中國儲能網(wǎng)訊：太陽能由于受地域、天氣等影響較大，不能24小時365天源源不斷為用戶提供能量，因此，太陽能與其他能源互補使用已成為一種必然趨勢。尤其是隨著太陽能應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，太陽能與其他能源互補更是必不可少。
一、國外多能源互補發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀
歐州可再生能源行動計劃規(guī)定，到2020年，歐盟27國最終能源消費47豫將用于供熱和制冷，其中42%用于住宅領(lǐng)域，這主要是由于多數(shù)國家和地區(qū)地處溫帶和寒帶氣候區(qū)，對生活熱水和采暖需求較大，熱水和采暖能耗占住宅全部能耗的2/3左右。規(guī)定同時要求到2020年，21%供熱和制冷需求將由可再生能源供熱和制冷技術(shù)實現(xiàn)，其中太陽能熱利用占6%的份額。但到目前為止，可再生能源供熱和制冷技術(shù)只占歐洲供熱和制冷消耗的12%，歐洲要實現(xiàn)其2020年目標，還有很長的路要走。太陽能與其他能源互補應(yīng)用是解決歐洲供熱和制冷的有效方式之一。
在歐洲，太陽能與其他能源結(jié)合使用較多的是生物質(zhì)能。丹麥在大型太陽能與生物質(zhì)能聯(lián)合應(yīng)用方面有著豐富的經(jīng)驗，丹麥在1988年到2006年期間建成的所有太陽能供熱廠都是同生物質(zhì)能聯(lián)合興建。這種能源利用方式受到了丹麥政府的大力支持，最好的證明就是所有太陽能與生物質(zhì)能聯(lián)合興建的供熱工廠都可以從政府得到補貼。丹麥1998年開始運行的4900平方米的Risk Ping項目和2001年開始運行的3575平方米的Rise項目（見圖1）是太陽能與燃木屑鍋爐結(jié)合使用的項目。另外，瑞典在太陽能與生物質(zhì)能結(jié)合方面經(jīng)驗也較豐富，這從其1989年開始運行的5500平方米的Falkcnberg項目和2000年開始運行的10000平方米的Kung lv項目可以看出，這兩個項目都是太陽能與燃木屑鍋爐聯(lián)合供熱。
太陽能與燃氣互補系統(tǒng)是歐洲采暖比較普遍的方式之一。這主要是由于歐洲有長期使用燃氣的習慣，并且太陽能與熱泵系統(tǒng)受天氣影響較大。德國1996年開始運行4300平方米的Fricdrieh Shafen 項目是其中比較典型的項目，項目由太陽能與燃氣鍋爐聯(lián)合供熱。
另外，太陽能與熱泵相結(jié)合也是歐洲采暖的方式之一，但應(yīng)用并不普遍。由于在室外環(huán)境溫度較低時，采用氟碳類制冷劑的空氣源熱泵機組的制熱性能衰減比較明顯，因此家用熱泵系統(tǒng)目前主要在法國、德國和意大利安裝應(yīng)用，其他國家和地區(qū)的安裝數(shù)量較少。而安裝的家用熱泵系統(tǒng)，80%左右的熱泵用于采暖或游泳池加熱，用于制取生活熱水的機組約為20%。
與歐洲情況相似，美國、日本等國家由于成套供應(yīng)的住宅用熱能系統(tǒng)（熱水和供暖）越來越多，出現(xiàn)了住宅能源系統(tǒng)的集成化應(yīng)用和部品化的趨勢。
多能源組合系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)方案大致可分為兩類。一種是系統(tǒng)聯(lián)接外置型，管道外露安裝，布局比較松散，現(xiàn)場處理比較靈活，這種方案一般在設(shè)備間內(nèi)使用，如地下室等；另一種是系統(tǒng)集中聯(lián)接型，幾乎所有的系統(tǒng)聯(lián)接部分都安裝在一個箱體內(nèi)，包括循環(huán)泵、閥件等，包含控制系統(tǒng)和蓄熱水箱，布局緊湊，外形美觀，現(xiàn)場施工量少，是目前歐洲市場的主流產(chǎn)品。其中，嵌入式產(chǎn)品可以整體嵌入墻內(nèi)，不占室內(nèi)空間，在面積較小的住宅中應(yīng)用優(yōu)勢明顯。
多能源組合系統(tǒng)具備了供應(yīng)住宅內(nèi)全部熱能需求的功能。與多種末端協(xié)調(diào)運行是各企業(yè)重點解決的技術(shù)問題。在歐洲，生產(chǎn)家用暖通設(shè)備的大企業(yè)基本都已開發(fā)出具有各自技術(shù)特色的住宅能源整體解決方案。
美國可持續(xù)設(shè)計和產(chǎn)品管理公司（SDPM）制造的氣候和諧系統(tǒng)在眾多的多能源集成系統(tǒng)中也具有一定代表性。這是一種模塊化的多能源集成住宅熱水系統(tǒng)，具有靈活滿足不同需求的快裝式模塊。其中，以燃氣采暖鍋爐為核心的熱源模塊可以根據(jù)用戶需求，配備多種功能，裝備的標準接口可以方便地與空氣源熱泵、太陽能集熱器連接。
二、我國多能源互補發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀
由于我國初期太陽能熱水器多是在農(nóng)村使用，主要用于供應(yīng)熱水，與太陽能熱水系統(tǒng)互補使用的其他能源主要是電能。
近幾年來，隨著太陽能熱利用技術(shù)進步，太陽能供熱系統(tǒng)開始走進城市，并且隨著太陽能應(yīng)用領(lǐng)域擴展到采暖、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等應(yīng)用，單獨使用太陽能已不能滿足用熱需求，太陽能與熱泵、燃氣、電、生物質(zhì)能等能源互補使用成為趨勢。
一些太陽能熱利用骨干企業(yè)除在太陽能產(chǎn)品方面保持穩(wěn)定的投入外，在空氣源熱泵、燃氣鍋爐、電加熱等輔助系統(tǒng)方面也投入了較大精力，如太陽雨、桑樂、四季沐歌、清華陽光等公司都專門成立空氣源熱泵研究部門，并有空氣源熱泵產(chǎn)品生產(chǎn)；桑普生產(chǎn)的燃氣鍋爐產(chǎn)品不僅能單獨使用，還能與太陽能熱水系統(tǒng)結(jié)合使用，而皇明、力諾瑞特、華揚、萬和則都有專門的多能源互補系統(tǒng)生產(chǎn)或者多能源互補解決方案。一些配套企業(yè)，也都有多能源互補相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)，如邁能高科多能源集成搪瓷儲熱水箱、創(chuàng)意博、杰奧生產(chǎn)的控制系統(tǒng)，都適用于多能源互補，而無錫新能源科技有限公司的太陽能循環(huán)泵站則為多能源互補產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了設(shè)計思路。
1.國內(nèi)企業(yè)多能源互補系統(tǒng)及解決方案
皇明：3G多能源融合采暖解決方案
皇明作為太陽能熱利用行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，實施了不少太陽能與其他能源相結(jié)合的工程案例，其負責的毛主席紀念堂工程是迄今為止國內(nèi)最大的U型管太陽能熱水項目。該項目由U型管太陽能集熱器、管路系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、水箱系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、遠程控制系統(tǒng)、變頻給水系統(tǒng)、防過熱系統(tǒng)和電鍋爐輔助加熱系統(tǒng)組成。該太陽能熱水工程每天生產(chǎn)熱水15噸，采用了3個水箱，并依次進行加熱，陽光不足時，只需加熱5噸水箱的水就可滿足用水需求，從而大大節(jié)約了電能。另外，皇明還實施了一些太陽能與沼氣相結(jié)合的工程項目。
在多能源互補方面，皇明推出了3G多能源融合采暖解決方案，該方案由太陽能分體系統(tǒng)、燃氣熱水器、室內(nèi)機、影屏等組成。承壓式太陽能采暖系統(tǒng)主要采用承壓集熱器及承壓水箱組成太陽能集熱系統(tǒng)，太陽能集熱系統(tǒng)集存太陽能熱量，然后將熱量傳遞到采暖末端進行采暖，太陽能不足時使用輔助能源配合進行采暖。該系統(tǒng)可提供35-95℃的熱水，且整個系統(tǒng)都由控制系統(tǒng)智能控制。
為了解決南方特別是長江流域七省二市的冬季采暖問題，力諾瑞特與上海交通大學在上海聯(lián)合發(fā)布了一款“太陽能熱泵·空氣能熱泵·一機多能源能源中心”產(chǎn)品。
由于采用了雙核換熱和Smart智能微感換熱技術(shù)，“一機多能源能源中心”不僅可一年四季提供45℃以上的生活熱水、在夏季滿足空調(diào)制冷的需求，還可以在零下5℃以上的氣候條件下，高效制取35℃的熱水，實現(xiàn)室內(nèi)18℃至22℃的采暖。雙核換熱技術(shù)是使用兩套換熱裝置，在冷熱水換熱上可以根據(jù)需求交替，一機多能源具備5種工作模式，提供24小時不間斷熱源，滿足了對室內(nèi)冬季采暖、夏季空調(diào)制冷、一年四季可給生活熱水水箱加熱等多種情況下的穩(wěn)定換熱。而Smart智能微感換熱技術(shù)，則是采用立體式換熱末端，將主動換熱與被動的對流換熱相結(jié)合，通過適當增大換熱面積實現(xiàn)了小溫差、低流量、低噪音下的穩(wěn)定散熱，同時最大限度利用熱源，告別“強吹風”式的采暖弊端，換熱均勻，使得空氣清新不干燥，大大增加了住宅的舒適性。
據(jù)悉，這種熱泵能源中心與燃氣類產(chǎn)品相比，節(jié)能率在20%以上，一家一戶一套6匹機系統(tǒng)就可以保證節(jié)能、舒適的需求。
華揚：“A·S地暖”系統(tǒng)
為應(yīng)對新市場的供暖需求，華揚推出了新型三聯(lián)一體節(jié)能解決方案———“A·S地暖”系統(tǒng)，核心在于其合理采用空氣源熱泵、太陽能輔助系統(tǒng)運行，實現(xiàn)了供暖、制冷、熱水三聯(lián)供需求，同時大大降低了能耗成本。
A·S地暖”系統(tǒng)以“夏天中央空調(diào)制冷、冬天低溫均衡供暖、四季全天候中央生活熱水”為功能訴求，集“安全、節(jié)能、高效、智能”為一體，采用空氣源熱泵、太陽能有機融合技術(shù)，系統(tǒng)以太陽能熱利用優(yōu)先為用能原則，確保最大限度利用免費的綠色能源。同時，“A·S地暖”系統(tǒng)具備中央空調(diào)制冷特點，夏天采暖模塊關(guān)閉，制冷模塊開啟?？照{(diào)末端有明暗裝懸吊式、壁掛式、立柜式、落地式等多種可選產(chǎn)品，滿足各種建筑空間的需要，可實現(xiàn)分室控溫功能。24小時全天候熱水供應(yīng)，且多點覆蓋，解決了家庭環(huán)境內(nèi)熱水需求，既經(jīng)濟環(huán)保又節(jié)省運行費用。
萬和：多能源互補太陽能熱泵供熱系統(tǒng)
萬和是我國太陽能熱利用行業(yè)在多能源互補方面做得較好的企業(yè)。萬和將太陽能熱水單元、熱泵熱水單元與燃氣熱水單元組合的供熱水系統(tǒng)集成化，開發(fā)出多能源互補太陽能熱泵供熱系統(tǒng)，如：燃氣+太陽能、燃氣+熱泵、太陽能+熱泵、太陽能+熱泵+燃氣等新能源集中供熱系統(tǒng)。
萬和通過研究多能源互補技術(shù)、能源梯級利用技術(shù)、低溫高效供熱技術(shù)，利用中央智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)太陽能熱水單元、熱泵熱水單元和燃氣輔助加熱裝置的協(xié)同優(yōu)化控制。萬和的太陽能熱泵供熱系統(tǒng)可單獨啟動這三種單元，或?qū)⑵渲袃煞N單元、三種單元同時啟動，優(yōu)先利用太陽能、環(huán)境熱源，以燃氣為補充能源，實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、健康、可持續(xù)供應(yīng)熱水，解決了單一能源產(chǎn)品在家庭熱水供應(yīng)中的使用局限，實現(xiàn)各種能源產(chǎn)品的優(yōu)勢互補，最大限度地減少傳統(tǒng)能源的消耗，滿足高品質(zhì)的生活熱水需求。同時，系統(tǒng)可全面滿足消費者任何時間,任何地域更節(jié)能的沐浴和供熱需求。用戶可根據(jù)戶型特點及家庭人口數(shù)量、地域、氣候特點等因素，選擇相應(yīng)的產(chǎn)品組合，可以最大限度地利用太陽能、空氣源熱泵等清潔能源。圖2為萬和太陽能垣空氣源熱泵一體機（燃氣輔助加熱）示意圖。
圖2萬和太陽能＋空氣源熱泵一體機（燃氣輔助加熱）示意圖
天普：太陽能制冷采暖熱水蓄能綜合解決方案
為了能更好地應(yīng)用太陽能，實現(xiàn)太陽能全年高效應(yīng)用并降低綜合運營成本，天普集團開發(fā)了太陽能制冷采暖熱水蓄能綜合解決方案。該方案讓用戶夏季使用太陽能制冷，冬季使用太陽能采暖，四季使用太陽能熱水洗浴，多余熱量儲存起來以供陰雨天氣及冬季采暖使用，這樣的綜合解決方案為客戶解決了太陽能與用戶使用不匹配的矛盾，是解決用戶綜合需求的優(yōu)化方案。使用該方案采暖，室內(nèi)溫度可達18-25℃，制冷溫度可為16-18℃，熱水溫度可達45-80℃。并且整個系統(tǒng)集成設(shè)計，搭配輔助能源并通過專業(yè)軟件分析，設(shè)計人性化，同時整個系統(tǒng)智能化控制，全數(shù)據(jù)顯示，分戶計量，信息準確，有利于整個系統(tǒng)的高效運行。
其他：空氣源熱泵+太陽能熱利用系統(tǒng)+低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)空氣源熱泵+太陽能熱利用系統(tǒng)+低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)是由北京市建設(shè)工程物資協(xié)會建筑采暖分會組織大專院校、科研設(shè)計單位、企業(yè)等11家單位共同承擔，歷時2年完成，是住建部的科技計劃項目。這種新型組合系統(tǒng)中的低溫熱水地面輻射供暖，與散熱器必須輸入高溫熱水的情況不同。假如末端采用預制溝槽薄型水地暖系統(tǒng)，輸送熱水的溫度只需35℃即可。整個系統(tǒng)將空氣源熱泵鎖定在最佳工作狀態(tài)，即提供50℃以下的熱水，與高效地暖裝置組合，從而優(yōu)化組合成新的建筑采暖系統(tǒng)，即低溫空氣源熱泵與高效地暖組合式建筑采暖系統(tǒng)。如今，該系統(tǒng)已在北京、河北秦皇島、山東青島、上海、重慶和長沙等地的住宅、小型公共建筑項目中進行了重點測試。通過對住宅建筑不同供熱方式模擬計算及測試結(jié)果顯示，不同供熱方式的一次能源消耗量排序如下：燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)供熱方式約低溫空氣源熱泵供熱方式約燃氣壁掛爐約大型燃煤鍋爐供熱方式約區(qū)域燃煤鍋爐供熱方式約直接電采暖供熱方式。
結(jié)合在華北地區(qū)北部課題示范項目測試結(jié)果，項目組的研究得出，凡達到50%節(jié)能設(shè)計標準的建筑，冬季采暖+生活熱水使用空氣源熱泵+太陽能的運行費用為每平方米14-16元，使用空氣源熱泵的為每平方米18-20元。
2.多能源互補集成配套產(chǎn)品
隨著多能源互補趨勢的不斷發(fā)展，一些集成配套產(chǎn)品也逐漸出現(xiàn)在市場上，目前，有些集成配套產(chǎn)品可以直接應(yīng)用于多能源互補方案中，但有些集成配套產(chǎn)品只能為多能源互補集成產(chǎn)品研發(fā)提供設(shè)計思路。
邁能高科：多能源集成搪瓷儲熱水箱
邁能高科作為搪瓷內(nèi)膽水箱生產(chǎn)專業(yè)企業(yè)，很早就抓住了多能源互補發(fā)展趨勢，研制出了GMO多能源集成搪瓷儲熱水箱系列產(chǎn)品。GMO多能源搪瓷儲熱水箱將太陽能、空氣源熱泵、天然氣、電能等多種能源方式組合使用，擁有太陽能、燃氣互補即熱系統(tǒng)，空氣源熱泵、燃氣互補即熱系統(tǒng)，太陽能、空氣源熱泵、燃氣多能源互補即熱系統(tǒng)等幾大多能源互補集成系統(tǒng)。
威遜：太陽能泵站
無錫威遜新能源公司（以下簡稱“威遜”）針對陽臺壁掛太陽能熱水器使用過程中，循環(huán)效果不理想的情況研發(fā)了太陽能泵站。該泵站主要用于太陽能一次集熱循環(huán)系統(tǒng)，有利于實現(xiàn)太陽能儲熱水箱溫度的控制。循環(huán)泵站集多種功能原件為一體，同時起到安全、注/泄循環(huán)介質(zhì)，溫度/壓力檢測的作用，循環(huán)管道含供水連接管道和回水連接管道兩路。目前。威遜生產(chǎn)的太陽能泵站主要供給太陽雨、桑普、五星、伯恩、華隆等。
雖然，目前威遜太陽能泵站不適宜多能源互補應(yīng)用，但這為我國多能源互補應(yīng)用在配套產(chǎn)品設(shè)計方面提供了思路。
創(chuàng)意博:控制系統(tǒng)
多能源互補作為未來的能源發(fā)展趨勢，對整個方案的精確控制必不可少。隨著太陽能熱利用行業(yè)的發(fā)展，太陽能控制系統(tǒng)技術(shù)也日漸進步，目前不少太陽能熱水工程項目中都應(yīng)用了工程控制系統(tǒng)。創(chuàng)意博立志于做“太陽能工程控制器的領(lǐng)航者”，目前生產(chǎn)太陽能控制系統(tǒng)，并提供系統(tǒng)集成技術(shù)綜合解決方案，并進行數(shù)據(jù)中心遠程監(jiān)管與在線維護。
三、我國多能源互補目前存在的問題
我國多能源互補目前處于起步階段，在發(fā)展過程中主要存在以下問題：
1.認識上存在誤區(qū)
有太陽能熱利用工程設(shè)計人員指出，所謂的互補和節(jié)能，不是一定要保證太陽能達到多少比率，而是整個系統(tǒng)要合理設(shè)計，能源要充分利用。而我們國家很多系統(tǒng)都要求太陽能貢獻率達到70%以上才算節(jié)能，這是不科學的。歐洲的一些太陽能與其他能源互補項目，太陽能保證率很多都沒有達到70%，如前文提到的德國Friedrichshafen項目太陽能保證率只有47%。
2.能源搭配不合理
如太陽能與空氣源熱泵互補系統(tǒng)，通常情況下，都是太陽能作為主要熱源，空氣源熱泵作為輔助熱源，但是在一些大的工程項目中，很多設(shè)計人員利用招標方不懂太陽能熱利用這一點，在安裝中變成了以空氣源熱泵作為主要熱源，太陽能做為輔助能源。雖然用戶最終能用到熱水，但是在經(jīng)濟效益和節(jié)能效益方面大打折扣。雖然市場上空氣源熱泵系統(tǒng)的價格比太陽能熱水系統(tǒng)價格要昂貴一些，但是在實際工程項目中，工程量越大，空氣源熱泵系統(tǒng)越便宜，因此，很多安裝方就大量安裝空氣源熱泵系統(tǒng)。但是用戶在使用過程中的費用比原來設(shè)計的費用要高很多。
3.系統(tǒng)使用效率不高
如太陽能與電輔助加熱系統(tǒng)，很多太陽能與電輔助加熱系統(tǒng)太陽能的使用效率都不高，更多的是用電進行輔助加熱。而太陽能與熱泵、燃氣、生物質(zhì)能等相結(jié)合使用系統(tǒng)也存在相同問題。
隨著供熱和制冷需求的進一步擴大，多能源互補將成為未來用能的趨勢之一。我國目前發(fā)展太陽能與其他能源互補使用雖然存在一定問題，但是我們相信，只要我們牢牢把握住這一趨勢，并為之不斷努力，未來太陽能與其他能源互補必將發(fā)展得更好，進一步為我國的節(jié)能減排做出貢獻。
四、發(fā)展太陽能與多能源互補系統(tǒng)的措施
1.多能源互補系統(tǒng)有助于使太陽能熱利用在實際應(yīng)用中更具有操作性。
政府應(yīng)大力推廣可再生能源利用，夯實太陽能光熱產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，推進多能源互補綜合研發(fā)工作和互補系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用的開發(fā)工作，減免研發(fā)單位的賦稅，并以合理的方式和標準提供相應(yīng)補貼。
2.積極開展研發(fā)機構(gòu)、學術(shù)組織、企業(yè)間的產(chǎn)學研交流活動，加強與國外能源綜合利用的研發(fā)交流、互訪活動。根據(jù)不同地區(qū)特點，實現(xiàn)“因能制宜”，鼓勵不斷發(fā)展新型能源互補體系或能源利用新模式。
3.開展太陽能與燃氣、電、油、生物質(zhì)能、地熱能等多能源互補的分布式能源系統(tǒng)的技術(shù)集成應(yīng)用，提高系統(tǒng)的可靠性與能源利用效率。無論是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、還是公共建筑，其對熱、電、冷的需求是必不可少的，只是對三種能源形式的需求在時間、空間、能量大小上存在差異，如何將間歇性和隨機性的可再生能源優(yōu)化組合、協(xié)調(diào)控制為用戶提供高效、可靠、經(jīng)濟的能源供給，是分布式可再生能源技術(shù)集成創(chuàng)新要解決的重要問題。
4.制定多能源互補研發(fā)和利用規(guī)章條例，包括招標、設(shè)計、施工、工程管理、驗收監(jiān)管、維護等，增強多能源互補利用的安全性、適用性和科學性，鼓勵有相應(yīng)資質(zhì)的企業(yè)發(fā)展多能源互補體系示范工程。
5.細化多能源互補應(yīng)用分類，建立公共建筑、民用居住建筑、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等不同節(jié)能環(huán)保評價系統(tǒng)。
