分布式新能源站示範項目

——北京榆垡農業服務中心熱水、采暖制冷、清潔電力工程案例介紹

摘要：目前新能源行業迎來新一輪發展契機，市場背景良好，國家政治需要“綠色發展”，黨的十八屆五中全會公報中也把“綠色發展”提升到一個關鍵性的高度；同樣社會發展需要“清潔能源”，“可持續發展”理念的實施核心是能源供應可持續，能源緊張，環保惡化，急需改善能源結構。

根據當前的形勢，任何一種單一的新能源利用形式都無法滿足高效、節能、安全的市場發展需求，這需要多種新能源技術的綜合應用。天普是太陽能熱水行業的骨幹企業，通過多年的研發、實踐，根據“太陽能 ”的思維重新對産品與技術進行了梳理，由單一太陽能向多能互補、系統集成方向發展，新能源綜合服務成為天普業務構成中的一個重要闆塊，同時把值得信賴的新能源綜合服務商作為企業的定位。

分布式新能站就是天普經過20餘年的持續研發，充分繼承了光熱、光伏、熱泵等新能源設備，并實現了不同設備之間的系統優化，通過統一的智慧能源管理平台，為用戶提供可靠、穩定、清潔環保、運行成本低的能源服務。

分布式新能站是基于清潔能源、能聯網、可持續能源供應思維，用于建築、建築群、區域獨立供能的分布式新能源收集、存儲、轉換、供應系統。

關鍵詞：天普新能源 分布式新能源站 跨季節儲熱技術 新能源綜合應用示範項目

工程簡介

榆垡農業服務中心位于北京市大興區榆垡鎮西部。該項目總建築面積約7600㎡，地上共一層，其中有總建築面積為1750 ㎡的兩個陽光溫室，建築高度為3.9m。主要功能為辦公室、會議室、開水間、衛生間、食堂、餐廳、儲藏室、宿舍、客房包間等多功能辦公區提供生活熱水、采暖制冷、清潔電力的需求。

通過實地測量以及對建築結構、建築分布的分析，考慮到項目的示範性，本項目采用分布式新能源站的能源供給模式，集太陽能地源熱泵的采暖和制冷系統、太陽能熱水與開水系統，以及光伏發電系統、LED 顯示與數據采集系統、遠端互聯網控制系統等多種系統于一體，多種新能源相結合的綜合利用模式。

充分考慮農作物各個季節生長需求特點以及服務中心的服務功能，項目采暖方式為太陽能跨季節儲熱系統，采暖面積為5776㎡，冬季采暖室内溫度18℃～24℃；夏季制冷室内溫度22℃～26℃；熱水采用兩台天普專用易生活與系統配合為用戶提供熱水，并采用太陽能單機進行預加熱（本單機為單盤管換熱單機），将預加熱的熱水送入200L開水器，節約電能，縮短加熱時間；160kW的光伏系統設計為用戶端采暖所需水泵循環電量開水器電量以及在陰雨天時太陽能不足為室内進行采暖與制冷。

設計參數

北京市中心地理坐标為東經116°19′、北緯39°54′，平均海拔高度為40m，年太陽總輻射量為5982MJ/m，年平均日照時數為2741.0小時，太陽能資源較豐富，所以可以實現太陽能的綜合利用，同時也為響應國家綠色環保的号召以及甲方的要求，本項目深入全面的利用了太陽能資源。通過集熱器收集太陽能并結合地源熱泵實現了建築全部的采暖和制冷；通過太陽能電池闆進行發電，建設了161.2kW光伏并網發電系統自給自足，最大程度的利用了建築屋頂。采暖制冷空調區域經逐時負荷計算，夏季空調計算冷負荷80W/m2，溫室陽光大廳夏季空調計算冷負荷100W/m2，冬季采暖計算熱負荷100W/m2，溫室陽光大廳冬季采暖計算熱負荷120W/m2。

室内末端：

該項目室内末端采用卧式暗裝風機盤管采暖及制冷。冬季采暖室内溫度18℃～24℃；夏季制冷室内溫度22℃～26℃；室外冬季設計溫度-12℃；室外夏季設計溫度-35℃。

系統組成

太陽能地源熱泵體統以及直飲水系統：太陽能集熱器TP581825模塊、地源熱泵螺杆機組、室外換熱井、室内風機盤管、太陽能開水器、換熱器、水箱、循環泵、設備機房等。

光伏發電以及控制顯示系統：太陽能電池闆、彙流箱、逆變器、配電櫃、太陽能路燈、太陽能草坪燈、LED電子顯示屏及控制系統等。

系統原理

熱泵采暖制冷系統運行原理：

1、太陽能溫差循環加熱：

太陽能通過溫差循環來加熱集熱水箱中的水。集熱水箱水滿時，當集熱器溫度T1大于集熱水箱溫度T2的8℃（可調）時，太陽能循環泵啟動，集熱器裡的熱水流入水箱，水箱中的低溫水頂入集熱器繼續加熱，當集熱器溫度低于或等于集熱水箱水溫時，太陽能循環泵停止，如此反複。

2、地埋管蓄熱循環：

當集熱水箱水滿，且溫度達到設定溫度45℃（可調），電磁閥打開，集熱水箱中的熱水流入地埋管内，水箱溫度低于設定溫度5℃（可調）時，電磁閥關閉，太陽能繼續加熱，如此反複，溫差循環。

3、室内末端循環：

室内風機盤管通過設定好的溫度，當回水溫度低于設定溫度5℃時，熱泵啟動增溫，達到設定溫度後停止運轉，如此反複。地埋管及風機盤管循環泵均為一備一用，備用泵單獨放置。

光伏發電系統運行原理：

分布式光伏發電系統，又稱分散式發電或分布式供能，是指在用戶現場或靠近用電現場配置較小的光伏發電供電系統，以滿足特定用戶的需求，支持現存配電網的經濟運行，或者同時滿足這兩個方面的要求。分布式光伏發電系統的基本設備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流彙流箱、直流配電櫃、并網逆變器、交流配電櫃等設備，另外還有供電系統監控裝置和環境監測裝置。其運行模式是在有太陽輻射的條件下，光伏發電系統的太陽能電池組件陣列将太陽能轉換輸出的電能，經過直流彙流箱集中送入直流配電櫃，由并網逆變器逆變成交流電供給建築自身負載，多餘或不足的電力通過聯接電網來調節。本工程根據詳細計算後采用8台20kW逆變器，其中5台逆變器，19串4并輸入，彙入一台交流彙流箱，另外3台逆變器輸入端為20串4并，彙入一台交流彙流箱。

結束語

根據客戶需求，該項目充分利用了太陽能資源，實現太陽能發電、太陽能制熱水、太陽能補熱等功能，同時輔助熱泵采暖，光伏發電使該項目達到最佳節能效果。分布式新能源站為項目提供了100%的熱水、100%的采暖制冷和70%的清潔電力。

項目于2016年5月開始系統設計，11月中旬竣工、調試，正常運行至今。整個系統一直運行在節能高效的狀态，室内溫度均達到了客戶用能需求及合同約定的技術指标。

天普為本新能源站提供終身維護及運行跟蹤，對物業人員進行系統培訓，系統為自給自足太陽能熱水采暖與光伏結合系統，在絕大多數情況下都能自行發電自行采暖，在極少數情況下會需要外接輔助電源進行系統運行，确保系統達到最佳狀态。

天普成立針對于本項目的售後服務小組，對系統進行不定期巡檢，保證每年巡檢不低于4次，為系統正常運行提供保障。

來源：《中國太陽能工程》雜志 作者：天普新能源科技有限公司/劉文慶、郭建慧

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