一种用于自我消纳的太阳能房屋储能系统及方法与流程

本发明涉及能源存储、供能系统技术及屋顶结构技术等，具体涉及一种用于自我消纳的太阳能房屋储能系统及方法。

背景技术：

1、太阳能是丰富的再生能源，可提供光电和光热来解决建筑物供电、供热水、供暖、烘干等，而仅靠现有的建筑屋顶所覆盖太阳能发电或集热是无法满足建筑用能，同时太阳能受建筑场地面积和环境气候的制约，不能持续供能，再者并网输出既增大电力公司压力，外输出又存在电量损耗；光伏发电的目的在于自我消纳，最理想的情况是自建自用，而市面上的光伏光热发电供热又未解决受气候影响这一短板，市面光伏发电大部分在于电并网；市面采用太阳能热水器等，受气候夜晚影响严重，全年不能持续为用户供热水，更不能满足供暖及烘干需求；建筑使用无非是电、热水、暖气、烘干等，而每个建筑物体的屋顶面积又是有限的，不能满足建筑物本身热能用量。而每个建筑的空间是有限的，供能设备占用地表面积空间既不经济，又显不美观。而市面大部分光伏电池板和光热板是架设在屋顶上，无论是在平面屋面还是斜屋面上均占用屋顶大量面积，影响采光、破坏原有防水和保温，支架于屋顶上建设增大建设成本，还不符合建筑规范要求，严重影响建筑和城乡美观；大部分建筑屋顶是平面屋面，采用传统光伏光热架设在屋顶上既影响美观，占用同样的屋顶面积，未发挥屋顶空间使用价值，屋顶空间白白浪费。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中不能充分利用建筑有限屋顶面积获取太阳能，以及太阳能不能持续供能和不能完全满足建筑用能需求，太阳能设备占用地表空间大，屋顶被闲置等技术问题，本发明提供一种用于自我消纳的太阳能房屋储能系统及方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种用于自我消纳的太阳能房屋储能系统，包括墙体以及设置在所述墙体顶端的屋顶板，所述墙体外覆设有光伏发电玻璃，所述屋顶板从下到上依次包括固定连接的基层以及保温水箱，所述保温水箱上铺设有光热板以及光电板；还包括第一循环泵、第二循环泵、蓄电池以及逆变器；所述保温水箱的内部呈空腔结构，所述保温水箱的内腔内固定设置有电热水装置；所述保温水箱上连接有相变储能装置，所述相变储能装置的进液口分别与所述光热板的出液口以及所述电热水装置的出液口接通，所述相变储能装置的出液口与所述保温水箱的内腔接通；

4、所述保温水箱用于存储液体；

5、所述第一循环泵用于将所述保温水箱内的液体输送至所述光热板；

6、所述光热板用于利用光能将输送至所述光热板的液体加热，并将加热后的液体通过所述相变储能装置后返回所述保温水箱内；

7、所述光电板以及所述光伏发电玻璃均用于将光能转换成电能；

8、所述蓄电池用于存储所述光电板以及所述光伏发电玻璃所转换的电能以及电网的低谷电；

9、所述逆变器将所述蓄电池所存储的电能逆变成交流电，并利用所述交流电为建筑提供电能；

10、所述第二循环泵用于将所述保温水箱内的液体输送至所述电热水装置的进液口；

11、所述电热水装置用于利用所述逆变器逆变的交流电和/或电网的低谷电将输送至所述电热水装置进液口的液体进行加热，并将加热后的液体通过所述相变储能装置后返回所述保温水箱内；

12、所述相变储能装置用于存储通过所述相变储能装置的液体的热能或向通过所述相变储能装置的液体释放热能。

13、本发明的有益效果是：通过在屋顶结构中设置储热式保温水箱、光热板以及光电板，能够将储能系统融于屋顶建筑结构中，形成新的一种屋顶结构模式，有益于储存光热、谷电、多余光电转换的热量，不占用建筑地表面积和使用空间，提高建筑利用空间；同时，将光热板以及光电板作为建筑屋顶结构的部分，同时，墙体外覆设光伏发电玻璃，充分利用屋顶太阳能绿色资源以及墙体太阳能资源优势，与传统将太阳能电池板或者光热板作为附加装置设置在屋顶上相比，能够在有限屋顶上规范又得体地铺设光热板以及光电板。本发明通过储能装置和太阳能板融入于房屋屋顶结构中形成新型结构屋顶，用于在新建或改建屋顶以及现有平房屋顶上再行架设轻钢房屋的屋顶，有益于充分利用有限屋顶面积的光伏光热和墙体外覆设光伏发电玻璃的光电光热与谷电有机结合使用，达到自我消纳并完全满足建筑用能和不占地面空间及开发了建筑屋顶利用空间目的，形成自我消纳的太阳能房屋。根据建筑供电、供热水、供暖气、烘干等用能实际需要在建筑屋顶同时铺设合理的光电板与光热板，有益于平衡建筑用电和用热需求和转换使用，达到自我消纳的目的，充分利用屋顶太阳能，不造成能源浪费。将光伏板与光热板铺于建筑屋顶表面有利于减少支架投资成本，改变传统屋顶上架设光电板和光热板，将光伏光热板融于建设屋顶表面，与屋顶完美契合，具有建筑美学、安全、节能、产能、环保健康等优势，平衡屋顶的功能和美观，既满足光伏发电集热的功能要求，同时兼顾建筑的基本功能需求，实现光伏光热方阵与建筑一体化集成，有益于美化建筑和城市风景。通过在保温水箱内设置相变储能装置，能够利用相变储能装置中的相变材料存储所述光热板和所述电热水装置加热的液体热能，还能够利用相变储能装置中的相变材料存储的热量对保温水箱内的液体加热。在保温水箱内设置电热水装置能够利用低谷电对保温水箱内的液体进行加热，通过磁电相变储能与市电结合起来有益于储存光伏光热产生的热量和光电、谷电转换的热量，形成自我消纳，互补使用，有利于完全满足建筑供热水、供暖气、烘干等绿色用能需求，有利于不占用建筑地表面积和使用空间，同时也起到夏天隔热冬天保温的作用。本发明充分利用有限屋顶面积的光伏光热与谷电通过相变储能有机结合使用实现自我消纳，达到完全满足建筑用能和不占地面空间及开发建筑屋顶利用空间目的，形成自我消纳的太阳能房屋。

14、进一步，还包括控制器，所述控制器用于利用电网的低谷电以及所述逆变器逆变的交流电为所述电热水装置及建筑提供电能。

15、采用上述进一步方案的有益效果是，通过利用谷电为电热水装置供电，能够减少峰电时段的用电，电热水装置利用谷电将保温水箱内的液体加热，并通过相变储能装置对热能进行存储提高峰谷时间段电能的利用率，提高能源利用率。保温水箱里的液体是光热光电谷电转换热量的载体，也是储存材料存储和释放热量的载体物，也能够起到一定存储热能的作用。

16、进一步，所述保温水箱的外壁涂覆有防锈隔热漆。

17、采用上述进一步方案的有益效果是，通过在保温水箱外涂覆防锈隔热漆能够进一步降低保温水箱的热量流失，提高保温水箱的保温效果。

18、进一步，所述保温水箱上铺设有复合隔热层，所述复合隔热层上铺设有外瓦层，所述光热板以及所述光电板均铺设于所述外瓦层上，所述保温水箱与所述复合隔热层之间从上至下依次设置有防水透水膜层以及顺水条层；所述复合隔热层与所述外瓦层之间设置有防腐木桂瓦条层。

19、进一步，所述基层为混凝土层或钢架结构层。

20、进一步，所述外瓦层为陶瓦或者铝瓦。

21、进一步，所述光热板与所述光电板构成一体化结构的光伏光热板。

22、采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置一体化结构的光伏光热板，不但光热板有利于提高光电的发电效率，还可延长光电板的使用寿命，更重要的是能够利用光伏光热板进行太阳能发电的同时还能够利用太阳能进行供热，平衡建筑用电和用热需求，结合谷电及储能有益于充分利用有限屋顶的太阳能，还满足建筑用能需求。

23、为了解决上述技术问题，本发明还提供一种用于自我消纳的太阳能房屋储能方法，其具体方案如下：

24、一种用于自我消纳的太阳能房屋储能方法，包括如下步骤：

25、利用屋顶板存储液体；其中，太阳能房屋包括墙体，所述墙体外覆设有光伏发电玻璃，所述屋顶板设置在所述墙体的顶端，所述屋顶板从下到上依次包括固定连接的基层以及保温水箱，所述保温水箱上铺设有光热板以及光电板；还包括第一循环泵、第二循环泵、蓄电池以及逆变器；所述保温水箱的内部呈空腔结构，所述保温水箱的内腔内固定设置有电热水装置；所述保温水箱上连接有相变储能装置，所述相变储能装置的进液口分别与所述光热板的出液口以及所述电热水装置的出液口接通，所述相变储能装置的出液口与所述保温水箱的内腔接通，所述屋顶板所存储的液体具体存储于所述保温水箱内；所述相变储能装置用于存储通过所述相变储能装置的液体的热能或向通过所述相变储能装置的液体释放热能；

26、利用第一循环泵将所述保温水箱内的液体输送至所述光热板；

27、所述光热板利用光能将输送至所述光热板的液体加热，并将加热后的液体通过所述相变储能装置后返回所述保温水箱内；

28、利用所述光电板以及所述光伏发电玻璃将光能转换成电能；

29、利用逆变器将所述光电板以及所述光伏发电玻璃转换的电能逆变成交流电；所述蓄电池所存储的电能逆变成交流电；

30、利用蓄电池用于存储所述光电板所转换的电能以及电网的低谷电；

31、利用逆变器将所述蓄电池所述存储的电能逆变成交流电，并利用所述交流电为建筑提供电能；

32、利用第二循环泵将所述保温水箱内的液体输送至电热水装置的进液口；

33、让所述电热水装置利用所述逆变器逆变的交流电和/或电网的低谷电将输送至所述电热水装置进液口的液体进行加热，并将加热后的液体通过所述相变储能装置后返回所述保温水箱内。