一种耦合光伏的热泵系统的制作方法

本发明涉及热泵领域，尤其涉及一种耦合光伏的热泵系统。

背景技术：

1、热泵系统是高效的节能设备，可将低温热源的热量交换传递到高温热源加以利用。国家加大在环保节能方面的政策引导；同时，随着我国国民生活水平的提高，有越来越多的公共场所、家庭选择热泵系统来满足用热需求。

2、随着新能源的发展，热泵系统逐渐采用混合式供电，如采用光伏发电、储能设备和电网混合向压缩机供电，在光伏发电通过逆变器耦合热泵时常采用简单的开关量耦合。该耦合方式容易出现以下问题：

3、1)光伏发电、储能和电网存在三者之间功率调度的问题，当功率调度分配不合理时，压缩机可能优先使用电网的能量，造成光伏发电能量的浪费；

4、2)由于光伏发电是实时进行的，在储能设备充满电且无对应的消耗光伏发电的用电设备处于使用状态的情况下，光伏多发的电能将流失造成光伏发电能量的浪费。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的在于，提供一种耦合光伏的热泵系统，该系统能匹配光伏发电频率，优先使用光伏发电，减少电网的补充使用，提高光伏发电的利用效率。

2、一种耦合光伏的热泵系统，包括逆变器、热泵机组、电辅加热装置、缓冲水箱，用水水箱和控制器，逆变器用于耦合光伏和热泵机组、电辅加热装置，热泵机组和电辅加热装置用于加热缓冲水箱和用水水箱的介质，控制器用于根据光伏的发电功率通过逆变器实时控制热泵机组的运行功率及电辅加热装置的启停，控制步骤如下：

3、s10实时获取光伏的发电功率、热泵机组的最大功率和电辅加热装置的加热功率，判断发电功率是否大于等于最大功率与加热功率之和：

4、若为是，则执行s20；

5、若为否，则执行s30；

6、s20获取热泵机组的工作模式、缓冲水箱的缓冲水温和用水水箱的用水水温，及热泵机组预设的最高运行温度、最高储热温度、缓冲水箱的最低缓冲水温：

7、若工作模式为制热，则将缓冲水温和用水水温分别与最高运行温度、最高储热温度进行比较，根据比较结果控制热泵机组的运行频率、电辅加热装置的启闭；

8、若工作模式为制冷，则将缓冲水温与最低缓冲水温进行比较，根据比较结果控制热泵机组的运行频率、电辅加热装置的启闭；

9、s30判断发电功率是否大于等于最大功率：

10、若为是，则执行s40；

11、若为否，则执行s60；

12、s40获取热泵机组的工作模式、缓冲水温和用水水温，及预设的最高运行温度和最低缓冲水温：

13、若工作模式为制热，则将缓冲水温和用水水温与最高运行温度进行比较，根据比较结果控制热泵机组的运行频率、电辅加热装置的启闭；

14、若工作模式为制冷，则将缓冲水温与最低缓冲水温进行比较，根据比较结果控制热泵机组的运行频率、电辅加热装置的启闭；

15、s60获取热泵机组的工作模式，根据工作模式从热泵机组内置的运行频率频段表中查找出发电功率允许运行的最大运行频率段作为限定运行频率；并获取缓冲水温和用水水温，及预设的最高运行温度和最低缓冲水温：

16、若工作模式为制热，则将缓冲水温和用水水温与最高运行温度进行比较，根据比较结果控制热泵机组按限定运行频率、电辅加热装置的启闭；

17、若工作模式为制冷，则根将缓冲水温与最低缓冲水温进行比较，根据比较结果控制热泵机组按限定运行。

18、与现有技术相比，本发明通过设置的控制程序能够使热泵系统优先并充分的使用光伏的发电量，在光伏发电量充足的情况下采用热泵机组与电辅加热装置联用的方式将缓冲水箱和用水水箱的水加热到最高储热温度；在光伏发电量不充足的情况下通过压缩机降频限频运行来匹配光伏发电量，并采用先热泵机组后电辅加热装置的启用方式将缓冲水箱和用水水箱的水加热到最高运行温度，充分利用光伏电量。

19、进一步地，所述步骤s60在制热、制冷模式下对热泵机组的运行频率、电辅加热装置的启闭控制如下：

20、制热模式：

21、当缓冲水温和用水水温小于最高运行温度，则控制热泵机组按限定运行频率运行直至室内温度达到设定温度后、退出运行，开启电辅加热装置；

22、当缓冲水温和用水水温大于等于最高运行温度，则控制热泵机组按限定运行频率运行；

23、制冷模式：

24、当缓冲水温小于最低缓冲水温，进一步获取用水水温，将用水水温与最高运行温度进行比较：

25、若用水水温小于最高运行温度，则控制热泵机组按限定运行频率运行直至室内温度达到设定温度后、退出运行，开启电辅加热装置；

26、若用水水温大于等于最高运行温度，则控制热泵机组按限定运行频率运行；

27、当缓冲水温大于等于最低缓冲水温，则控制热泵机组按限定运行频率运行，直至缓冲水温小于最低缓冲水温。

28、进一步地，热泵系统的逆变器还耦合了储能装置和电网。

29、进一步地，在执行步骤s20的制热、制冷模式下对热泵机组的运行频率、电辅加热装置的启闭控制后，还包括将剩余功率优先向储能装置进行充电，再向电网过电。

30、进一步地，在执行步骤s60之前还包括步骤s50：

31、s50获取储能装置可输入的储能功率和电网可输入的电网功率，计算储能功率、电网功率和发电功率之和总功率，并判断总功率是否大于等于最大功率：

32、若为是，控制光伏、储能装置和电网通过逆变器向热泵机组供电，并执行s40；

33、若为否，则执行s60。

34、与现有技术相比，通过逆变器额外耦合储能装置和电网，在光伏发电量充足的情况下，采用热泵机组与电辅加热装置联用的方式将缓冲水箱和用水水箱的水加热到最高储热温度，并将多余发电量给储能装置充电、向电网过电，最大化的利用光伏电量；在光伏发电量不足的情况下，采用额外补充储能装置和电网的电，配以压缩机降频限频运行，亦实现最大化的利用光伏电量。

35、为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

技术特征：

1.一种耦合光伏的热泵系统，包括逆变器、热泵机组、电辅加热装置、缓冲水箱，用水水箱和控制器，逆变器用于耦合光伏和热泵机组、电辅加热装置，热泵机组和电辅加热装置用于加热缓冲水箱和用水水箱的介质，其特征在于，控制器根据光伏的发电功率通过逆变器实时控制热泵机组的运行功率及电辅加热装置的启停，控制步骤如下：

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述步骤s20在制热、制冷模式下对热泵机组的运行频率、电辅加热装置的启闭控制如下：

3.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述步骤s40在制热、制冷模式下对热泵机组的运行频率、电辅加热装置的启闭控制如下：

4.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述步骤s60在制热、制冷模式下对热泵机组的运行频率、电辅加热装置的启闭控制如下：

5.根据权利要求1-4任一项所述的热泵系统，其特征在于，热泵系统的逆变器还耦合了储能装置和电网。

6.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，在执行步骤s20的制热、制冷模式下对热泵机组的运行频率、电辅加热装置的启闭控制后，还包括将剩余功率优先向储能装置进行充电，再向电网过电。

7.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，在执行步骤s60之前还包括步骤s50：

8.根据权利要求1-4、6、7任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述运行频率频段表根据热泵系统的工作特征，将制热功率和制冷功率划分成n个频率段，各频段频率由eeprom数据确定。

9.根据权利要求8所述的热泵系统，其特征在于，热泵机组的最高运行温度为65℃，最高储热温度为75℃。

10.根据权利要求9所述的热泵系统，其特征在于，缓冲水箱的最低缓冲水温为7℃。

技术总结
本发明涉及一种耦合光伏的热泵系统，通过设置的控制程序能够使热泵系统优先并充分的使用光伏板的发电量，减少对电网的使用。在光伏发电量充足的情况下采用热泵机组与电辅加热装置联用的方式将缓冲水箱和用水水箱的水加热到最高储热温度，并将多余发电量给储能装置充电、向电网过电；在电量不充足的情况下通过压缩机降频限频运行来匹配光伏发电量，并采用先热泵机组后电辅加热装置择一使用的方式将缓冲水箱和用水水箱的水加热到最高运行温度，最大化的利用光伏电量。

技术研发人员：李一帆,阳辉,黄裕茂,童风喜,陈艺华
受保护的技术使用者：中山市爱美泰电器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/13