光伏储能空调系统的选型方法及系统

技术领域

本发明涉及制冷领域，尤其涉及一种光伏储能空调系统的选型方法及系统。

背景技术

目前国际能源形势的十分严峻，缓解能源问题和全球气候变暖的环境问题已刻不容缓。我国建筑能耗约占社会总能耗的30％，而其中又有超过60％被空调系统所消耗。在我国拥有丰富太阳能资源的优势下，发展光伏、储能、空调系统能够有效的降低建筑中空调系统的碳排放，缓解能源紧张问题。

目前设计人员在进行空调系统选型时都是根据一个典型工况点进行计算并根据经验公式系数修正后设计选型，未考虑全年用户侧的负荷变化情况，这样往往会计算精度较低，造成能源浪费的情况。并且现有的空调选型方法都是基于传统的空调，并不完全适用于新型的光伏储能空调系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中光伏储能空调系统选型精度低造成能源浪费的情况的技术问题，本发明提出一种光伏储能空调系统的选型方法及系统。

本发明实施例中，提供了一种光伏储能空调系统的选型方法，其包括：

根据建筑物全年逐时负荷对空调内机进行选型；

根据空调内机的型号对空调外机进行选型；

根据空调外机的机载换流器的参数和光伏组件特性参数对光伏板进行选型；

根据光伏板一天的发电量和建筑物一天电价非谷时段用电量对储能电池进行选型。

本发明实施例中，根据建筑物全年逐时负荷对空调内机进行选型，包括：

根据全年逐时气象参数模拟出建筑物全年逐时显热负荷、潜热负荷，新风显热负荷、潜热负荷；

根据建筑物全年逐时显热负荷、潜热负荷，新风显热负荷、潜热负荷，确定新风焓值，并计算建筑物全年逐时冷负荷；

根据建筑物全年逐时冷负荷选择相应的内机型号。

本发明实施例中，根据空调内机的型号对空调外机进行选型，包括：

根据空调内机型号和用户输入的负载率范围确定空调内机制冷量需求范围：

从光伏直驱变频多联空调机组的外机中选择多种满足空调内机制冷量需求的外机组合。

对每种外机组合进行运行综合能效评价，在所述多种外机组合中选择运行综合能效最高的外机组合。

本发明实施例中，根据空调外机的机载换流器的参数和光伏组件特性参数对光伏板进行选型，包括：

首先，按照如下公式计算出光伏板每串的块数N的范围：

N

其中，V

然后，根据配电功率、机载换流器的功率和可用的光伏铺设面积确定光伏板的最多串数。

本发明实施例中，根据光伏板一天的发电量和建筑物一天电价非谷时段用电量对储能电池进行选型，包括：

计算筑物一天电价非谷时段用电量，得到第一电池最大容量；

根据光伏板一天的发电量和用户设定的储能比例，得到第二电池最大容量；

在所述第一电池最大容量和所述第二电池最大容量中选择较小值，作为储能电池的容量。

本发明实施例中，还提供了一种光伏储能空调系统的选型系统，其包括：

内机选型模块，用于根据建筑物全年逐时负荷对空调内机进行选型；

外机选型模块，用于根据空调内机的型号对空调外机进行选型；

光伏选型模块，用于根据空调外机的机载换流器的参数和光伏组件特性参数对光伏板进行选型；

储能选型模块，用于根据光伏板一天的发电量和建筑物一天电价非谷时段用电量对储能电池进行选型。

本发明实施例中，所述内机选型模块根据建筑物全年逐时负荷对空调内机进行选型的过程包括：

根据全年逐时气象参数模拟出建筑物全年逐时显热负荷、潜热负荷，新风显热负荷、潜热负荷；

根据建筑物全年逐时显热负荷、潜热负荷，新风显热负荷、潜热负荷，确定新风焓值，并计算建筑物全年逐时冷负荷；

根据建筑物全年逐时冷负荷选择相应的内机型号。

本发明实施例中，所述外机选型模块根据空调内机的型号对空调外机进行选型的过程包括：

根据空调内机型号和用户输入的负载率范围确定空调内机制冷量需求范围：

从光伏直驱变频多联空调机组的外机中选择多种满足空调内机制冷量需求的外机组合。

对每种外机组合进行运行综合能效评价，在所述多种外机组合中选择运行综合能效最高的外机组合。

本发明实施例中，所述光伏选型模块根据空调外机的机载换流器的参数和光伏组件特性参数对光伏板进行选型的过程包括：

首先，按照如下公式计算出光伏板每串的块数N的范围：

N

其中，V

然后，根据配电功率、机载换流器的功率和可用的光伏铺设面积确定光伏板的最多串数。

本发明实施例中，所述储能选型模块根据光伏板一天的发电量和建筑物一天电价非谷时段用电量对储能电池进行选型的过程包括：

计算筑物一天电价非谷时段用电量，得到第一电池最大容量；

根据光伏板一天的发电量和用户设定的储能比例，得到第二电池最大容量；

在所述第一电池最大容量和所述第二电池最大容量中选择较小值，作为储能电池的容量。

与现有技术相比较，采用本发明的光伏储能空调系统的选型方法，根据建筑物全年逐时负荷对空调内机进行选型，根据空调内机的型号对空调外机进行选型，根据空调外机的机载换流器的参数和光伏组件特性参数对光伏板进行选型，根据光伏板一天的发电量和建筑物一天电价非谷时段用电量对储能电池进行选型，将光伏、储能、空调系统视为整体，从末端侧的负荷计算开始，一步一步对空调内机、空调外机、光伏组件、储能系统进行设计选型，为光伏储能空调系统的自动化选型提供参考依据，可以实现最佳的能效，达到节能的目的。

附图说明

图1是本发明实施例的光伏储能空调系统的选型方法的流程图。

图2是本发明实施例的空调机组选型的流程图。

图3是本发明实施例的光伏选型的流程图。

图4是本发明实施例的储能选型的流程图。

图5是本发明实施例的光伏储能空调系统的选型系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例中，提供了一种光伏储能空调系统的选型方法，其包括步骤S1-S4。下面分别进行详细说明。

步骤S1：根据建筑物全年逐时负荷对空调内机进行选型。

步骤S2：根据空调内机的型号对空调外机进行选型。

需要说明的是，在本发明实施例中，将光伏空调储能系统分为空调选型和光伏模块选型两个部分。其中，空调机组选型包括室内机选型和室外机选型，光伏模块选型包括光伏板选型和储能电池选型。

如图2所示，空调选型的过程为：先对空调内机进行选型，然后对空调外机进行选型。下面分别进行说明。

空调内机的选型过程如下：

根据全年逐时气象参数模拟出建筑物全年逐时显热负荷、潜热负荷，新风显热负荷、潜热负荷；

根据建筑物全年逐时显热负荷、潜热负荷，新风显热负荷、潜热负荷，确定新风焓值，并计算建筑物全年逐时冷负荷；

根据建筑物全年逐时冷负荷选择相应的内机型号。

空调外机的选型过程如下四步，下面分别进行说明。

第一步：根据空调内机型号和用户输入的负载率范围确定空调内机制冷量需求范围：Q

第二步：从光伏直驱变频多联空调机组的外机中选择多种满足空调内机制冷量需求的外机组合。

具体地，总计的外机组合可以由下式计算：

f(m，n)为从m种基础模块固定选取h台基础模块的选型组合种类，其满足：

f(m，1)m(式3)

例如从5种不同的室外机模块最多选取4台可得125种不同的排列组合。然后在125种不同光伏直驱变频多联空调机组中初筛满足制冷量范围的外机组合。

第三步：对每种外机组合进行运行综合能效评价。

具体地，可以根据用户需求将一年中逐时气象参数按照干球温度划分为若干个时段，对每个时段的实际小时数予以加权系数，加权系数的取值见下式。

其中各个逐时干球温度数据来源于《中国热环境分析专用气象数据集》或者当地气象局实测的气象参数。

将每个温度段的中间温度工况下的能效进行加权求和可得全年的综合能效指数：

COP

其中，COP

COP

第四步：在所述多种外机组合中选择运行综合能效最高的外机组合。

步骤S3：根据空调外机的机载换流器的参数和光伏组件特性参数对光伏板进行选型。

如图3所示，本发明实施例中，根据空调外机的机载换流器的参数和光伏组件特性参数对光伏板进行选型，包括：

首先，按照如下公式计算出光伏板每串的块数N的范围：

N

其中，V

然后，根据配电功率、机载换流器的功率和可用的光伏铺设面积确定光伏板的最多串数。

通过上述过程，可以得到光伏板有a中选型方式。需要说明的是，光伏组件特性参数可以从光伏组件数据库中得到。

步骤S4：根据光伏板一天的发电量和建筑物一天电价非谷时段用电量对储能电池进行选型。

如图4所示，本发明实施例中，根据光伏板一天的发电量和建筑物一天电价非谷时段用电量对储能电池进行选型，包括：

计算筑物一天电价非谷时段用电量，得到第一电池最大容量W1；

根据光伏板一天的发电量和用户设定的储能比例，得到第二电池最大容量W2；

在所述第一电池最大容量W1和所述第二电池最大容量W2中选择较小值，作为储能电池的容量。

需要说明的是，目前我国大部分省市一般实行分时、分阶梯的电价政策，即峰谷平电价政策，在用电高峰时段，电价最高，在用电低谷时段，电价最低，其余时段为平电价时段。储能电池主要用于存储光伏发电量大于用电量时段的富余电能和日常用电的削峰填谷，即尽量在高电价时段和平电价时段，采用储能电池和光伏供电，从而节省电费。原则上储能电池最大容量不超过一天的非谷时用电量，即储能电池的最大容量。另外，储能电池的最大容量也不能超过用户设定的储能比例与一天的光伏发电量的乘积。单个电池块数量可以根据储能电池的最大容量除以单块电池的容量，电池可选用块数为0～b-1，总计b种选型方式。

需要说明的是，经过上述步骤后，空调的内机和外机选型已经确定，光伏板有a种选型方式，每种光伏板对应的储能电池有b种选型方式，因此，光伏板和储能电池一共有a×b种不同的选型组合，可以根据用户侧需求(经济需求和环保需求)对初筛的选型结果对光伏板和储能电池进行进一步的筛选，得到最终的选型结果。

如图5所示，本发明实施例中，还提供了一种光伏储能空调系统的选型系统，其包括内机选型模块1、外机选型模块2、光伏选型模块3和储能选型模块4。下面分别进行说明。

所述内机选型模块1，用于根据建筑物全年逐时负荷对空调内机进行选型。

本发明实施例中，所述内机选型模块1根据建筑物全年逐时负荷对空调内机进行选型的过程包括：

根据全年逐时气象参数模拟出建筑物全年逐时显热负荷、潜热负荷，新风显热负荷、潜热负荷；

根据建筑物全年逐时显热负荷、潜热负荷，新风显热负荷、潜热负荷，确定新风焓值，并计算建筑物全年逐时冷负荷；

根据建筑物全年逐时冷负荷选择相应的内机型号。

所述外机选型模块2，用于根据空调内机的型号对空调外机进行选型。

本发明实施例中，所述外机选型模块2根据空调内机的型号对空调外机进行选型的过程包括：

根据空调内机型号和用户输入的负载率范围确定空调内机制冷量需求范围：

从光伏直驱变频多联空调机组的外机中选择多种满足空调内机制冷量需求的外机组合。

对每种外机组合进行运行综合能效评价，在所述多种外机组合中选择运行综合能效最高的外机组合。

所述光伏选型模块3，用于根据空调外机的机载换流器的参数和光伏组件特性参数对光伏板进行选型。

本发明实施例中，所述光伏选型模块3根据空调外机的机载换流器的参数和光伏组件特性参数对光伏板进行选型的过程包括：

首先，按照如下公式计算出光伏板每串的块数N的范围：

N

其中，V

然后，根据配电功率、机载换流器的功率和可用的光伏铺设面积确定光伏板的最多串数。

所述储能选型模块4，用于根据光伏板一天的发电量和建筑物一天电价非谷时段用电量对储能电池进行选型。

本发明实施例中，所述储能选型模块4根据光伏板一天的发电量和建筑物一天电价非谷时段用电量对储能电池进行选型的过程包括：

计算筑物一天电价非谷时段用电量，得到第一电池最大容量；

根据光伏板一天的发电量和用户设定的储能比例，得到第二电池最大容量；

在所述第一电池最大容量和所述第二电池最大容量中选择较小值，作为储能电池的容量。

综上所述，采用本发明的光伏储能空调系统的选型方法，根据建筑物全年逐时负荷对空调内机进行选型，根据空调内机的型号对空调外机进行选型，根据空调外机的机载换流器的参数和光伏组件特性参数对光伏板进行选型，根据光伏板一天的发电量和建筑物一天电价非谷时段用电量对储能电池进行选型，将光伏、储能、空调系统视为整体，从末端侧的负荷计算开始，一步一步对空调内机、空调外机、光伏组件、储能系统进行设计选型，为光伏储能空调系统的自动化选型提供参考依据，可以实现最佳的能效，达到节能的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。