多能互补清洁供暖系统特性分析

作者：耿直; 段博文; 王剑利; 华康民

来源：热能动力工程, 2023, 38(11): 175-184.

DOI：10.16146/j.cnki.rndlgc.2023.11.021

• 太阳能
• 地热能
• 风能
• 清洁采暖
• 热泵循环
• 多能互补

为加速能源低碳转型，本文提出了一种基于太阳能、风能和地热能3类可再生能源多能互补的清洁耦合供暖方案，即在利用地热能供热的同时，将太阳能和风能联合其中实现辅助供热，从而突破太阳能与风能的不稳定性及间歇性等缺点，达到3类能源的合理配置效果。首先，在EBSILON软件中搭建了集热、储热、换热各能量转换与输运的热力模型，选定郑州典型供暖季的气象、地热等自然资源条件作为初始约束，研究了太阳能光热换热效率、供暖量及地热单元供暖输出等关键指标的变化规律。结果表明：光热转换效率集中分布在45%～60%;辐照较弱时，太阳能主要依靠储热装置放热维持机组热平衡，其最低供热谷值为27.268 kW;随着外界辐射能力的增强，系统供热量最大可达40.311 kW;在夜晚时段，地热机组供热量出力占主导，输出负荷最大达165.556 kW;相较于日照条件较好的白天，经太阳能预加热的回水温度有所升高，致使地热机组日间供热量相对减小，最小供热量为163.637 kW;当地热温度梯度上升5℃时，该机组供热量平均增高6.548 kW;风能利用单元伴随着机组负荷与外部风资源的波动，灵活地满足后端热泵机组处电压缩机用能需求，确保用户侧供暖的长效稳定。