[发明专利]一种光热电耦合地源热泵多联产系统

说明书

本发明涉及一种光热电耦合地源热泵多联产系统，该系统包括太阳能集热器(1)，还包括以下支路中的一个或多个：采暖支路，直接给住户(17)提供热量；供电支路，给住户(17)供电；供热水支路，给住户(17)提供热水；换热支路，用于住户(17)室内与地下之间的热交换。所述的供电支路包括螺杆膨胀机(2)和发电机(15)；所述的太阳能集热器(1)、螺杆膨胀机(2)、发电机(15)和住户(17)依次相连。所述的采暖支路由直接相连的太阳能集热器(1)和住户(17)构成。与现有技术相比，本发明具有让光热发电得到了很好的利用、单供热系统效率上有所提升，有很好的经济和绿色可发展效益，推广前景广阔等优点。

技术领域

本发明涉及能源综合利用领域，具体涉及一种光热电耦合地源热泵多联产系统。

背景技术

太阳能光热发电即聚光太阳能热发电(Concentrating Solar Power)，也称 CSP，是太阳能发电中不同于光伏发电的另一种技术。

光热发电技术是利用光聚焦原理，把太阳光线的分散能量进行高度聚集，通过吸热器中工质吸收阳光热能，直接或间接地加热水，产生一定参数的蒸汽，然后送往汽轮发电机组进行发电。实际应用的主要技术种类有槽式、塔式、碟式和线性菲涅尔式。

槽式光热发电技术，分别采用槽式聚光镜和吸热管来聚焦和吸收太阳光热能，进而转化成电能。槽式聚光镜是一种高精密度的太阳反射镜，按主要制造材料可分为两种：玻璃反射镜和铝板反射镜，反射镜的横截面采用槽式抛物面。吸热管一般由碳钢或合金钢材料制作，具体根据设计运行温度而定。吸热管安装在抛物镜的焦线上，与聚光镜一起构成槽式聚光器。

槽式聚光器的聚光比比较低，一般不超过100。槽式光热发电技术在欧美具有二十多年的商业化运行经验，技术比较成熟，产生的水蒸气已经达到 371℃的商业化电站运行温度，电站年均光热电转换效率已达16％，理论峰值光热电转换效率最高可达21％。

目前带储热系统的槽式光热电站，发电功率所需土地约20m²/kW(露天布置聚光镜场)，10MW的槽式光热电站占地300亩，50MW槽式光热电站占地1500亩。如若采用玻璃房内布置聚光镜，则占地面积可减半。目前国外带储热系统的槽式光热电站功率造价折合人民币2.5万元/kW左右，不带储热系统的槽式光热电站功率造价人民币2.2万元/kW左右。槽式光热电站目前可设计建设的单机发电规模以不超过50MW为宜,适合建设集中式光热电站，规模越大单位功率造价越低。

槽式光热发电应用的典型案例有：20世纪80～90年代美国加州建造的由9 座电站组成的354MW的SEGS系列电站；西班牙Andasol1-2(100MW)；希腊的克里达电站(50MW)。目前国内已经建成试运行的典型槽式光热发电示范项目有：国电青松吐鲁番新能源180kW槽式光热发电示范项目；兰州大成能源在甘肃兰州建设的200kW槽式菲涅尔电站；华能集团在海南三亚南山电厂1.5MW线性菲涅尔光热发电项目。

发展地源热泵系统是我国建筑节能发展的需要。目前，建筑用能已占全国总能耗的。因此，抓紧建筑节能，以较少的能源投入实现经济增长目标，对于我国经济社会的可特续发展，是一项十分迫切的任务。地源热泵系统和常规的供热空调系统相比大约节能50％，是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的新型空调系统。

北方农村地区经济落后，能源利用率较低，消耗量却并不小，在2021年全国多地尤其是北方地区所颁布了严格的限电令。若采用传统电能或焚烧秸秆来供热供暖，不仅会对环境造成严重污染，而且会造成能源浪费。若能大量普及该系统替代传统的供暖供热供电系统，就可以产生巨大的经济效益和环境效益，实现绿色、协调、可持续发展。北方农村住宅多为附带院落的平房，屋顶及院落空余面积较大，有足够的面积和空间用于太阳能集热器、螺杆膨胀机、地源热泵等组件的安装。