串并联模式的光伏热水联产系统及串、并联管道连接方法与流程

本发明涉及太阳能利用，尤其涉及串并联模式的光伏热水联产系统及串、并联管道连接方法。

背景技术：

1、我国国土总面积达960万平方公里，太阳能资源十分丰富，具有十分广泛的可利用性，其利用没有地域的限制，在农村山区、田野和村庄等场地或城市、工业厂房、机关、学校、医院、车站、住宅楼等闲置场景均可布置安装；同时适宜太阳能发电的国土面积和建筑物受光面积也很大，青藏高原、黄土高原、冀北高原、内蒙古高原等太阳能资源丰富地区占到陆地国土面积的三分之二，具有大规模开发利用太阳能的资源潜力，其开发利用的过程中，几乎不产生任何污染。

2、在利用太阳能进行光电转化的过程中，一般采用光伏电池组件对其进行转化，然而在光电转化的过程中，现有的光伏电池组件仅将部分太阳能进行转化，大部分的太阳能则通过热辐射的形式造成光伏组件温度升高，导致光伏电池组件的发电效率以及收益降低。

3、一方面，目前部分光伏系统采用主或被动的换热装置，将热辐射产生的热量进行变相利用，如使用热风回收风机或空气源热泵机组等，但带来的问题是无法协调光伏发电效益与主被动装置能源消耗的综合效率；另一方面，光伏发电系统和热水制备系统未能实现高效结合，损失大量光伏组件运行产生的热能，造成部分太阳能资源的浪费。

4、为了对上述问题进行改善，有必要提出串并联模式的光伏热水联产系统及串、并联管道连接方法。

技术实现思路

1、为了克服现有的技术的不足，本发明提供串并联模式的光伏热水联产系统及串、并联管道连接方法。

2、第一方面，本发明的技术方案如下所述：

3、一种串并联模式的光伏热水联产系统，包括：

4、至少2个光伏电池模组，所述光伏电池模组用于进行太阳能到电能的转化；

5、管道模组，所述管道模组包括外部管道组以及若干内部循环管道，所述内部循环管道穿过所述光伏电池模组设置，用于吸收光伏电池模组的部分热量，所述外部管道组上设有阀门模组，所述阀门模组将光伏电池模组进行分隔，使若干内部循环管道可进行串联或并联连接设置。

6、在一种可能实现方式中，所述光伏电池模组包括光伏电池以及位于所述光伏电池上方的均热板，所述均热板位于所述内部循环管道上方，且所述均热板与所述内部循环管道抵接。

7、在一种可能实现方式中，所述均热板下方设有高导热填充层，所述高导热填充层包裹住所述内部循环管道，且所述高导热填充层与所述均热板紧密抵接，所述高导热填充层用于使热量均匀传递至所述内部循环管道内。

8、在一种可能实现方式中，还包括位于所述光伏电池模组下方的散热模组，所述散热模组与所述光伏电池模组抵接，所述散热模组用于降低所述光伏电池模组的温度。

9、在一种可能实现方式中，所述外部管道组包括分流管道、汇流管道和串并联管道，其中，所述光伏电池模组包括首尾依次连接的若干光伏电池单元组，所述分流管道的输出端分别与首个所述光伏电池单元组和所述串并联管道连接，所述串并联管道用于连接相邻两个所述光伏电池单元组，所述汇流管道的输入端分别与所述若干光伏电池单元组和所述串并联管道连接。

10、在一种可能实现方式中，所述阀门模组包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，所述第一阀门和所述第二阀门分别设于所述分流管道和所述汇流管道上；

11、所述第三阀门和所述第四阀门均设于所述串并联管道上，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门和所述第四阀门均用于使所述光伏电池单元组通过所述外部管道形成串联或并联管路。

12、在一种可能实现方式中，还包括温度检测模组，所述温度检测模组包括第一温度件、第二温度件以及第三温度件，所述第一温度件设于所述分流管道上，用于检测管道内冷却液进入光伏电池模组前的温度，所述第二温度件设于所述汇流管道上，用于检测管道内冷却液经过光伏电池模组后的温度，所述第三温度件设于所述光伏电池模组上，用于光伏电池模组的工作温度。

13、在一种可能实现方式中，还包括水箱件，所述水箱件内设有换热件，所述换热件的一端与所述分流管道连接，所述换热件的另一端与所述汇流管道连接，所述换热件用于将管道中冷却液携带热量传导至水箱中。

14、第二方面，本发明还提出了一种串联管道连接方法，适用于权利要求1-8任一项所述的串并联模式的光伏热水联产系统，包括以下步骤：

15、s100、关闭第一阀门使分流管道与第一个光伏电池模组连通，关闭第二阀门使汇流管道与最后一个光伏电池模组连通，关闭第三阀门使若干光伏电池模组断开；

16、s200、打开第四阀门使若干光伏电池模组首尾依次连通，并使若干光伏电池模组之间形成串联管路。

17、第三方面，本发明还提出了一种并联管道连接方法，适用于权利要求1-8任一项所述的串并联模式的光伏热水联产系统，包括以下步骤：：

18、s100、打开第一阀门和第三阀门使分流管道中冷却液分流进入若干光伏电池模组内，打开第二阀门使汇流管道与若干光伏电池模组连通；

19、s200、关闭第四阀门使若干光伏电池模组首尾断开，使若干光伏电池模组之间形成并联管路。

20、根据上述方案的本发明，其有益效果在于，

21、(1)通过将内部循环管道系统均匀排布在光伏电池模组的背面，并且在内部循环管道间隔空隙处可填充微胶囊相变材料或高导热材料，其中，光伏电池模组背面可拆卸的设置有散热模组，充分与内部循环管道内冷却液及散热流道进行换热，降低光伏电池模组工作温度，提高发电效率与水箱件内的水温。

22、(2)通过在外部管道组上添设阀门模组、以及温度检测模组的结构设置，并根据水箱件内水温、光伏电池模组上工作温度以及用户使用情况，可控制光伏电池单元组和内部循环管道进行串联管道或并联管道的切换，其中，串联管路时光伏电池模组温度稳定，并联时对管道内的冷却液持续换热，满足光伏热水联产在不同情况下对光伏电池模组的背板散热与热水制备模式转换，提高发电效益与热水制备的综合效率。

23、(3)通过温度检测模组的结构设置，实时监测水箱件内的水温、光伏电池模组的背板温度、以及外部环境温度等并做出系统运行调整，结合控制装置及时改变系统运行模式，做到能源充分利用。

技术特征：

1.一种串并联模式的光伏热水联产系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的串并联模式的光伏热水联产系统，其特征在于，所述光伏电池模组包括光伏电池以及位于所述光伏电池上方的均热板，所述均热板位于所述内部循环管道上方，且所述均热板与所述内部循环管道抵接。

3.根据权利要求2所述的串并联模式的光伏热水联产系统，其特征在于，所述均热板下方设有高导热填充层，所述高导热填充层包裹住所述内部循环管道，且所述高导热填充层与所述均热板紧密抵接，所述高导热填充层用于使热量均匀传递至所述内部循环管道内。

4.根据权利要求1-3任一项所述的串并联模式的光伏热水联产系统，其特征在于，还包括位于所述光伏电池模组下方的散热模组，所述散热模组与所述光伏电池模组抵接，所述散热模组用于降低所述光伏电池模组的温度。

5.根据权利要求4所述的串并联模式的光伏热水联产系统，其特征在于，所述外部管道组包括分流管道、汇流管道和串并联管道，其中，所述光伏电池模组包括首尾依次连接的若干光伏电池单元组，所述分流管道的输出端分别与首个所述光伏电池单元组和所述串并联管道连接，所述串并联管道用于连接相邻两个所述光伏电池单元组，所述汇流管道的输入端分别与所述若干光伏电池单元组和所述串并联管道连接。

6.根据权利要求5所述的串并联模式的光伏热水联产系统，其特征在于，所述阀门模组包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，所述第一阀门和所述第二阀门分别设于所述分流管道和所述汇流管道上；

7.根据权利要求5或6所述的串并联模式的光伏热水联产系统，其特征在于，还包括温度检测模组，所述温度检测模组包括第一温度件、第二温度件以及第三温度件，所述第一温度件设于所述分流管道上，用于检测管道内冷却液进入光伏电池模组前的温度，所述第二温度件设于所述汇流管道上，用于检测管道内冷却液经过光伏电池模组后的温度，所述第三温度件设于所述光伏电池模组上，用于光伏电池模组的工作温度。

8.根据权利要求7所述的串并联模式的光伏热水联产系统，其特征在于，还包括水箱件，所述水箱件内设有换热件，所述换热件的一端与所述分流管道连接，所述换热件的另一端与所述汇流管道连接，所述换热件用于将管道中冷却液携带热量传导至水箱中。

9.一种串并管道连接方法，适用于权利要求1-8任一项所述的串并联模式的光伏热水联产系统，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种并联管道连接方法，适用于权利要求1-8任一项所述的串并联模式的光伏热水联产系统，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种串并联模式的光伏热水联产系统及串、并联管道连接方法，包括至少2个光伏电池模组，所述光伏电池模组用于进行太阳能到电能的转化；管道模组，所述管道模组包括外部管道组以及若干内部循环管道，所述内部循环管道穿过所述光伏电池模组设置，用于吸收光伏电池模组的部分热量，所述外部管道组上设有阀门模组，所述阀门模组将光伏电池模组进行分隔，使若干循环管道可进行串联或并联连接设置。通过管道模组以及阀门模组的结构设置，使多个光伏电池模组可进行串联管路连接或并联管路连接的切换。解决了无法协调光伏电池组件的发电效率与主被动换热装置对太阳能的消耗综合效率之间的问题。

技术研发人员：谢文博,邹海涛,陈泉,闫鹤丹,汤雪川,朱庆亮,杨海峰,徐浩博,张秣翦,陈智超
受保护的技术使用者：深圳市特区建工科工集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24