复合储能太阳能仿真，引领绿色能源革命

随着全球对能源议题的日益关注，减少能源消耗与推动可再生清洁能源的开发成为了科研与产业界的共同目标。在众多新兴能源之中，太阳能凭借其清洁环保、安全可靠、资源稳定且总量庞大的特性，成为了研究与应用的焦点。我国凭借年平均高达5750MJ/m²的太阳能辐射量，每年可捕获的太阳能总量相当于5×104亿吨，展现了太阳能巨大的潜力。

当前，太阳能的应用在供热领域主要集中在太阳能热水系统上，能够在系统中集成相变储能模块，为太阳能供热技术的广泛应用奠定了基础。

（一）带储能的供热系统仿真模型构建

1.供热系统原理

太阳能-热泵供热系统可细分为两大核心类别：间接膨胀式与直接膨胀式系统，这两大类系统进一步依据其结构特点细化为并联型、串联型等多种配置，旨在适应不同运行条件并优化加热策略。

系统在热水供热循环中巧妙地串联了辅助热源设备，且该设备被布置在用户侧之前的关键位置，辅助热源能够迅速介入，为循环水提供必要的补充热量，从而保障了对用户端的持续、稳定供热，有效提升了系统的整体供热能力与可靠性。

2.新型储能模块构建

系统仿真模型所需的储能模块通过TRNSYS与VC++6.0软件创建。系统通过TRNSYS软件创建文件并进行参数设定，输入参数有冷热流体的入口温度与流速，部件的初始温度；常数主要为相变材料的相变温度、导热系数、潜热值、比热容以及储能模块的体积等。参数设定完成后，将储能模块文件导出成为C++文件，通过VC++6.0软件进行程序的编写与编译，最终获得可用于进行TRNSYS系统仿真的储能模块。

（二）系统仿真模型构建

在其余部件参数与工况不变的情况下，将构建的新型储能模块加入供热系统，储能模块与间壁式换热器串联，两个循环环路并联流经换热器与储能模块，进行换热。同时，在系统中设置控制器，使系统分为两种工作模式：(1)当太阳能充足，太阳能集热器出口温度高时，集热循环水与供热循环水直接在换热器处进行换热，换热后的热水流经储能模块并对其进行充能，此时供热循环水不流经储能模块；(2)当太阳能不足，太阳能集热器出口温度低于供热循环回水温度时，集热循环泵停止工作，此时集热循环水不流经储能模块，供热循环水流入储能模块，吸收热量后供给用户。

（三）仿真结果分析

(1)在采暖季节，太阳能供热系统展现出强大的热量供应能力，与单纯依赖热泵供暖相比，结合太阳能的建筑供暖方案能够显著减少22%至35%的能源消耗。

(2)通过集成储能模块，太阳能供热系统有效缓解了太阳能的波动性问题，使得太阳能保证率稳定保持在22%以上，供热量轻松超越850kW·h。这一改进可进一步将太阳能保证率提升至30%以上，供热量更是可达1100kW·h以上，展现了系统优化的巨大潜力。

(3)在追求系统性能极致化的背景下，复合相变储能模块凭借其紧凑的体积与卓越的运行性能脱颖而出。它能够在有限的空间内实现高效的能量存储与释放，不仅提升了系统的节能效益，还促进了系统整体的紧凑化设计，是提升系统综合性能的理想之选。