光伏混合驱动太阳能辅助热泵的多目标优化

摘要： 在现代社会中，可再生能源的作用日益凸显。建筑领域利用太阳能是满足供热和电力需求的一种极具吸引力的解决方案。本研究针对这一方向，探究了适用于建筑应用的太阳能供热-发电系统。该热电联产系统包含混合光伏（或光伏/光热）集热器以及完全由太阳能集热器驱动（供热与供电）的热泵。该系统经过合理设计，除满足热泵自身需求外，还能实现净电力输出。研究采用创新的多目标优化方法，以供热和发电为目标函数对该系统进行优化。在稳态条件下，针对热泵中七种不同工质开展优化计算，对比所有工质的最优设计点后，最终选定R32为最适宜工质，R1234yf位列第二。在最优设计工况下，10平方米混合光伏集热器可为热泵供电，最终实现4.33千瓦热功率的供热与0.53千瓦电功率的净发电。后续研究针对雅典（希腊）气候条件下R32系统开展全冬季周期分析，选取六个典型日（11月至次年4月每月各一日）进行考察并给出最终结果。以具有代表性的1月为例，测得日均供热量为34.9千瓦时，日均发电量为5.13千瓦时；该月平均日能量效率为60.53%，火用效率为9.26%。