PV/T耦合热泵供热系统的性能模拟与优化研究OA

在“双碳”目标背景下,将光伏/太阳能热利用(PV/T)技术与热泵有机结合,是实现节能减排的有效路径。首先以拟应用于昆明地区的PV/T耦合热泵供热系统为研究对象,通过建立TRNSYS仿真模型对该系统在最冷月的运行特性进行了分析;然后基于正交试验原理,针对PV/T组件采光面积和蓄热水箱容积2个因素,以系统自满足率、综合能效比及生命周期费用年值为评价指标,对供热系统进行优化。研究结果表明:1)PV/T耦合热泵供热系统在最冷月的运行效果良好,恒温水箱水温在48.27~44.07℃之间变化,温度波动较小,能够稳定满足供热需求。2)基于正交试验的仿真结果表明,PV/T组件采光面积对评价指标的影响比蓄热水箱容积大。综合考虑运行性能与经济性,以PV/T组件采光面积为6.5 m^(2),蓄热水箱容积为250 L作为最优方案。3)优化后的PV/T耦合热泵供热系统的总能耗和全生命周期费用年值均降低,较优化前分别下降了2.96%和2.05%;而系统自满足率、综合能效比和二氧化碳减排量均增加,较优化前分别增加了13.84%、9.02%和4.87%,这表明优化方案在提升系统性能的同时,也改善了经济与环境效益。4)若将本PV/T耦合热泵供热系统20年的发电量折合成标准煤,则其全生命周期净消耗的标准煤量为1.55 t,远低于其他几种供热设备的标准煤消耗量。