光伏+空氣源熱泵在北方寒冷地區(qū)的應(yīng)用

摘 要：有效利用太陽能、空氣能兩種可再生清潔能源，在我國北方地區(qū)推廣使用光伏+空氣源熱泵系統(tǒng)代替燃煤取暖，推進煤改電政策的實施落地，在可再生清潔能源利用中起到了很好的示范作用，緩解了電網(wǎng)負荷壓力，真正實現(xiàn)了綠色取暖、零碳排放，在北方地區(qū)適合大面積推廣。

關(guān)鍵詞：太陽能;空氣能熱泵;可再生能源;清潔能源;零碳排放

中圖分類號：TU83

為深化大氣污染防治，加快調(diào)整供熱能源結(jié)構(gòu)，推動燃煤治理和清潔能源替代。隨著國家《大氣污染防治行動計劃》的出臺，河北省也相繼出臺了《河北省大氣污染防治行動計劃實施方案》、《關(guān)于加快實施保定廊坊禁煤區(qū)電代煤和氣代煤的指導(dǎo)意見》、《河北省農(nóng)村地區(qū)太陽能取暖試點實施方案》，2018年6月，河北省能源局下發(fā)關(guān)于征求《全省分布式光伏發(fā)電建設(shè)指導(dǎo)意見（試行）》的意見函，要求加快形成光伏+取暖模式，可復(fù)制推廣，實現(xiàn)以點帶面，推進農(nóng)村地區(qū)清潔能源取暖工作，結(jié)合精準扶貧要求，開展屋頂分布式光伏扶貧。

1 光伏+空氣源熱泵系統(tǒng)

2009年歐盟通過法令將空氣能納入可再生能源范圍，2015年中國將空氣能納入到可再生能源范疇。

光伏+空氣源熱泵系統(tǒng)由光伏發(fā)電系統(tǒng)、空氣源熱泵系統(tǒng)組成。通過光伏發(fā)電與空氣源熱泵相結(jié)合，空氣源熱泵在白天利用光伏發(fā)電系統(tǒng)提供的電能，夜間使用電網(wǎng)谷電電能。

1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)

眾所周知，太陽能屬于可再生能源，取之不盡、用之不竭。我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，已成為能夠參與國際競爭并已達到國際領(lǐng)先水平的行業(yè)。在我國能源結(jié)構(gòu)中占重要組成部分。光伏發(fā)電系統(tǒng)壽命在25年以上，享受國家補貼20年，光伏系統(tǒng)可以自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，或者全額上網(wǎng)，模式靈活，收益長期穩(wěn)定可靠。

1.2 空氣源熱泵系統(tǒng)

空氣源熱泵有“大自然能量的搬運工”的美譽，作為熱泵技術(shù)的一種，是以空氣作為低品位熱源，一份電能產(chǎn)生三份熱量，熱效率高，無污染物排放，綠色節(jié)能。其加熱元件不會與水直接接觸，避免了漏電的危險，安全可靠?？諝饽軣岜孟到y(tǒng)安裝簡單、使用方便，兼顧冬季采暖、夏季制冷，一機多用。

1.3 光伏+空氣源熱泵系統(tǒng)主要組成部件

（1）光伏組件，根據(jù)光生伏打效應(yīng)原理，利用晶體硅制成，其作用是將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能，有一定的防雨、防雹、防風(fēng)等能力。根據(jù)實際需要可將光伏組件相互串聯(lián)或并聯(lián)連接。

（2）逆變器：將來自太陽能電池方陣的直流電流變換為符合電網(wǎng)要求的交流電流的電力變換裝置。

（3）空氣源熱泵機組，介質(zhì)汽化吸收環(huán)境中儲存的大量的低品位熱能，經(jīng)壓縮機將介質(zhì)壓縮至高溫高壓氣體，隨后進入水換熱器，液化的同時向水中釋放大量的熱能，液化后的介質(zhì)經(jīng)膨脹閥節(jié)流，進入風(fēng)換熱器，開始下一輪循環(huán)。

2 光伏+空氣源熱泵典型案例

2.1 安新縣馬村試點

在安新縣馬村安裝一套（5.13KWp+5P）光伏+取暖系統(tǒng)。按要求，出水溫度設(shè)置為48℃不變，室內(nèi)平均溫度為22℃?？諝饽軣岜孟到y(tǒng)在測試期內(nèi)共計耗電395kWh，平均日耗電量為35.9KWh，折合采暖季總用電量約為4，309kWh。該試點采暖面積為65m2，單位采暖費用28.2元/m2。

2.2 阜平縣城南莊試點

在阜平縣城南莊安裝一套（5.4KWp+5P）光伏+空氣源熱泵系統(tǒng)。出水溫度設(shè)置為35℃，41天測試期內(nèi)室內(nèi)平均溫度為17℃。空氣能熱泵系統(tǒng)在測試期內(nèi)共計耗電2，306.9kWh，平均日耗電量為56.3kWh，折合采暖季總用電量約為6，756kWh。該試點采暖面積為123.5m2，單位采暖費用23.2元/m2。

3 結(jié)論

光伏+空氣源熱泵系統(tǒng)在我國北方的太陽能取暖和清潔能源利用中起到了很好的示范作用，助推供熱能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，有效緩解電網(wǎng)負荷壓力。促成了太陽能和空氣能兩種可再生清潔能源的有機結(jié)合，真正實現(xiàn)了綠色取暖、零碳排放。通過在安新縣馬村和阜平縣城南莊兩個試點的安裝使用，用戶對系統(tǒng)制熱效果、耗電量及光伏發(fā)電系統(tǒng)額外收益非常滿意。說明在我國北方地區(qū)尤其是在華北地區(qū)的煤改電工程中適合大面積推廣光伏+空氣源熱泵系統(tǒng)。

參考文獻：

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[2]王艷，高文學(xué)，王啟，等.空氣源熱泵聯(lián)合太陽能供暖系統(tǒng)的能效評價[J].煤氣與熱力，2018（07）：14-16.

作者簡介：劉建輝（1981-），男，河北保定人，本科，工程師，從事工裝夾具、非標設(shè)備、鈑金結(jié)構(gòu)等機械設(shè)計工作。