光伏+空氣源熱泵在北方寒冷地區的應用

摘 要：有效利用太陽能、空氣能兩種可再生清潔能源，在我國北方地區推廣使用光伏+空氣源熱泵系統代替燃煤取暖，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，緩解了電網負荷壓力，真正實現了綠色取暖、零碳排放，在北方地區適合大面積推廣。

關鍵詞：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，加快調整供熱能源結構，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》、《關于加快實施保定廊坊禁煤區電代煤和氣代煤的指導意見》、《河北省農村地區太陽能取暖試點實施方案》，2018年6月，河北省能源局下發關于征求《全省分布式光伏發電建設指導意見（試行）》的意見函，要求加快形成光伏+取暖模式，可復制推廣，實現以點帶面，推進農村地區清潔能源取暖工作，結合精準扶貧要求，開展屋頂分布式光伏扶貧。

1 光伏+空氣源熱泵系統

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+空氣源熱泵系統由光伏發電系統、空氣源熱泵系統組成。通過光伏發電與空氣源熱泵相結合，空氣源熱泵在白天利用光伏發電系統提供的電能，夜間使用電網谷電電能。

1.1 光伏發電系統

眾所周知，太陽能屬于可再生能源，取之不盡、用之不竭。我國太陽能光伏產業發展迅速，已成為能夠參與國際競爭并已達到國際領先水平的行業。在我國能源結構中占重要組成部分。光伏發電系統壽命在25年以上，享受國家補貼20年，光伏系統可以自發自用、余電上網，或者全額上網，模式靈活，收益長期穩定可靠。

1.2 空氣源熱泵系統

空氣源熱泵有“大自然能量的搬運工”的美譽，作為熱泵技術的一種，是以空氣作為低品位熱源，一份電能產生三份熱量，熱效率高，無污染物排放，綠色節能。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。空氣能熱泵系統安裝簡單、使用方便，兼顧冬季采暖、夏季制冷，一機多用。

1.3 光伏+空氣源熱泵系統主要組成部件

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

（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要求的交流電流的電力變換裝置。

（3）空氣源熱泵機組，介質汽化吸收環境中儲存的大量的低品位熱能，經壓縮機將介質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，液化后的介質經膨脹閥節流，進入風換熱器，開始下一輪循環。

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。按要求，出水溫度設置為48℃不變，室內平均溫度為22℃。空氣能熱泵系統在測試期內共計耗電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。出水溫度設置為35℃，41天測試期內室內平均溫度為17℃。空氣能熱泵系統在測試期內共計耗電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 結論

光伏+空氣源熱泵系統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，助推供熱能源結構調整，有效緩解電網負荷壓力。促成了太陽能和空氣能兩種可再生清潔能源的有機結合，真正實現了綠色取暖、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，用戶對系統制熱效果、耗電量及光伏發電系統額外收益非常滿意。說明在我國北方地區尤其是在華北地區的煤改電工程中適合大面積推廣光伏+空氣源熱泵系統。

參考文獻：

[1]鞏晶晶.張家口農村地區清潔供暖方案經濟性比較[J].煤氣與熱力，2018（07）：25-27.

[2]王艷，高文學，王啟，等.空氣源熱泵聯合太陽能供暖系統的能效評價[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、非標設備、鈑金結構等機械設計工作。