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发布：2026-05-20 · 事件：2026-05-20 18:23:31

｜ 摘自 《煤气与热力》2026年5月刊 农村光伏发电供暖系统技术经济性分析 王璞瑶 1 马跃峰 2 李岩 3 唐潇睿 4 （ 1. 中国市政工程华北设计研究总院有限公司 第十设计研究院， 天津 300074； 2. 天津市建筑设计研究院有限公司，天津 300074； 3. 华电新乡发电有限公司，河南 新乡 453635； 4. 天津慧朋科技有限公司， 天津 300381 ） 摘 要： 介绍光伏发电供暖系统组成及工艺流程。结合算例，对光伏发电供暖系统设备选型、运行策略、技术经济性进行分析。

设计施工光伏材料供热环保

｜ 摘自 《煤气与热力》2026年5月刊 农村光伏发电供暖系统技术经济性分析 王璞瑶 1 马跃峰 2 李岩 3 唐潇睿 4 （ 1. 中国市政工程华北设计研究总院有限公司 第十设计研究院， 天津 300074； 2. 天津市建筑设计研究院有限公司，天津 300074； 3. 华电新乡发电有限公司，河南 新乡 453635； 4. 天津慧朋科技有限公司， 天津 300381  ） 摘 要： 介绍光伏发电供暖系统组成及工艺流程。结合算例，对光伏发电供暖系统设备选型、运行策略、技术经济性进行分析。供暖期峰电时段供热量可完全由谷电蓄热量及光伏直接电加热 热量承担，不消耗峰电。光伏发电供暖系统静态投资回收期为6.5 a。光伏发电供暖系统可满足农村居住建筑供暖需求，经济性比较理想。 关键词： 农村 ； 光伏发电 ； 供暖 ； 技术经济性 1 概述 我国北方农村住宅的供暖能耗占农村总能耗的60%以上 [ 1 ] ，农村散煤应用总量虽在一次能源中所占份额较小，但在污染物排放中的作用不容忽视 [ 2 ] 。 2016年，天津市发展改革委发布了（津发改能源[2016]1154号）《天津市可再生能源发展“十三五”规划》，明确提出要积极推动太阳能热利用、水力发电、污水源热泵、空气源热泵等在内的可再生能源开发利用。光伏发电是一种成熟的电力生产技术，光伏发电供暖（以光伏发电为主以市电为辅的供暖模式）具有广阔的应用前景 [ 3 ] 。 本文介绍光伏发电供暖系统组成及工艺流程。结合算例，对光伏发电供暖系统设备选型方法、运行策略、技术经济性进行分析。 2 基础数据 供暖室内设计温度为20 ℃，供暖室外计算温度为-7 ℃，供暖时间为11月15日至次年3月15日。农村居住建筑为单层建筑，外墙、屋顶、外门、外窗的传热系数分别为1.57、0.93、4.65、6.40 W/(m 2 ·K)。建筑面积按120 m 2 计算，层高3 m，外门及外窗的尺寸均为1.5 m×2.0 m。供暖热指标取90 W/m 2 ，设计热负荷为10.8 kW，24 h连续供热。计算采用典型气象年参数，供暖期总耗热量为22 139 kW·h。 天津市“煤改电”供暖用户所用市电按峰谷电价执行，根据2017年天津市发展改革委发布的《关于煤改电采暖用电价格有关问题的通知》，峰电时段为6:00—21:00，电价为0.49 元/(kW·h)；谷电时段为21:00至次日6:00，电价为0.30元/(kW·h)。对供暖期内的用电量给予0.2 元/(kW·h)的补贴，每户每年最高补贴电量8 000 kW·h，即最高补贴金额1 600 元。此外，天津市政府对农村居住建筑保温、户内线路改造以及供暖设备购置给予补贴，每户补贴金额为4 400元。 3 光伏发电供暖系统 光伏发电供暖系统主要由太阳能电池板、逆变器 [ 4 ] 、储能式电散热器、电能表等组成。太阳能电池板利用光电效应将太阳辐射能转化为电能。逆变器将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，便于输送和使用。储能式电散热器：在谷电时段，利用电能供暖的同时将一部分电能转化为热能储存起来，在峰电时段释放储存的热能实现供暖。 光伏发电供暖系统工艺流程见 图1 。运行策略：[21:00—6:00)：市电直接电加热供暖模式+谷电蓄热模式；[6:00—21:00)：蓄热释热供暖模式+光伏直接电加热供暖模式+市电直接电加热供暖模式+光伏发电上网，供暖模式的优先级从高到低为蓄热释热供暖模式、光伏直接电加热供暖模式、市电直接电加热供暖模式。 图1     光伏发电供暖系统工艺流程 4 设备选型 4.1 太阳能电池板 选用晶体硅太阳能电池板，单块太阳能电池板参数见 表1 。 表1     单块太阳能电池板参数 单块太阳能电池板占屋顶面积 的计算式为： （1） 式中  ——单块太阳能电池板占屋顶面积，m 2 ——单块太阳能电池板面积，m 2 ——太阳能电池板倾角，(°)，本文取39.08° 屋顶理论可铺设的太阳能电池板数量 的计算式为： （2） 式中  ——屋顶理论可铺设的太阳能电池板数量，块 ——屋顶面积，m 2 将已知参数代入 式（1） ，可计算得到单块太阳能电池板占屋顶面积为1.263 m 2 。屋顶面积为120 m 2 ，由 式（2） 可计算得到屋顶理论可铺设的太阳能电池板数量为95 块。 太阳能电池板逐时发电量 的计算式为： （3） 式中  ——太阳能电池板逐时发电量，kW·h/h ——太阳能电池板光电转换效率，本文取0.17 ——逐时太阳辐射量，MJ/(m 2 ·h） 4.2 储能式电散热器 储能式电散热器外侧为传热系数较高的保护外壳，内部设置散热片和相变蓄热装置，相变蓄热装置由相变材料和电加热装置组成 [ 5 ] 。具备以下工作模式：供暖模式：直接电加热供暖模式、蓄热释热供暖模式（以相变蓄热装置中储存的热量为热源的供暖模式）。蓄热模式：将电能转换成热能储存在相变蓄热装置中。边供暖边蓄热模式：直接电加热供暖模式+蓄热模式。 单台储能式电散热器性能参数见 表2 。直接电加热供暖模式下电热转换效率为1。 表2 中蓄热效率、放热效率分别适用于蓄热模式、蓄热释热供暖模式，蓄热效率指蓄热量与用于蓄热的电量之比，放热效率为放热量与蓄热量之比。 表2     单台储能式电散热器性能参数 储能式电散热器数量 的计算式为： （4） 式中  ——储能式电散热器数量，台 ——设计热负荷，kW ——储能式电散热器最大放热功率，kW 将已知参数代入 式（4） ，可计算得到储能式电散热器数量为12 台。 5 技术经济性分析 5.1 技术性分析 将供暖期分为初寒期、严寒期、末寒期。初寒期：11月15日—12月20日，严寒期：12月21日—2月19日，末寒期：2月20日—3月15日。为简化问题，分别计算初寒期、严寒期、末寒期的逐时太阳辐射量、逐时室外温度的平均值，并将平均值视为初寒期、严寒期、末寒期的代表逐时太阳辐射量、逐时室外温度。 由计算结果可知，供暖期：峰电时段供热量可完全由谷电蓄热量及光伏直接电加热热量承担，不消耗峰电。直接电加热供暖消耗谷电量9 035 kW·h、消耗光伏发电量7 089 kW·h，蓄热消耗谷电量为9 045 kW·h，光伏上网电量为992 kW·h。非供暖期：光伏发电上网电量（按逐时太阳辐射量实际数据计算）为28 189 kW·h。因此，光伏发电供暖系统可满足农村居住建筑供暖需求。 5.2 经济性分析 将静态投资回收期作为经济性评价指标，光伏发电供暖系统静态投资回收期 的计算式为： （5） 式中  ——光伏发电供暖系统静态投资回收期，a ——光伏发电供暖系统造价，元 ——光伏发电供暖系统年收益，元/a 光伏发电供暖系统造价 的计算式为： （6） （7） （8） 式中  ——光伏发电装置造价，元 ——储能式电散热器造价，元 ——供暖设备购置补贴金额，元，为4 400 元 ——光伏发电装置单位发电功率价格，元/kW，本文取3 000 元/kW ——单块太阳能电池板最大输出功率，kW，为0.265 kW ——单台储能式电散热器价格，元/台，本文取1 500 元/台 将已知参数分别代入式（ 7 ）、（ 8 ），可计算得到光伏发电装置造价为75 525 元、储能式电散热器造价为18 000 元。由 式（6） 可计算得到光伏发电供暖系统造价为89 125元。 光伏发电供暖系统年收益 的计算式为： （9） （10） （11） 式中  ——光伏发电上网年收益，元/a ——年供暖电费，元/a ——光伏发电上网电价，元/(kW·h)，本文取0.6 元/(kW·h) ——光伏发电年上网电量，kW·h/a ——年供暖消耗电量，kW·h/a ——低谷电电价，元/(kW·h) ——年电费补贴，元/a，为1 600 元/a 将已知参数分别代入式（ 10 ）、（ 11 ），可计算得到光伏发电上网年收益为17 508.6 元/a、年供暖电费为3 824 元/a。由 式（9） 计算得到光伏发电供暖系统年收益为13 684.6 元/a。 将已知参数代入 式（5） ，可计算得到光伏发电供暖系统静态投资回收期为6.5 a。光伏发电供暖系统经济性比较理想。 6 结论 ① 光伏发电供暖系统可满足农村居住建筑供暖需求。 ② 光伏发电供暖系统经济性比较理想。 1. 梁亚超 , 郭振华 , 杨帆 , 等 .  华北地区农村房屋建筑现状以及房屋能耗的调研分析 [J].  建筑节能 , 2016 ( 9 )： 115 - 117 . 2. 刘江涛 , 高慧明 , 刘建伟 , 等 .  北京市农村“煤改气”燃气供应相关技术研究 [J].  煤气与热力 , 2016 ( 9 )： A27 - A32 . 3. 郭丹 .  光伏发电现状及其环境效应分析（硕士学位论文） [D].  保定 ： 华北电力大学 , 2016 ： 2 - 4 . 4. 刘邓 , 张丹 , 周怡 , 等 .  集中式与集散式光伏发电系统MPPT的仿真与对比 [J].  电气工程学报 , 2018 ( 10 )： 41 - 46 . 5. 彭达文 , 鹿院卫 , 于强 , 等 .  低熔点混合硝酸盐相变传热过程研究 [J].  工程热物理学报 , 2018 ( 10 )： 2264 - 2270 . Techno-Economic Analysis of Photovoltaic Heating Systems in Rural Areas WANG Puyao 1 MA Yuefeng 2 LI Yan 3 TANG Xiaorui 4 Abstract The composition and process flow of a photovoltaic （PV） heating system are introduced. Combined with a calculation example，the equipment selection，operation strategies，and techno-economic performance of the system are analyzed. During peak electricity periods of the heating season，the heating demand can be fully met by the heat stored from offpeak electricity and the heat directly generated by photovoltaic heating，with no peak electricity consumed. The static payback period of the photovoltaic heating system is 6.5 years. The system can satisfy the heating demand of rural residential buildings，featuring favorable economic efficiency. Keywords rural area ； photovoltaic power generation ； heating ； techno-economic performance 引用本文： 王璞瑶,马跃峰,李岩,等.农村光伏发电供暖系统技术经济性分析[J].煤气与热力,2026,46(05):16-18. 第一作者： 王璞瑶，女，高级工程师，本科，从事城市供热系统设计、研究工作。 通讯作者： 马跃峰，男，高级工程师，硕士，从事暖通设计、咨询工作。 中图分类号： TU832.2 文章编号： 1000-4416（2026）05-0016-03 文献标识码： B 责任编辑： 贺明健   声明： 本文著作权归《煤气与热力》杂志社有限公司所有。