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一种多能互补综合 能量管理系统

阅读：483发布：2024-02-29

专利汇可以提供一种多能互补综合能量管理系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种多能互补综合能量管理系统，属于环保节能能源利用技术领域，其包括集能模块、储能模块、制冷模块和供电模块四部分，从根源上分析了夏天时电网失稳并断电的根本原因是空调负载过高，利用夏天太阳能所产生的热能产生压力能进而起到压缩机的作用起到制冷的效果，所产生的光能通过半导体光电效应产生电能进而产生机械能后产生压力能形成自供能的制冷系统。本发明的多能互补综合能量管理系统解决了空调用电问题，可利用太阳能就地取电就可以解决负荷高峰，本发明拓展了新能源技术应用，为新能源应用推广提供了新模式。，下面是一种多能互补综合能量管理系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种多能互补综合能量管理系统，包括集能模块、储能模块、制冷模块和供电模块四部分，其特征在于，所述集能模块包括：反光镜矩阵(1)、聚光聚热器(2)、膨胀腔室入口(3)、绝热外壁(4)、内壁(5)、膨胀腔室(6)、活塞板(7)、压缩腔室(8)、电机(9)、取电导线(10)、连杆(11)、电网(36)及逆变器(37)；其中，所述反光镜矩阵(1)包含多面反光镜，位于室外可接收到阳光处，所述多面反光镜的倾斜角度两两不同，将太阳光反射聚焦到聚光聚热器(2)上，所述聚光聚热器(2)位于膨胀腔室(6)顶部的入口处，倾斜放置以保证反射光无阻碍射入，所述膨胀腔室入口(3)由导热性能优，透光性能好的密封材料所密封；所述膨胀腔室(6)的垂直外壁(4)为绝热外壁；所述膨胀腔室(6)和压缩腔室(8)由活塞板(7)间隔开，所述膨胀腔室(6)和压缩腔室(8)压强相等，当聚光聚热器(2)通过膨胀腔室(6)顶部入口对膨胀腔室(6)内的气体进行加热时，所述膨胀腔室(6)的压强增大，活塞板(7)向压缩腔室(8)运动，压缩压缩腔室内(8)的气体。
2.根据权利要求1所述的多能互补综合能量管理系统，进一步地，所述储能模块包括压力调节阀(14)、副入口阀(15)、压缩气储能仓(16)、气仓出口阀一(17)、气仓出口阀二(18)、膨胀腔入口阀(19)和冷却器(20)；所述压力调节阀(14)位于压缩腔室(8)底部开口，当压缩腔室(8)的气体压力过大时，调节所述调节阀(14)变大开度，气体通过所述压力调节阀(14)通入压缩气储能仓(16)，在压缩气储能仓(16)设置冷却器(20)将气体热能提前转化为压力能，从制冷模块的毛细管(26)分出支路连接到冷却器(20)，所述冷却器(20)的废气出口通过副入口阀(15)与压缩腔室(8)相连接。
3.根据权利要求2所述的多能互补综合能量管理系统，进一步地，在压缩气储能仓(16)设置有气仓出口阀一(17)和气仓出口阀二(18)，其中所述气仓出口阀二(18)通过管道与膨胀腔室(6)底部的膨胀腔入口阀(19)相连。
4.根据权利要求1所述的多能互补综合能量管理系统，进一步地，所述制冷模块包括高温高压液体管道(21)、高温高压液体(22)、中温中压液体(23)、冷凝器(24)、中温中压液体管道(25)、毛细管(26)、蒸发器(27)、低温低压气体(28)、高温低压气体(29)、高温低压气体管道(30)、入口阀门(12)和出口阀门(13)。
5.根据权利要求4所述的多能互补综合能量管理系统，进一步地，所述压缩腔室(8)的侧壁上端和下端分别设置有入口阀门(12)和出口阀门(13)，压缩腔室(8)通过出口阀门(13)与高温高压液体管道(21)相连，通过压缩腔室(8)加压的高温高压气体通过出口阀门(13)进入高温高压液体管道(21)，由于管道截面空间突然缩小，所述高温高压气体将变为高温高压液体(22)，高温高压液体管道(21)与冷凝器(24)相连，高温高压液体(22)通入冷凝器(24)，冷凝器(24)通过向外散热的方式对高温高压液体(22)进行降温处理，高温高压液体(22)由于冷凝器(24)带走热量而变为中温中压液体(23)，冷凝器(24)出口端与中温中压液体管道(25)相连，中温中压液体管道(25)的另一端与毛细管(26)相连，毛细管(26)另一端与蒸发器(27)相连，所述中温中压液体(23)通过中温中压液体管道(25)通过毛细管(26)进入蒸发器(27)，由于中温中压液体(23)从小空间进入大空间瞬间汽化吸热而带走大量热量变为低温低压气体(28)，通过蒸发器(27)对外吸热起到降低外接温度的作用，所述低温低压气体(28)由于吸收了外接的热量变为高温低压气体(29)，蒸发器(27)通过高温低压气体管道(30)与入口阀门(12)相连接，高温低压气体(29)通过入口阀门(12)重新进入压缩腔室(8)，完成一次制冷循环。
6.根据权利要求1所述的多能互补综合能量管理系统，进一步地，所述供电模块包括集热室(31)、涡轮机(32)、发电机(33)、送电导线(34)、用电设备(35)和电网(36)。

说明书全文

一种多能互补综合能量管理系统

技术领域

[0001] 本发明公开的一种多能互补综合能量管理系统，属于环保节能能源利用技术领域。

背景技术

[0002] 目前，由于气候变暖导致夏天用户的用电高峰，这将导致电网频率失稳，严重者将导致区域大面积停电。针对此类情况，电网推出了峰谷电价的政策，并通过引入储能装置或储能方法进行削峰填谷的方式减小电网压力。该储能装置可装于网端，也可以装于负荷端(即用户端)，同样可以装于电源端。但现有技术也存在一些问题，例如由于储能容量有限，跟电网的数量级不相匹配，不能解决根本性问题。目前也有通过引入光伏、水电、风电等新能源电源或者将储能与其结合来削弱负荷高峰对电网的影响，但是由于其波动性和不确定性以及并网的难度，这些因素都将在引入新能源的同时增加电网的不稳定性。

[0003] 因此，从网端和源端引入新能源不仅增加了网端和源端的控制难度，增加系统维度和复杂度，而且由于最后引入的新能源电源与电网的数量级不在同一级别，并不能完全解决负荷高峰带给电网的影响。因此，将新能源引入负荷端(即用户端)可以较好地解决这些问题。

[0004] 通过国家专利局网站经过初步检索发现的现有技术有：

[0005] 专利号CN104952001A的专利申请公开了一种对包括空调负荷的可控负荷进行用电优化调度的方法将用电设备分为可控负荷和固定负荷，可控负荷包括可调功率的空调负荷，以及可转移负荷；对空调负荷建立空调运行优化目标模型，对可转移负荷建立可转移负荷优化目标模型；对空调运行优化目标模型采用非支配排序遗传算法进行优化；对可转移负荷优化目标模型采用自适应遗传算法进行寻优，以最小化能源花费和室内最适温度为目标建立函数。该发明仅从调用可转移负荷来达到花费的最小化，但是可转移负荷的总负荷量较小，所能够节省的花费有限，并且不能够削弱负荷峰谷，不能减小电网压力。

[0006] 专利号CN201810069900.X的专利申请公开了一种家庭能量管理方法包含光伏阵列、蓄电池、逆变器、家庭负荷、家庭网关、Web服务器以及Web浏览器，所述光伏阵列与蓄电池均通过逆变器分别接入到家庭负荷、电网；家庭负荷包含智能插座与电器，智能插座分别连接到电器、逆变器、家庭网关；家庭网关、Web服务器、Web浏览器依次相连。以同时考虑经济性和舒适度为综合评价指标建立目标函数，以储能剩余电量为约束确定最终的负荷用电量。该发明虽然将光伏和储能纳入能量管理系统，但却没有考虑到能量转换过程中的效率问题，均是采用电能作为媒介，各设备进行能量的交换和互补，其中的能量损耗不言而喻。

[0007] 以上皆是对光储的结构进行结合和优化改进，只是对光储结合的方法做出优化改进，且此处的储能大多采用电化学储能(锂电池、铅蓄电池等)。光伏-电转化效率不高且当光伏-电再转化为其他用电设备所需的能量其效率将进一步降低，而当没有那么多用电设备时，电能将进一步转化为储能的化学能，多了一步能量转化后其效率进一步降低。

[0008] 结合以上分析，若能改变用电设备的结构，将光伏和储能结合，减少能量转化步骤将有效解决太阳能利用率的问题。又已知空调是造成夏天用电高峰的主要原因，若解决空调设备的用电问题将有效解决用电高峰问题。

发明内容

[0009] 为解决上述技术问题，本发明所提出的多能互补综合能量管理系统包括集能模块、储能模块、制冷模块和供电模块四部分。具体来说，本发明采用以下技术方案：

[0010] 本发明的多能互补综合能量管理系统包括集能模块、储能模块、制冷模块和供电模块四部分。其特征在于，所述集能模块包括：反光镜矩阵1、聚光聚热器2、膨胀腔室入口3、绝热外壁4、内壁5、膨胀腔室6、活塞板7、压缩腔室8、电机9、取电导线10、连杆11、电网36及逆变器37。其中，所述反光镜矩阵1包含多面反光镜，位于室外可接收到阳光处，所述多面反光镜的倾斜角度两两不同，将太阳光反射聚焦到聚光聚热器2上，所述聚光聚热器2位于膨胀腔室6顶部的入口处，倾斜放置以保证反射光无阻碍射入，所述膨胀腔室入口3由导热性能优，透光性能好的密封材料所密封；所述膨胀腔室6的垂直外壁4为绝热外壁；所述膨胀腔室6和压缩腔室8由活塞板7间隔开，所述膨胀腔室6和压缩腔室8压强相等，当聚光聚热器2通过膨胀腔室6顶部入口对膨胀腔室6内的气体进行加热时，所述膨胀腔室6的压强增大，活塞板7向压缩腔室8运动，压缩压缩腔室内8的气体。

[0011] 进一步地，所述储能模块包括压力调节阀14、副入口阀15、压缩气储能仓16、气仓出口阀一17、气仓出口阀二18、膨胀腔入口阀19和冷却器20。所述压力调节阀14位于压缩腔室8底部开口，其阀片的角度即为调节阀开度，当压缩腔室8的气体压力过大时，调节所述调节阀14变大开度，气体通过所述压力调节阀14通入压缩气储能仓16，在压缩气储能仓16设置冷却器20将气体热能提前转化为压力能，从制冷模块的毛细管26分出支路连接到冷却器20，所述冷却器20的废气出口通过副入口阀15与压缩腔室8相连接。

[0012] 进一步地，在压缩气储能仓16设置有气仓出口阀一17和气仓出口阀二18，其中所述气仓出口阀二18通过管道与膨胀腔室6底部的膨胀腔入口阀19相连。当压缩气储能仓16压力过大时可以打开气仓出口阀一17，通过调节阀片角度调节气仓出口阀一17的开度。当压缩腔室8的气体压力过小时可以打开气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19，通过调节阀片角度调节气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19的开度，将压缩气储能仓16所储存的气体压力输送至膨胀腔室6。

[0013] 进一步地，所述制冷模块包括高温高压液体管道21、高温高压液体22、中温中压液体23、冷凝器24、中温中压液体管道25、毛细管26、蒸发器27、低温低压气体28、高温低压气体29、高温低压气体管道30、入口阀门12和出口阀门13。

[0014] 进一步地，所述压缩腔室8的侧壁上端和下端分别设置有入口阀门12和出口阀门13，压缩腔室8通过出口阀门13与高温高压液体管道21相连，通过压缩腔室8加压的高温高压气体通过出口阀门13进入高温高压液体管道21，由于管道截面空间突然缩小，所述高温高压气体将变为高温高压液体22，高温高压液体管道21与冷凝器24相连，高温高压液体22通入冷凝器24，冷凝器24通过向外散热的方式对高温高压液体22进行降温处理，高温高压液体22由于冷凝器24带走热量而变为中温中压液体23，冷凝器24出口端与中温中压液体管道25相连，中温中压液体管道25的另一端与毛细管26相连，毛细管26另一端与蒸发器27相连，所述中温中压液体23通过中温中压液体管道25通过毛细管26进入蒸发器27，由于中温中压液体23从小空间进入大空间瞬间汽化吸热而带走大量热量变为低温低压气体28，通过蒸发器27对外吸热起到降低外接温度的作用，所述低温低压气体28由于吸收了外接的热量变为高温低压气体29，蒸发器27通过高温低压气体管道30与入口阀门12相连接，高温低压气体29通过入口阀门12重新进入压缩腔室8，完成一次制冷循环。

[0015] 进一步地，所述供电模块包括集热室31、涡轮机32、发电机33、送电导线34、其他用电设备35和电网36。

[0016] 采用上述技术方案后，取得如下有益效果：

[0017] 一、从根源上分析了夏天时电网失稳并断电的根本原因是空调负载过高，利用夏天太阳能所产生的热能产生压力能进而起到压缩机的作用起到制冷的效果，所产生的光能通过半导体光电效应产生电能进而产生机械能后产生压力能形成自供能的制冷系统。具体体现在夏天其实是因为太阳能的热作用使温度提高所以需要降温，本发明运用膨胀腔室、活塞板、压缩腔室将太阳能中的热能转化为压力能取代了原本空调中压缩机的位置，并通过太阳能中的光能取电加强压缩作用，充分利用了太阳能将太阳能所产生的热能降低。

[0018] 二、自供能的制冷系统就地消纳了建筑中制冷系统所带给电网的负荷高峰与低谷，变相地起到了削峰填谷的作用。由于夏天的白天或夜间的负荷高峰就是因为空调用电所造成的，解决了空调用电问题，可利用太阳能就地取电就可以解决负荷高峰。

[0019] 三、拓展了太阳能新能源技术应用，为新能源应用推广模式提供了新模式。附图说明

[0020] 附图1为本发明公开的一种多能互补能源系统实施例1；

[0021] 附图2为本发明公开的一种附加制热效果的系统实施例2的制热图；

[0022] 附图3为本发明公开的一种附加制热效果的系统实施例2的停止图；

[0023] 附图4为本发明公开的一种附加制热效果的系统实施例2的制冷图。

[0024] 附图标记如下：

[0025] 1-反光镜矩阵；2-聚光聚热器；3-膨胀腔室入口；4-绝热外壁；5-内壁；6-膨胀腔室；7-活塞板；8-压缩腔室；9-电机；10-取电导线；11-连杆；12-入口阀门；13-出口阀门；14-压力调节阀；15-副入口阀；16-压缩气储能仓；17-气仓出口阀一；18-气仓出口阀二；19-膨胀腔入口阀；20-冷却器；21-高温高压液体管道；22-高温高压液体；23-中温中压液体；24-冷凝器；25-中温中压液体管道；26-毛细管；27-蒸发器；28-低温低压气体；29-高温低压气体；30-高温低压气体管道；31-集热室；32-涡轮机；33-发电机；34-送电导线；35-其他用电设备；36-电网；37-逆变器；51-截止阀；52-换向器；53-止回阀；54-副毛细管；55-主毛细管。

具体实施方式

[0026] 如图1所示，本发明的多能互补综合能量管理系统包括集能模块、储能模块、制冷模块和供电模块四部分。

[0027] 所述集能模块包括：反光镜矩阵1、聚光聚热器2、膨胀腔室入口3、绝热外壁4、内壁5、膨胀腔室6、活塞板7、压缩腔室8、电机9、取电导线10、连杆11、电网36及逆变器37。其中，所述反光镜矩阵1包含多面反光镜，位于室外可接收到阳光处，所述多面反光镜的倾斜角度两两不同，将太阳光反射聚焦到聚光聚热器2上，所述聚光聚热器2位于膨胀腔室6顶部的入口处，倾斜放置以保证反射光无阻碍射入，所述膨胀腔室入口3由导热性能优，透光性能好的密封材料所密封，密封材料优选为玻璃；所述膨胀腔室6的垂直外壁4为绝热外壁，其上设有绝热材料；所述膨胀腔室6和压缩腔室8由活塞板7间隔开，并处于同一个腔室中(见图2)，所述膨胀腔室6和压缩腔室8压强相等，当聚光聚热器2通过膨胀腔室6顶部入口对膨胀腔室
6内的气体进行加热时，所述膨胀腔室6的压强增大，活塞板7向压缩腔室8运动，压缩压缩腔室内8的气体。

[0028] 进一步地，在内壁5和活塞板7与膨胀腔室6接触的壁面上设置有太阳能光伏板，通过取电导线10与逆变器37相连，逆变器37将直流电转变为交流电对电机9供电，电机9通过连杆11推动活塞板7向压缩腔室8运动进一步压缩气体。电网36与逆变器37交流输出端相连，电网36通过给电机9供电加强其活塞板7的运动。

[0029] 所述储能模块包括压力调节阀14、副入口阀15、压缩气储能仓16、气仓出口阀一17、气仓出口阀二18、膨胀腔入口阀19和冷却器20。所述压力调节阀14位于压缩腔室8底部开口，其阀片的角度即为调节阀开度，当压缩腔室8的气体压力过大时，调节所述调节阀14变大开度，气体通过所述压力调节阀14通入压缩气储能仓16，为了提高压缩气储能的效率，在压缩气储能仓16设置冷却器20将气体热能提前转化为压力能(由于热能不转化就会散失)，因此从制冷模块的毛细管26分出支路连接到冷却器20，所述冷却器20的废气出口通过副入口阀15与压缩腔室8相连接。

[0030] 进一步地，在压缩气储能仓16设置有气仓出口阀一17和气仓出口阀二18，其中所述气仓出口阀二18通过管道与膨胀腔室6底部的膨胀腔入口阀19相连。当压缩气储能仓16压力过大时可以打开气仓出口阀一17，通过调节阀片角度调节气仓出口阀一17的开度。当压缩腔室8的气体压力过小时可以打开气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19，通过调节阀片角度调节气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19的开度，将压缩气储能仓16所储存的气体压力输送至膨胀腔室6。

[0031] 其中，所有阀装置都配置有内置电机调节阀片角度。

[0032] 其中膨胀腔室6、压缩腔室8、压缩气储能仓16的气体介质相同。

[0033] 所述制冷模块包括高温高压液体管道21、高温高压液体22、中温中压液体23、冷凝器24、中温中压液体管道25、毛细管26、蒸发器27、低温低压气体28、高温低压气体29、高温低压气体管道30、入口阀门12和出口阀门13。

[0034] 所述压缩腔室8的侧壁上端和下端分别设置有入口阀门12和出口阀门13，压缩腔室8通过出口阀门13与高温高压液体管道21相连，通过压缩腔室8加压的高温高压气体通过出口阀门13进入高温高压液体管道21，由于管道截面空间突然缩小，所述高温高压气体将变为高温高压液体22，高温高压液体管道21与冷凝器24相连，高温高压液体22通入冷凝器24，冷凝器24通过向外散热的方式对高温高压液体22进行降温处理，高温高压液体22由于冷凝器24带走热量而变为中温中压液体23，冷凝器24出口端与中温中压液体管道25相连，中温中压液体管道25的另一端与毛细管26相连，毛细管26另一端与蒸发器27相连，所述中温中压液体23通过中温中压液体管道25通过毛细管26进入蒸发器27，由于中温中压液体23从小空间进入大空间瞬间汽化吸热而带走大量热量变为低温低压气体28，通过蒸发器27对外吸热起到降低外接温度的作用，所述低温低压气体28由于吸收了外接的热量变为高温低压气体29，蒸发器27通过高温低压气体管道30与入口阀门12相连接，高温低压气体29通过入口阀门12重新进入压缩腔室8，完成一次制冷循环。

[0035] 所述供电模块包括集热室31、涡轮机32、发电机33、送电导线34、其他用电设备35和电网36。

[0036] 所述压缩气储能仓16的气仓出口阀一17与集热室31相连，所述集热室31为聚光聚热装置，具体为上部设置有凸透镜的气体腔室，被加热后的压缩气体通过集热室31进入涡轮机32做功，涡轮机32与发电机33以同轴连接的方式连接，发电机33通过送电导线34向室内其他用电设备35供电，同时其他用电设备35的输入端接有电网36，在压缩气体储能仓16压力不超过设定值时为其他用电设备35供电。

[0037] 本发明的多能互补综合能量管理系统在应用过程中的控制方法分为以下几种情况：

[0038] 情况一

[0039] 当白天太阳能的能量密度较高且当时需要启动室内的制冷系统对内制冷时，若当白天所收集的太阳能刚好可以提供白天室内制冷所需的能量时，太阳能只提供制冷模块所需的能源：压力调节阀14、副入口阀15、气仓出口阀一17、气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19均处于关闭状态；出口阀门13和入口阀门12处于开启状态。此时，由聚光聚热器2通过膨胀腔室6顶部入口对膨胀腔室6内的气体进行加热，所述膨胀腔室6的压强由于加热作用而增大，推动活塞板7向压缩腔室8运动，压缩腔室内8的气体被压缩后通过出口阀门13进入高温高压液体管道，由于管道截面空间突然缩小，所述高温高压气体将变为高温高压液体22，高温高压液体22通入冷凝器24，冷凝器24通过向外散热的方式对高温高压液体22进行降温处理，高温高压液体22由于冷凝器24带走热量而变为中温中压液体23，所述中温中压液体
23通过中温中压液体管道25进入毛细管26，通过毛细管26进入蒸发器27，由于中温中压液体23从小空间进入大空间瞬间汽化吸热而带走大量热量变为低温低压气体28，通过蒸发器
27对外吸热起到降低外接温度的作用，所述低温低压气体28由于吸收了外接的热量变为高温低压气体29，高温低压气体29通过入口阀门12重新进入压缩腔室8，完成一次对室内的制冷作用。

[0040] 晚上若需要启动室内的制冷系统对内制冷时，则启动电网36输入电机9，电机9控制连杆11推进活塞板7向压缩腔室8运动作为制冷模块的动力源；其他用电设备35均由电网36提供能源，发电机33和涡轮机32以及集热室31均不工作。

[0041] 若白天所收集的太阳能除去白天提供室内制冷所需的能量以外还有剩余时，打开压力调节阀14，根据压缩腔室中的实时压力确定压力调节阀14的开度，将压缩空气存入压缩气储能仓16里。为了提高压缩气储能的效率，打开副入口阀15，冷却器20从制冷模块的毛细管引入中温中压液体23，中温中压液体23在进入冷却器20后从小空间进入大空间瞬间汽化吸热而带走大量热量变为低温低压气体28，通过冷却器20在压缩气储能仓16入口对进入压缩气储能仓16的气体接触吸热将气体热能提前转化为压力能，所述低温低压气体28由于吸收了热量变为高温低压气体29，由副入口阀15流入压缩腔室8。

[0042] 储能仓内的压缩空气即为所述太阳能除去白天提供室内制冷所需的能量以外的剩余量，按照剩余量的多少分为以下三种情况进行控制：

[0043] 系统可根据历史夜晚制冷模块所需的能量估计夜晚的制冷用气量。

[0044] 系统可根据实时获取的太阳能能量估计到太阳落山可以获取的剩余量。

[0045] (1)当剩余量大于夜晚的制冷用气量

[0046] 为了保持压缩气储能仓16内气体压力的稳定并且不超过额定压力，白天储能的同时打开气仓出口阀一17，设置气仓出口阀一17开度使流入集热室31的压缩气体总流量满足剩余量减去制冷用气量的值。进入集热室31的压缩气被加热后进入涡轮机32做功，涡轮机32带动发电机33运转，发电机33通过送电导线34向室内其他用电设备35供电。当压缩气储能仓16内的压缩气体量等于夜晚的制冷用气量时，关闭气仓出口阀一17，停止对外供电。

[0047] 当夜晚需打开制冷模块对室内制冷时，先后打开气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19，在压缩气储能仓16内的压缩气体通过所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19进入膨胀腔室6并推动活塞板7向压缩腔室8运动，压缩腔室8中的气体被压缩完成制冷循环。所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19的开度由室内室外的温差以及室内所设置的目标制冷温度所决定。在室内决定关闭制冷模块时，所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19关闭。

[0048] (2)当剩余量等于夜晚的制冷用气量

[0049] 当夜晚需打开制冷模块对室内制冷时，先后打开气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19，在压缩气储能仓16内的压缩气体通过所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19进入膨胀腔室6并推动活塞板7向压缩腔室8运动，压缩腔室8中的气体被压缩完成制冷循环。所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19的开度由室内室外的温差以及室内所设置的目标制冷温度所决定。在室内决定关闭制冷模块时，所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19关闭。

[0050] (3)当剩余量小于夜晚的制冷用气量

[0051] 当夜晚需打开制冷模块对室内制冷时，先后打开气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19，在压缩气储能仓16内的压缩气体通过所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19进入膨胀腔室6并推动活塞板7向压缩腔室8运动，压缩腔室8中的气体被压缩完成制冷循环。所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19的开度由室内室外的温差以及室内所设置的目标制冷温度所决定。在室内决定关闭制冷模块时，所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19关闭。在室内没有决定关闭制冷模块而压缩气储能仓16内的压缩气体用尽后，所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19关闭，启动电网36输入电机9，电机9控制连杆11推进活塞板7向压缩腔室8运动作为制冷模块的动力源。

[0052] 情况二

[0053] 当白天太阳能的能量密度较高且当时不需要启动室内的制冷系统对内制冷时，气仓出口阀一17、气仓出口阀二18、膨胀腔入口阀19、出口阀门13和入口阀门12处于关闭状态，压力调节阀14和副入口阀15均处于开启状态。由聚光聚热器2通过膨胀腔室6顶部入口对膨胀腔室6内的气体进行加热，所述膨胀腔室6的压强由于加热作用而增大，推动活塞板7向压缩腔室8运动，压缩腔室内8的气体被压缩后通过压力调节阀14将压缩空气存入压缩气储能仓16里。为了提高压缩气储能的效率，打开副入口阀15，冷却器20从制冷模块的毛细管引入中温中压液体23，中温中压液体23在进入冷却器20后从小空间进入大空间瞬间汽化吸热而带走大量热量变为低温低压气体28，通过冷却器20在压缩气储能仓16入口对进入压缩气储能仓16的气体接触吸热将气体热能提前转化为压力能，所述低温低压气体28由于吸收了热量变为高温低压气体29，由副入口阀15流入压缩腔室8。储气后的用途可以分为以下三种控制方式：

[0054] (1)当压缩气储能仓16储气量大于夜晚的制冷用气量

[0055] 为了保持压缩气储能仓16内气体压力的稳定并且不超过额定压力，白天储能的同时打开气仓出口阀一17，设置气仓出口阀一17开度使流入集热室31的压缩气体总流量满足剩余量减去制冷用气量的值。进入集热室31的压缩气被加热后进入涡轮机32做功，涡轮机32带动发电机33运转，发电机33通过送电导线34向室内其他用电设备35供电。当压缩气储能仓16内的压缩气体量等于夜晚的制冷用气量时，关闭气仓出口阀一17，停止对外供电。

[0056] 当夜晚需打开制冷模块对室内制冷时，先后打开气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19，在压缩气储能仓16内的压缩气体通过所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19进入膨胀腔室6并推动活塞板7向压缩腔室8运动，压缩腔室8中的气体被压缩完成制冷循环。所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19的开度由室内室外的温差以及室内所设置的目标制冷温度所决定。在室内决定关闭制冷模块时，所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19关闭。

[0057] (2)当压缩气储能仓16储气量等于夜晚的制冷用气量

[0058] 当夜晚需打开制冷模块对室内制冷时，先后打开气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19，在压缩气储能仓16内的压缩气体通过所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19进入膨胀腔室6并推动活塞板7向压缩腔室8运动，压缩腔室8中的气体被压缩完成制冷循环。所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19的开度由室内室外的温差以及室内所设置的目标制冷温度所决定。在室内决定关闭制冷模块时，所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19关闭。

[0059] (3)当压缩气储能仓16储气量小于夜晚的制冷用气量

[0060] 当夜晚需打开制冷模块对室内制冷时，先后打开气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19，在压缩气储能仓16内的压缩气体通过所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19进入膨胀腔室6并推动活塞板7向压缩腔室8运动，压缩腔室8中的气体被压缩完成制冷循环。所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19的开度由室内室外的温差以及室内所设置的目标制冷温度所决定。在室内决定关闭制冷模块时，所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19关闭。在室内没有决定关闭制冷模块而压缩气储能仓16内的压缩气体用尽后，所述气仓出口阀二18和膨胀腔入口阀19关闭，启动电网36输入电机9，电机9控制连杆11推进活塞板7向压缩腔室8运动作为制冷模块的动力源。当当天太阳能的能量密度较低仍旧需要对室内制冷时，电网
36通过给电机供电加强其活塞板7的运动。当压缩腔室8内的高温气体被压缩后通过出口阀门13变为高温高压的液体，液体通过高温高压液体管道进入冷凝器24变为中温中压液体，通过中温中压液体管道抵达毛细管26，通过毛细管26进入蒸发器27，空间突然增大，压力减小，液态介质瞬间汽化，吸收大量的热量，蒸发器变冷降温，气体吸热后变为高温气体进入高温低压气体管道30，通过入口阀门12进入压缩腔室8，完成一次完整的制冷循环。

[0061] 情况三

[0062] 当当天太阳能的能量密度较高时，已足够利用制冷循环将室内温度控制在理想的或所设定的温度时，剩余的气体压缩能将通过压力调节阀14调节阀门开度进入压缩气储能仓16，系统根据夜间用能情况，调节气仓出口阀1的开度在白天(即收集太阳能的同时)对其他用电设备供电，通过涡轮机32将压缩空气能转化为机械能，并通过发电机33经送电导线34对其他用电设备35进行供电。当太阳能的能量密度较低时，由电网36对其他用电设备35进行供电。

[0063] 为提高供电效率，已知在压缩气储能仓16入口增加冷却器，以回收压缩热，在涡轮机32的入口增加回热器，以提高进气温度，可以提高整体储能容量以及效率。因为可以将储存后最终会散失的热能转化为压力能。所以，进一步地，在压缩气储能仓16通过从毛细管26引出地支路设置了蒸发器20并与压缩腔室8相连，实现了压缩气储能仓16入口降温。

[0064] 进一步地，在压缩气储能仓16和涡轮机32中间设置了集热室31。

[0065] 由于有时夜间也需要制冷，通过电网36驱动电机9进行制冷操作，当然在储能足够的情况下可通过调节气仓出口阀2和膨胀腔入口阀19的阀门开度提供制冷循环。

[0066] 进一步地，通过阀门开度调节制冷效果，即室内温度。

[0067] 进一步地，若要在冬天有制热效果，其系统实施例如图2、3、4所示，通过截止阀51、换向器52、止回阀53、副毛细管54即可控制达到制冷和炙热或者暂停。

[0068] 如图2、图3、图4所示，分别是制冷模块附加上制热功能的制热、停止、制冷的工作原理图。

[0069] 如图2所示，膨胀腔室6的压强由于加热作用而增大，推动活塞板7向压缩腔室8运动，压缩腔室内8的气体被压缩后通过出口阀门13进入管道后进入换向器52，由于此时换向器52将连接出口阀门13的管道出口与连接蒸发器27的管道入口相连接，将连接入口阀门12的管道入口与连接冷凝器24的管道出口相连接，所以由出口阀门13流出的高温高压液体将被送入室内的蒸发器27，此时蒸发器27的功效与上述系统制冷时冷凝器的功效相同，蒸发器27通过向外散热的方式对高温高压液体进行降温处理，高温高压液体由于蒸发器27带走热量而变为中温中压液体流出蒸发器27，由于止回阀53，所述中温中压液体通过管道进入副毛细管54，通过主毛细管55进入室外的冷凝器24，由于中温中压液体从小空间进入大空间瞬间汽化吸热而带走大量热量变为低温低压气体，由于温度过低通过冷凝器24对外吸热，所述低温低压气体由于吸收了外接的热量变为高温低压气体，高温低压气体通过换向器52流入入口阀门12重新进入压缩腔室8，完成一次对室内的制热作用。其中截止阀51是在需停止系统制热作用时关闭，在系统工作中时截止阀51保持开启状态。

[0070] 如图3所示，当系统处于停止状态时，所述换向器52处于各路互通的状态，为了防止出口阀门13和入口阀门12未紧闭的情况，流出出口阀门13的液体将经由换向器直接流回入口阀门12后回到压缩腔室8。

[0071] 如图4所示，膨胀腔室6的压强由于加热作用而增大，推动活塞板7向压缩腔室8运动，压缩腔室内8的气体被压缩后通过出口阀门13进入管道后进入换向器52，由于此时换向器52将连接出口阀门13的管道出口与连接冷凝器24的管道入口相连接，将连接入口阀门12的管道入口与连接蒸发器27的管道出口相连接，所以由出口阀门13流出的高温高压液体将被送入室外的冷凝器24，此时冷凝器24的功效与上述系统制冷时冷凝器的功效相同，冷凝器24通过向外散热的方式对高温高压液体进行降温处理，高温高压液体由于冷凝器24带走热量而变为中温中压液体流出冷凝器24，所述中温中压液体通过管道进入止回阀53，此处止回阀53的作用是为了防止液体倒流，通过主毛细管55进入室内的蒸发器27，由于中温中压液体从小空间进入大空间瞬间汽化吸热而带走大量热量变为低温低压气体，由于温度过低通过蒸发器27对外吸热带走室内热量，所述低温低压气体由于吸收了外界的热量变为高温低压气体，高温低压气体通过换向器52流入入口阀门12重新进入压缩腔室8，完成一次对室内的制冷作用。其中截止阀51是在需停止系统制冷作用时关闭，在系统工作中时截止阀51保持开启状态。

[0072] 采用了上述技术方案后本发明取得了如下技术效果：

[0073] 一、从根源上分析了夏天时电网失稳并断电的原因是空调负载过高，利用夏天太阳能所产生的热能产生压力能进而起到压缩机的作用起到制冷的效果，所产生的光能通过半导体光电效应产生电能进而产生机械能后产生压力能形成自供能的制冷系统。具体体现在夏天其实是因为太阳能的热作用使温度提高所以需要降温，本发明运用膨胀腔室、活塞板、压缩腔室将太阳能中的热能转化为压力能取代了原本空调中压缩机的位置，并通过太阳能中的光能取电加强压缩作用，充分利用了太阳能将太阳能所产生的热能降低。

[0074] 二、自供能的制冷系统就地消纳了建筑中制冷系统所带给电网的负荷高峰与低谷，变相地起到了削峰填谷的作用。由于夏天的白天或夜间的负荷高峰就是因为空调用电所造成的，解决了空调用电问题，可利用太阳能就地取电就可以解决负荷高峰。

[0075] 三、拓展了太阳能新能源技术应用，为新能源应用推广模式提供了新模式。

[0076] 尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

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