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摘要：集中供热是我过东北地区冬季比不可少的一项民生工程，多年来一直倍受政府关注，但是传统的燃煤供暖，对环境造成了较大程度的污染，因此保持生态平衡、环境保护和经济建设三者之间的协调发展关系，如何开发并有效利用太阳能辅助集中供热，对我国经济和环境的可持续发展具有深远的战略意义。

关键词：集中供热、太阳能发电、环境保护

近年来，政府部门相继推出了“支持东北地区等老工业基地加快调整和改造，支持以资源开采为主的城市和地区发展接续产业”等重大决策，并颁布了《关于实施东北地区等老工业基地振兴战略的若干意见》和《关于促进东北老工业基地进一步扩大对外开放的实施意见》，制定了“支持资源枯竭型城市经济转型，建立资源开发补偿机制和衰退产业援助机制”等政策，为东北地区各城市的社会进步和经济发展提供了难得的历史性机遇和有利的政策支持。

一、东北地区现有集中供热系统简述

东北地区的集中供热企业多采用间接供热方式对用户输送热量，并且以燃煤热水锅炉为热源设备，此种锅炉由于运行时冷、热水两侧温差较大，导热介质（一般以水为导热介质）工作压力较低，对比其他类型的锅炉有着更高的传热效率以及更高的安全性，因此被企业广泛应用。

间接供热方式是在冷水进入锅炉加热之后，通过循环水泵及管道系统，将热水输送到各区域的换热站，通过换热器换热后低温水回到锅炉再次进行加热。

在图1-1所示的间接式供热系统中，锅炉-管道-换热器-一次循环泵-锅炉的闭式循环称为一次侧循环，对应的水泵及管道称为一次循环泵、一次管网，补水系统是为了保证每个独立系统都有足够水压来维持正常运行的独立系统，控制压力一般参照循环泵进口侧压力，水源大多采用市政所供自来水经处理后注入对应系统。

二、负载匹配及控制系统设计

为实现光伏电池最大功率匹配目的，现对光伏电池特性参数进行分析并基于MATLAB的Simulink库进行仿真，对于不同型号的光伏电池只需在仿真模型中改变几个特定的参数，即可得出等效电阻。

式（2-1）中，参考光照标准为 800 W/㎡，参考温度标准为 25 ℃，常数a、b、c为系统的补偿系数，分别为a=0.0025 /℃，b=0.0005 /（W/㎡），c=0.00288 /℃。

在本系统中，光伏电池中涉及的参数如下：额定功率为270W、最大工作电压为30.9V、最大工作电流为8.73A、开路电压为37.9V、短路电流为9.22A。图2-1所示为，光照强度从100 W/㎡增大至800 W/㎡时的光伏电池内阻变化曲线。

为了更好实现光伏电池最大功率匹配输出，并对比可变负载在光伏电池应用中的优势，现将负载设计为两组一组为固定阻值（60Ω），另一组为可变阻值（83 Ω、106 Ω、129 Ω可变），可变阻值设计采用并联方式。

由于负载为阻性负载，因此运行产生的热量会随着光伏电池输出功率的变化而产生不同热量，具体体现为负载表面温度变化较为明显，为提高产生热能利用率，选择一次管网中，靠近补水系统入口处安装较为合理。

三、结果分析

在组态软件中建立工程项目，对两个加热系统进行监测，得到功率对比结果如表3-1所示。可见，当负载采用阻值可调模式时会有更多的电能输出。

基于能量换算关系1 kW·h=860 kcal，对分布式电源输出的总电量与煤炭消耗量进行分析。表3-1中数据采集时间接近“春分”节气，日光照时间接近年平均光照时间，因此以此发电量数据为参考，对全年发电量数据进行折算较为合理。查表3-1得到光伏加热系统在24 h内共输出电量38.5 kW·h，约等于系统中光伏电池以最大功率（6.48 kW）持续输出6 h，占当日总的光照时长50%，实验所在地区为辽宁某集中供热企业，又因为辽宁地区为Ⅲ类光照地区（全年日照时数约为2200-3000 h），在此取平均值2600 h，再次进行折算可得到光伏系统全年输出电量约为8424 kW·h，换算成Ⅱ类烟煤约为1.6 t。

四、总结

太阳能发电辅助加热系统有利于实现光伏的就地消纳，利用直接负载匹配方法可以近似达到最大功率跟踪的目的。本系统可以应用在集中供热中，不仅能节省传统化石燃料的消耗，而且能促进可再生能源的有效消纳和高效利用。

五、参考文献

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