光伏发电+石墨烯取暖+热水改造的清洁能源系统的制作方法

1.本实用新型涉及供电、供热及供水领域，尤其涉及光伏发电+石墨烯取暖+热水改造的清洁能源系统。


背景技术：

2.节能减排已成为世界绿色低碳发展的大趋势。当前，各国积极调整发展方式、提升生产效率、实现绿色低碳发展已成为世界各国的共识。供暖是指向建筑物供给热量，保持室内一定温度，它是解决我国北方居民冬季供暖的基本生活需求的社会服务。集中供暖是热力集团把市政热力通过管线输送到用户家中，是清洁且有保证的一种供暖方式，该方式价格便宜，且安全性能相对较高。中国北方地区冬季供热以煤为主要燃料，但随着供热技术和设备的发展供热方式的多样化，供热能源结构也出现了一些变化。目前，以气、油、电位为供热能源的供热面积在逐年增加，被越来越多的人所接受，煤、气、油、电等构筑的供热能源结构渐趋合理。
3.目前我国现有城乡建筑面积400多亿平方米，其中95％左右是高耗能建筑，而建筑能耗已占全社会终端能耗的27.5％，其中供热和制冷的能耗约占50％—60％，单位建筑面积供暖能耗相当于相同气候地区发达国家的2—3倍。在能源日趋紧张的今天环境污染和能源安全等问题已成为中国乃至全球共同面临的空前挑战，推进北方地区冬季清洁取暖，关系北方地区广大群众温暖过冬，关系雾霾天能不能减少，是能源生产和消费革命、农村生活方式革命的重要内容。
4.因此，如何解决现有技术中，我国广大北方地区因冬季取暖和生活用水加热造成的物资匮乏以及环境污染的问题，是本领域技术人员亟待解决的。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本实用新型提供光伏发电+石墨烯取暖+热水改造的清洁能源系统，用于上述问题。
6.本实用新型通过以下技术方案实现：
7.光伏发电+石墨烯取暖+热水改造的清洁能源系统，包括石墨烯取暖组件、光伏发电组件和热水组件，所述光伏发电组件分别连接石墨烯取暖组件和热水组件，其中，所述光伏发电组件包括光伏组件、汇流盒和并网逆变器，光伏组件通过连接汇流盒，连接并网逆变器的输入端，所述并网逆变器的输入端还外接电网，并网逆变器的输出端分别连接石墨烯取暖组件和热水组件。
8.进一步的，所述石墨烯取暖组件包括石墨烯取暖器、控制设备和监测设备，所述控制设备分别连接监测设备和石墨烯取暖器。
9.进一步的，所述石墨烯取暖设备至少包括智能远红外取暖器和石墨烯电热膜中的一种或多种。
10.进一步的，所述监测设备为温度传感器。
11.进一步的，所述热水组件为即热式电热水器。
12.进一步的，所述光伏发电组件还包括配电箱，配电箱的输入端连接并网逆变器，配电箱的输出端分别连接石墨烯取暖组件和热水组件。
13.进一步的，所述配电箱的输出端还设置于光伏补贴计量表，所述光伏补贴计量表安装于配电箱与石墨烯取暖组件和热水组件的输出线路上。
14.进一步的，所述光伏发电组件还连接有外部用电设备。
15.本实用新型的有益效果：
16.（1）本实用新型通过石墨烯取暖+热水改造，能够创造一个良好的热舒适环境，提高用户生活质量；
17.（2）本实用新型针对使用人群年龄跨度大、文化程度普遍不高的问题进行设计，取暖类型选择满足控制方便，不同群体均能够快速学会使用；
18.（3）本实用新型有效降低管理和维护成本。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型实施例提出的系统结构图。
具体实施方式
21.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
22.实施例1
23.如图1，本实施例提出光伏发电+石墨烯取暖+热水改造的清洁能源系统，包括石墨烯取暖组件、光伏发电组件和热水组件，所述光伏发电组件分别连接石墨烯取暖组件和热水组件，其中，所述光伏发电组件包括光伏组件、汇流盒和并网逆变器，光伏组件通过连接汇流盒，连接并网逆变器的输入端，所述并网逆变器的输入端还外接电网，并网逆变器的输出端分别连接石墨烯取暖组件和热水组件。
24.进一步的，所述石墨烯取暖组件包括石墨烯取暖设备、控制设备和监测设备，所述控制设备分别连接监测设备和石墨烯取暖器。
25.进一步的，所述石墨烯取暖设备至少包括智能远红外取暖器和石墨烯电热膜中的一种或多种。
26.进一步的，所述监测设备为温度传感器。
27.进一步的，所述热水组件为即热式电热水器。
28.进一步的，所述光伏发电组件还包括配电箱，配电箱的输入端连接并网逆变器，配电箱的输出端分别连接石墨烯取暖组件和热水组件。
29.进一步的，所述配电箱的输出端还设置于光伏补贴计量表，所述光伏补贴计量表
安装于配电箱与石墨烯取暖组件和热水组件的输出线路上。
30.进一步的，所述光伏组件还可替换为光伏子阵，太阳能电池组件等光伏组件。
31.具体的，本实施例的实施原理如下：
32.石墨烯取暖：
33.本实施例的石墨烯取暖器采用远红外石墨烯取暖器，主要采用石墨烯涂层，本涂层是一种由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，涂层厚度为5~15μm，具有微小的减少热阻力，将其喷涂于经过特殊工艺处理后的航空级镁铝合金板表面上，镁铝合金面板内部嵌入特制的电热元件，具有迅速导热特性，瞬间达到发热，远红外辐射的效果，通电后特制的电热元件直接将热能以红外线辐射的传热方式传递给人和物。这种独特的传热方式不会和空气产生对流，所以不会对空气产生污染，并使室内空气保持新鲜。
34.光伏并网采用组串逆变器，光伏组件被连接成为几个相互平行的组串，每个组串都单独连接一台逆变器。各光伏组串之间没有在直流侧进行并接，而是在交流侧与电网并接。每个组串逆变器均具有独立的最大功率跟踪单元，从而减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的现象和部分阴影带来的损耗，增加发电量。
35.具体的，其技术特征为：
36.①
石墨烯涂层以涂层薄5~15μm，其显著特征为热阻较小，在高温下能长期稳定的工作，包括热稳定性在高低温循环 5000 小时（-40~485℃），涂层无异常变化和不改变化学稳定性，具有良好的耐候性，在高温、高潮湿环境下循环5000 小时（85℃+ 85rh%），涂层无异常，具有一定的耐酸、耐碱性，同时在相当宽的波长范围内（0.5-20μm）红外发射率0.92ε、300
°
k 时红外半球发射率为95%，可以激发金属散热器表面的共振效应，显著提高远红外发射效率，加快热量从设备表面的快速散发。
37.②
镁铝合金面板：具有重量轻，密度在2.75~2.80g/立方厘米，强度高，耐腐蚀，高温400 度状态下变形系数小于0.5%，保证产品使用寿命及效果。
38.③
发热部件采用316 无缝精密管为外壁，cr20ni80 发热丝缠绕刚玉骨架al2o3 ≥99 为发热体，四周填充magnesia powder 为绝缘层经机械精加工而成。
39.④
保温层：含锆型硅酸铝纤维卷毡。
40.a、耐高温：最高使用温度可达1300℃
41.b、导热率低0.76(600℃)，隔热性能好，在同等条件下使用，硅酸
42.铝制品比其它保温材料导热率低30%以上。
43.c、重量轻稳定性好。本产品具有柔、轻、富有弹性等特点。
44.d、产品加热后无有毒害气体散发、对人体无害。
45.⑤
电气绝缘性好，有很高的介电常数；可做高频绝缘材料。
46.⑥
产品优势：热损耗低，升温快，通电15s 表面即热、20 分钟表面达到300 度以上，电热转换效率高，不需要建锅炉房、储煤、堆灰等设施，节能节材。
47.光伏发电组件：
48.本实施例的光伏发电组件采用分布式太阳能光伏发电系统，分布式太阳能光伏发电系统以户为单位进行安装，在优先满足自家用电的同时进行余电上网；当分布式太阳能光伏发电系统发电量不能满足用户用电的需求时，用户从市政电网进行取电。
49.本实施例的分布式太阳能光伏发电系统安装容量确保年发电量能够满足远红外
石墨烯取暖设备取暖季的用电量；以平衡取暖用电对农户造成的高额成本。
50.具体的，其技术特征为：
51.①
统一安装到屋顶，由设备厂家进行专业的设计，根据地区太阳高度角实际情况进行朝向设计和安装角度设计，以确保最长有效日照时间和发电效率。
52.②
采用集成化组块式进行并联拼接。
53.③
分布式太阳能光伏发电系统采用“自发自用，余电上网”的模式，用户仅在太阳能光伏发电系统发电量不能满足需求时从电网进行取电。
54.④
太阳能光伏发电上网电价0.26 元/kw
·
h 进行计价。
55.实施例2
56.在实施例1的基础上，本实施例提出光伏发电+石墨烯取暖+热水改造的清洁能源系统，其原理结构与实施例1相同，在此不再赘述。
57.进一步的，所述光伏发电组件还可接入用户为用户提供办公和生活用电，如电视、洗衣机等家庭用电。
58.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。