家用智能可再生能源热电联产系统性能实验研究牛海霞董正茂樊志勇摘要：按照家用智能可再生能源热电联产系统优化设计方案，结合牧区居民环境和用热及用电调研结果，分析市场供热、供电设备性能和价格，选择一套适合牧区家用可再生能源热电联产设备，经安装调试后，进行了系统测试研究。研究结果表明：当光功率预测值700W/m2时，产热设备将生产多余热量，此时可集中安排生活及生产用热;当风功率预测值大于5米/秒、2台风力发电机组工作或当风功率预测值大于7米/秒、1台风力发电机组工作，将生产多余电量，此时可集中安排生活及生产用电。关键词：可再生能源;智能控制;热电联产;性能实验：TB：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.10.079内蒙古牧区人民居住不集中，无法实现集中供热、供电，而牧民生活、生产又急需热和电，为解决这一矛盾，优化设计了一套家用智能可再生能源热电联产系统。利用牧区天然的风光可再生能源来解决牧民供热、供电问题，既不破坏草原生态，又不对草原造成污染。经过深入研究，利用智能可再生能源热电联产系统中的风、光功率预测设备，能指引牧民正确用热和用电，具体系统设备选型及性能实验如下。1太阳能供热系统设备选型内蒙古牧区太阳能资源丰富，平均日太阳总辐射量在14.8MJ/m2-16.1MJ/m2之间，日照时数在5.5-9.5小时之间。本供热系统，利用槽式集热器，吸收太阳辐射能，转化为传热工质熔盐的热能，经加热的熔盐通过热交换器把热量传递给供热水箱，当供热水箱到达设置温度后，就不需要继续加热，加热熔盐多余的热量就存储在蓄热罐中，以便槽式集热器停止运行后，从蓄热罐中释放热能，继续加热供热水箱。1.1太阳能供热系统设备选型依据经调查，内蒙古牧区牧民用热主要包括生活日用热水、冬季住房取暖、冬季牲畜产房、冬季食物储存及冰水融化，所以冬季是牧民用热高峰，考虑到牧区冬季漫长，用热高峰持续时间较长，本次产热设备选型，以冬季日平均用热量进行估算。内蒙古牧区冬季日照时数在5.5-7.5小时之间，为减少蓄热量，降低蓄热设备造价，将牧民用热高峰集中安排在白天产热高峰期间进行，蓄热设备主要考虑非产热时间段内，住房取暖和生产用房温度维持。1.2太阳能供热系统设备型号结合目前市场供热设备产品，考虑维修简单方便性，综合衡量设备性价比，本次供热主设备选型如下：（1）集热器：槽式太陽能集热器。（2）蓄热罐：圆柱形熔盐蓄热罐。（3）循环泵：熔盐泵。（4）热交换器：涡流热摸换热器。（5）传热工质：熔盐。2风能供电系统设备选型内蒙古牧区风能资源丰富，100米高度年平均风速在4米/秒—9米/秒之间。本供电系统，利用风力发电机原理，把风能转化为电能，此时电能质量较差，经整流和逆变后方可使用。为向牧民提供可靠电源，利用储能设备把大风期间，多余电能储存起来，以备弱风期间使用。2.1风能供电系统设备选型依据经调查，内蒙古牧民用电设备主要包括家用电器设备（如：照明、电视、冰箱及洗衣机等）、生活水泵、电动铡刀及水箱辅助加热器等，本次发电设备选型，即参考上述电器设备极大负荷，又参照全天用电量。考虑到风力大小的不稳定性，本供电系统配置了一套蓄能设备，在风大时，把多余电能存储起来，以便弱风时，风力发电机出力不够，蓄能设备向系统供电，保障牧民持续用电。2.2风能供电系统设备型号结合目前市场供电设备产品，考虑维修简单方便性，综合衡量设备性价比，本次供电主设备选型如下：（1）发电设备：2台500W风力发电机组。（2）储能设备：500Ah铅酸蓄电池。（3）整流设备：2台10A整流器。（4）逆变设备：1000W逆变器。（5）自控设备：一套自动控制柜。3可再生能源热电联产系统性能实验本套可再生能源热电联产系统主要包括供热系统、供电系统及智能控制系统。采用了智能控制，热能、电能的供应都是自动化实现，无需牧民人工参与，整体设备维修简单，系统设计图如图1所示。3.1可再生能源热电联产系统产热曲线为了避免因传热工质温度不同对产热效率的影响，本次测试使用传热工质温度保持室温下进行，不同太阳辐照度下，产热设备功率曲线如图2。依据实验结果，当光功率预测值大于700W/m2时，产热设备将生产多余热量，此时...