶液。

进一步地，所述并网光伏逆控一体机包括mppt光伏最大功率点跟踪器、光伏并网逆变器和光伏发电数据监控器；所述mppt光伏最大功率电跟踪器和所述光伏发电数据监控器与所述光伏组件连接，所述光伏并网逆变器分别与所述光伏组件、所述电网、所述双工况主机连接。

进一步地，所述双工况主机包括蒸发器、冷凝器、变频压缩机、节流阀和主机能耗监控器，所述变频压缩机通过管道依次与所述冷凝器、所述节流阀、所述蒸发器连接形成回路；所述蒸发器通过管道与所述溶液回路辅助设备连接；所述双工况主机通过改变蒸发温度运行所述制冷工况或所述制冰工况。

进一步地，所述空调系统处于所述蓄冰充冷工作模式时，所述双工况主机处于所述制冰工况，所述第二溶液泵、所述第三阀门、所述第四阀门、所述第五阀门、所述第六阀门开启，其余溶液泵和阀门关闭。

进一步地，所述空调系统处于所述主机供冷工作模式时，所述双工况主机处于所述制冷工况，所述第一溶液泵、所述第二溶液泵、所述第三溶液泵、所述第一阀门、所述第四阀门、所述第五阀门、所述第七阀门开启，其余溶液泵和阀门关闭。

进一步地，所述空调系统处于所述融冰供冷工作模式时，所述双工况主机处于停机状态，所述第一溶液泵、所述第三溶液泵、所述第一阀门、所述第三阀门、所述第六阀门、所述第七阀门开启，其余溶液泵和阀门关闭。

进一步地，所述空调系统处于所述联合供冷工作模式时，所述双工况主机处于所述制冷工况，所述第一溶液泵、所述第二溶液泵、所述第三溶液泵、所述第一阀门、所述第二阀门、所述第五阀门、所述第六阀门、所述第七阀门开启，其余阀门关闭。

进一步地，所述空调系统处于所述充冷同时供冷工作模式时，所述双工况主机处于所述制冰工况，所述第一溶液泵、所述第二溶液泵、所述第三溶液泵、所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第五阀门、所述第六阀门、所述第七阀门开启，其余阀门关闭。

本实用新型具有以下有益效果：

1、以蓄冰的方式进行太阳能存储，投资成本低于带储能电池的光储空调；

2、白天峰电期间可用光伏电能驱动主机制冷，减少系统运行费用；

3、与电网连接，光伏电能不足时可保证空调系统的运行可靠；

4、与电网连接，多余的光伏电能可馈入电网，减少能源浪费；

5、结合变频压缩机，可利用不稳定光伏能源进行蓄冰或制冷；

6、利用冰作为蓄冷介质，以潜热形式蓄冷，具有较高的蓄冷密度；

7、系统具有多种工作模式，可适应不同光伏发电和冷负荷情况。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的一个较佳实施例的系统原理示意图；

图2是本实用新型的一个较佳实施例的系统结构示意图。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的一个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，本实施例中的并网光伏冰蓄冷空调系统包括光伏组件、并网光伏逆控一体机、双工况主机、空调末端、蓄冰装置。并网光伏逆控一体机与光伏组件、电网和双工况主机通过电线相连。双工况主机、空调末端和蓄冰装置通过管道连接，形成溶液回路。

光伏组件将太阳辐照转化为直流电能，直流光伏电能通过并网光伏逆控一体机换流后传输到双工况主机，用于驱动双工况主机中的变频压缩机。

并网光伏逆控一体机包括mppt光伏最大功率点跟踪器、光伏并网逆变器和光伏发电数据监控器。mppt光伏最大功率点跟踪器和光伏发电数据监控器与光伏组件相连；光伏并网逆变器分别与光伏组件、双工况主机和电网连接。并网光伏逆控一体机具有mppt动态负载自适应功能，可使光伏组件始终在功率最大值点工作；通过与光伏组件、双工况主机、电网连接，能够实现空调系统与电网的双向电能交互，同时具有电流变换功能，使得光伏电能优先用于驱动双工况主机。

当光伏电能多于双工况主机所需电能时，多余电能将通过并网光伏逆控一体机馈入电网；当光伏电能少于双工况主机所需电能时，不足的电能由电网提供，并经过并网光伏逆控一体机传输到双工况主机。

双工况主机包括蒸发器、冷凝器、变频压缩机、节流阀和主机能耗监控器。变频压缩机通过管道依次与冷凝器、节流阀、蒸发器连接形成回路。变频压缩机的运行功率可以调节，双工况主机通过采集光伏发电功率信号和冷负荷信号，进行工作模式控制和运行功率调节。双工况主机通过改变蒸发温度可运行在制冷工况或制冰工况。当运行在制冷工况时，双工况主机制取的冷能将直接传输到空调末端，若主机制冷量低于所需冷负荷，则不足的部分由蓄冰装置融冰提供；当运行在制冰工况时，双工况主机制取的冷能先经过蓄冰装置进行蓄冰充冷，再传到空调末端，若冷负荷为0，则主机制冷量全用于蓄冰；当蓄冰装置的蓄冰量较多时，可关闭双工况主机，仅通过融冰供冷满足空调末端的冷负荷需求。

蓄冰装置包括蓄冰槽、盘管式换热器、冰蓄冷介质。蓄冰装置与溶液回路中的制冷介质进行热交换，并根据制冷介质的温度进行蓄冰充冷或融冰放冷。

如图2所示，并网光伏冰蓄冷空调系统中的双工况主机、空调末端、蓄冰装置组成的溶液回路中，还包括其他溶液回路辅助设备。双工况主机、空调末端、蓄冰装置与溶液回路辅助设备共同组成至少两个以上的溶液回路，从而配合实现空调系统的不同工作模式。上述溶液回路辅助设备包括：第一溶液泵p1、第二溶液泵p2、第三溶液泵p3、第一阀门v1、第二阀门v2、第三阀门v3、第四阀门v4、第五阀门v5、第六阀门v6、第七阀门v7和板式换热器。板式换热器的第一端通过管道依次连接第三溶液泵p3、第七阀门v7、空调末端、板式换热器的第二端，形成第一溶液回路；板式换热器的第三端通过管道依次连接第一溶液泵p1、第一阀门v1、蓄冰装置、第六阀门v6、第五阀门v5、双工况主机、第二溶液泵p2、板式换热器的第四端，形成第二溶液回路；第二阀门v2的一端通过管道连接板式换热器的第四端，另一端通过管道连接第一阀门v1与蓄冰装置的共端；第三阀门v3的一端通过管道连接第二溶液泵p2与板式换热器的共端，另一端通过管道连接第五阀门v5和第六阀门v6的共端；第四阀门v4的一端连接第五阀门v5、第六阀门v6、第三阀门v3的共端，另一端通过管道连接第二阀门v2、第一阀门v1、蓄冰装置的共端。

在第一溶液回路中，制冷介质为水。在第二溶液回路中，制冷介质为乙二醇溶液。蓄冰装置与管路中的乙二醇溶液进行热交换，并根据乙二醇溶液的温度进行蓄冰充冷或融冰放冷，乙二醇溶液的温度由双工况主机、阀门和溶液泵共同控制。

空调系统有五种工作模式：蓄冰充冷、主机供冷、融冰供冷、联合供冷与充冷同时供冷。通过切换双工况主机的工况以及控制上述辅助设备的打开和关闭，蓄冰装置进行蓄冰充冷或融冰充冷，从而实现不同的工作模式。

工作模式为蓄冰充冷时，双工况主机处于制冰工况，第二溶液泵p2、第三阀门v3、第四阀门v4、第五阀门v5、第六阀门v6开启，其余溶液泵和阀门关闭；双工况主机的冷能先经过蓄冰装置进行蓄冰充冷，再传到空调末端；若冷负荷为零，则制冷量全用于蓄冰。

工作模式为主机供冷时，双工况主机处于制冷工况，第一溶液泵p1、第二溶液泵p2、第三溶液泵p3、第一阀门v1、第四阀门v4、第五阀门v5、第七阀门v7开启，其余阀门关闭；双工况主机制取的冷能通过板式换热器，直接传输到空调末端。

工作模式为融冰供冷时，双工况主机处于停机，第一溶液泵p1、第三溶液泵p3、第一阀门v1、第三阀门v3、第六阀门v6、第七阀门v7开启，其余溶液泵和阀门关闭；此时蓄冰装置中的蓄冰较多，仅通过融冰供冷即可满足空调末端的冷负荷需求，蓄冰装置释放的冷能通过板式换热器传输给空调末端。

工作模式为联合供冷时，双工况主机处于制冷工况，第一溶液泵p1、第二溶液泵p2、第三溶液泵p3、第一阀门v1、第二阀门v2、第五阀门v5、第六阀门v6、第七阀门v7开启，其余阀门关闭；此时，双工况主机制冷量低于所需冷负荷，不足的部分由蓄冰装置融冰提供。

工作模式为充冷同时供冷时，双工况机组处于制冰工况，第一溶液泵p1、第二溶液泵p2、第三溶液泵p3、第一阀门v1、第二阀门v2、第三阀门v3、第五阀门v5、第六阀门v6、第七阀门v7开启，其余阀门关闭；此时，双工况主机制冷量大于所需冷负荷，不但可以满足空调末端的供冷需求，还可将剩余的冷能用于蓄冰。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。