光伏+空气源热泵在北方寒冷地区的应用

摘 要：有效利用太阳能、空气能两种可再生清洁能源，在我国北方地区推广使用光伏+空气源热泵系统代替燃煤取暖，推进煤改电政策的实施落地，在可再生清洁能源利用中起到了很好的示范作用，缓解了电网负荷压力，真正实现了绿色取暖、零碳排放，在北方地区适合大面积推广。

关键词：太阳能;空气能热泵;可再生能源;清洁能源;零碳排放

中图分类号：TU83

为深化大气污染防治，加快调整供热能源结构，推动燃煤治理和清洁能源替代。随着国家《大气污染防治行动计划》的出台，河北省也相继出台了《河北省大气污染防治行动计划实施方案》、《关于加快实施保定廊坊禁煤区电代煤和气代煤的指导意见》、《河北省农村地区太阳能取暖试点实施方案》，2018年6月，河北省能源局下发关于征求《全省分布式光伏发电建设指导意见（试行）》的意见函，要求加快形成光伏+取暖模式，可复制推广，实现以点带面，推进农村地区清洁能源取暖工作，结合精准扶贫要求，开展屋顶分布式光伏扶贫。

1 光伏+空气源热泵系统

2009年欧盟通过法令将空气能纳入可再生能源范围，2015年中国将空气能纳入到可再生能源范畴。

光伏+空气源热泵系统由光伏发电系统、空气源热泵系统组成。通过光伏发电与空气源热泵相结合，空气源热泵在白天利用光伏发电系统提供的电能，夜间使用电网谷电电能。

1.1 光伏发电系统

众所周知，太阳能属于可再生能源，取之不尽、用之不竭。我国太阳能光伏产业发展迅速，已成为能够参与国际竞争并已达到国际领先水平的行业。在我国能源结构中占重要组成部分。光伏发电系统寿命在25年以上，享受国家补贴20年，光伏系统可以自发自用、余电上网，或者全额上网，模式灵活，收益长期稳定可靠。

1.2 空气源热泵系统

空气源热泵有“大自然能量的搬运工”的美誉，作为热泵技术的一种，是以空气作为低品位热源，一份电能产生三份热量，热效率高，无污染物排放，绿色节能。其加热元件不会与水直接接触，避免了漏电的危险，安全可靠。空气能热泵系统安装简单、使用方便，兼顾冬季采暖、夏季制冷，一机多用。

1.3 光伏+空气源热泵系统主要组成部件

（1）光伏组件，根据光生伏打效应原理，利用晶体硅制成，其作用是将太阳辐射能转换为电能，有一定的防雨、防雹、防风等能力。根据实际需要可将光伏组件相互串联或并联连接。

（2）逆变器：将来自太阳能电池方阵的直流电流变换为符合电网要求的交流电流的电力变换装置。

（3）空气源热泵机组，介质汽化吸收环境中储存的大量的低品位熱能，经压缩机将介质压缩至高温高压气体，随后进入水换热器，液化的同时向水中释放大量的热能，液化后的介质经膨胀阀节流，进入风换热器，开始下一轮循环。

2 光伏+空气源热泵典型案例

2.1 安新县马村试点

在安新县马村安装一套（5.13KWp+5P）光伏+取暖系统。按要求，出水温度设置为48℃不变，室内平均温度为22℃。空气能热泵系统在测试期内共计耗电395kWh，平均日耗电量为35.9KWh，折合采暖季总用电量约为4，309kWh。该试点采暖面积为65m2，单位采暖费用28.2元/m2。

2.2 阜平县城南庄试点

在阜平县城南庄安装一套（5.4KWp+5P）光伏+空气源热泵系统。出水温度设置为35℃，41天测试期内室内平均温度为17℃。空气能热泵系统在测试期内共计耗电2，306.9kWh，平均日耗电量为56.3kWh，折合采暖季总用电量约为6，756kWh。该试点采暖面积为123.5m2，单位采暖费用23.2元/m2。

3 结论

光伏+空气源热泵系统在我国北方的太阳能取暖和清洁能源利用中起到了很好的示范作用，助推供热能源结构调整，有效缓解电网负荷压力。促成了太阳能和空气能两种可再生清洁能源的有机结合，真正实现了绿色取暖、零碳排放。通过在安新县马村和阜平县城南庄两个试点的安装使用，用户对系统制热效果、耗电量及光伏发电系统额外收益非常满意。说明在我国北方地区尤其是在华北地区的煤改电工程中适合大面积推广光伏+空气源热泵系统。

参考文献：

[1]巩晶晶.张家口农村地区清洁供暖方案经济性比较[J].煤气与热力，2018（07）：25-27.

[2]王艳，高文学，王启，等.空气源热泵联合太阳能供暖系统的能效评价[J].煤气与热力，2018（07）：14-16.

作者简介：刘建辉（1981-），男，河北保定人，本科，工程师，从事工装夹具、非标设备、钣金结构等机械设计工作。