PVT系统介绍

传统太阳能系统是太阳光直接加热水，效率高，但是需要有防冻措施，且在太阳光不充足时需要增加电辅热，受天气影响大，且电加热能耗高。传统发电是将直流电转化为交流电，再提供给用户使用。此PVT技术有效的将两者结合，系统可以使用太阳能所发的直流电，减少直流变交流和交流变直流的环节，大大增加了太阳能的利用效率，综合利用率可达64%。主要基于太阳能空气源热泵和光伏光热集热器建立太阳能综合利用系统，系统产出热能和电能。建立系统简图见图1。

2.1 系统组成

此系统由太阳能空气源热泵、光伏光热集热器（PVT）、储热水箱、循环水泵、测温元件、换热介质及控制系统等组成。太阳能空气源热泵既可利用太阳能所发的直流电，也可使用市电，也可将太阳能所发余电上网。光伏光热集热器（PVT）可以将太阳能转化为电能和热能。

2.2 系统原理

系统工作原理为，在太阳光足够且有热能需求时，PVT板产生的热能作为热泵的主要热源，经循环将PVT板的热能带给热泵，提高热泵能效比（COP值高达5.7），降低能耗;同时降低了PVT板温度，提高了发电效率和使用寿命。在太阳光不充足或没有情况下，热泵以空气中热能作为热源，也能进行制热。

此系统主要有以下工况：

（1）太阳光充足时，当T1-T2≥8℃，电磁三通阀VM1动作，在循环泵P1的循环下，PVT内的热媒与储热水箱内的水进行热交换，加热储热水箱内的水。

（2）太阳光充足时，当T1-T2≤4℃，电磁三通阀VM1不动作，但此时由于PVT吸热，PVT内热媒温度T1高于室温，在循环泵P1的循环下，PVT内热媒吸收的热源作为热泵的热量来源，此时系统类似水源热泵，与空气源热泵相比其能效比较高。

（3）当太阳光不足时，PVT热媒温度T1与室温相比，

足以高于设定值，不能为系统提供热能，此时循环泵P1不启动;热泵的热源来源仅是空气，此时功能与空气源热泵是一样的。

其中电系统，为提高电能效率，热泵采用变频压缩泵。普通太阳能光伏系统，是将太阳能所发直流电转化为交流市电，然后通过热泵电气系统整流成直流，然后通过热泵系统逆变为交流电驱动压缩机。在此PVT技术系统，产出直流电，直接给热泵系统使用，减少了直流变交流，交流变直流2个环节，可以大大减小能耗。将太阳能转化的多余电能可以逆变，实现余电上网。

关键设备为太阳能空气源热泵，太阳能空气源热泵的工作简图如图2。PVT的构成为普通PV板背面，增加换热装置，用于收集太阳能转化的热能。在系统运行时，通过换热介质将PVT的热量带走，作为供热的热源，同时降低PVT表面的温度，从而可以提高系统的发电效率。当系统工作时，PVT板表面温度与普通PV版的温度低约10℃时，发电效率约可以提高10%。

热泵与PVT板热交换的换热介质使用防冻液，保证-25℃不结冰，且使用年限为10年。

2.3 系统优势

最大限度利用太阳能，最终将太阳能转化为电能和热能，太阳能利用效率高，最高可达64%，有较小的能耗，运行成本低。

在系统制热时，降低PVT表面温度，提高PVT的寿命，同时提高发电效率。在较冷时，部分热能来自通过PVT板吸收太阳能，提高系统COP值（能效比），高达5.9。

热泵为可利用直流电的热泵，可以直接使用PVT所发的直流电，余电上网;在太阳能发电量不足时，由市电进行供电，这样大大提高了电的使用效率。此系统是利用太阳能和空气能共两种热源进行制热，与传统太阳能相比，其热能来源要稳定且不受天气情况影响。相对于水源热泵系统会破坏地下水的温度平衡，不利于环保，在推广时受环保政策影响较大等不利特征，光伏光热系统利于环保，几乎不受环保政策的影响，且作为新能源利用，受到各方的好评。

3 费用分析

以16块PVT板+5P热泵为例，额定制热功率约15kW，发电功率约5kW，且不含用户侧的取暖管路和终端，系统费用约9.8万元。与传统空气源热泵+热水器相比，其费用高了很多，但是系统的运行费用很少，若以年为单位，其运行费用将大大降低，若系统配置合理，年运行费用可以降低为零，实现零能耗。