（重庆交通大学，400074）
摘要：本文以分布式能源为用户端能源供应方式，对能量进行了梯级利用，实现了太阳能的冷热电多元化发展。通过对太阳光一维自动追踪以及对导热油中能量梯级利用。本系统作为微型分布式能源，既可向电网供电也可吸纳电网多余的电量，又可以在一定程度上节约能源。
关键词：光伏光热能量梯级利用电网调峰冷热电三联产分布式能源
1概述
1.1背景
国家在十三五规划中明确表示要加快能源结构的调整，大力发展新能源；但是，当前我国的太阳能利用大多都基于单一的太阳能利用形式，且多是以小型太阳能发电厂的形式存在。而且这种情况在船舶航行中由于位置空间、建设条件、人口密度、光伏资源等多方面因素的制约，还存在严重的弃光现象。本文提出了基于光伏光热的船用热电节能系统，采用光伏光热组合发电模式，对能量进行梯级利用，探索太阳能的冷热电多元化发展。
1.2设计简述
希望可以使发电系统采用导热油循环和水循环两个独立回路对船舶系统的各个角度进行辅助，起到节约能源，导热油循环由自动追光的槽式太阳能集热器加热，作为系统的能量来源，随后对导热油进行三个梯度的利用；水循环回路在热水换热器处被导热油加热后供给船舶生活或机械用水。
主要分为四个部分，第一部分为太阳能采集部分；本文利用槽式太阳能集热器与光伏电池板，实现了加热导热油与光伏发电。第二部分为发电部分，本文使用热源条件较宽泛的斯特林热机实现热变电。第三部分为制冷部分，利用导热油中的热量实现吸收式制冷。第四部分为热水部分，在换热器中实现利用导热油的剩余热量对用水的加热。整个系统实现了冷热电三联产和能源的梯级利用，提高了太阳能的利用率和拓宽了太阳能的利用方式，可替代部分重柴油，符合节能环保的绿色理念。
2.装置介绍
2.1系统整体介绍
本系统主要包括太阳能采集部分、太阳能热发电部分、制冷换热部分、热水换热部分；系统具体的工作的过程为：由太阳能自动追踪系统调节太阳能采集部分，使太阳能光伏电池板和槽式太阳能集热器与太阳光垂直。
太阳能光伏电池板将直接发出的电能经过稳压调压器送到蓄电池存储，而槽式太阳能集热器将太阳光聚焦后加热集热管。导热油到达导热油池，作为太阳能热发电的热源，利用机械转换实现热能向机械能再向电能的转换或者直接利用温差发电片将热能转换为电能，对能量进行第一梯度的利用，所发出的电经过稳压调压器送到蓄电池存储；然后导热油到达制冷换热器，作为吸收式制冷的热源加热蒸发低沸点的工质，对能量进行第二梯度的利用；其后导热油到达热水换热器，将剩下的能量用于加热家庭用水，对能量进行第三梯度的利用；导热油最后到达导热油泵，经过导热油泵加压做工后送到集热管，完成循环。
2.2太阳能采集部分
这部分用槽式太阳能集热器与太阳能电池板相结合采集光照。
太阳位置追踪及控制系统包括安装在太阳能电池板两端的光敏电阻及相应控制电路。该系统工作过程可描述为：当太阳能电池板正对太阳时，此时在该维度上光照达到最大值，前后两个方向的光敏电阻接收器接受到的光照强度相等；若太阳能电池板最大受光面与太阳位置存在偏差，则会引起光敏电阻接收到的光照强度发生偏差从而产生电流差，其差值刚好与太阳能电池板平面与太阳位置存在偏差角度相对应，可根据该电压差值产生驱动控制信号，转动太阳能电池板平面到达正对太阳的位置，达到最高的太阳能集热效率。
2.3发电部分
导热油在槽式太阳能集热器中加热后具有较高的温度，此时可以利用导热油的热量驱动发电机发电，实现热量的第一级利用。发动机作为原动机，其发的电可以用于本系统耗电装置的供电，在装置本身不会耗费额外能源。
2.4制冷部分
这一部分首先利用发电后导热油中的热量作为吸收式制冷的能源供给，在光照强度不够的情况下使用电加热辅助提供热量，使制冷剂完成蒸发分离、冷凝、节流、蒸发的工作循环。
2.5热水部分
采用绕管式换热器，这是属于管壳式换热器的一种，是一种新型高效紧凑换热器，主要由壳体、换热器、芯部金属管及垫条组成。该绕管式换热器的筒径由缠绕管束的总体尺寸决定，可采用单根绕制或多跟组焊后一起绕制。
3.作品创新点
小型分布式能源系统：
系统以分布式能源为船上总能源供应方式，将航行中的太阳能进行收集利用；且以低成本、低污染、低毒性、传热系数高、运行压力低的导热油作为工质，结构简单轻巧，无污染物排放。
能量梯级利用和热电冷联产：
本设计采用能量梯级利用的方式实现了热电冷三联产。系统对导热油中的热量进行梯级利用，高品质能量发电，中品质能量制冷，低品质能量加热水，提高了能量的利用率。
改善电网调峰性能：
本系统为微型分布式能源结构，系统带有储能功能，并网后可以向电网供电也可以吸纳电网多余的电量，对于电网调峰和能源结构安全具有一定作用。
太阳能追踪：
本设计能效利用合理，系统的能量全部来自于太阳能，在运行过程环保无污染，用简单的结构实现对太阳光的一维自动追踪，显著提高了槽式太阳能集热器的效率。
4.发展前景
由于船舶运行的特殊性、船舶的能源不能使用占地面积过大的风能、潮汐能发电。目前船舶上的能源主要来自于轻重柴油的消耗，通过本装置的设置为未来的船舶能源利用提出了一个新的方向。本装置采用分布式能源收集供电的模式，减少了安装所需的成本和船舶空间。在效率上也可起到分担船上生活用电和生活用水的加热的模式。经过未来针对发电模式或者光电伏板的改良可以更加显著的提高效率，节约能源。
参考文献
[1]王志峰.抛物跟踪式太阳高温集热器的研究.太阳能学报，2000,21（1）
[2]王默晗，姚易先，郝红宇.浅谈太阳能制冷技术的发展及应用[J].制冷与空调，2007,12
[3]孙迎光，王道阳.光源跟踪探测器[P].中国：CN98243772.2,1998-12-11.
[4]李军.多种强化传热管的强化传热性能与流阻性能研究[D].广州：华南理工大学，2000
[5]祁玉红，三种常用换热器的比较[J].青海大学学报（自然科学版），2006,24（6）
[6]冉鹏，张树芳，郭江龙等.分布式能源系统的研究现状与应用[J].热力发电，2005（3）