新型太阳能家庭热电供给系统设计

工作原理主要是通过材料表面的温差将热能转换成电能（图2），工作室需要有相对高的热源和表面冷却机构。

单晶硅的光伏板的转化率一般在24%左右，通过引进新材料的使用，可有效的提供单位面积的发电功率，同时此系统可以将多余的能量转化为热能。

3.2 相变储能材料

相变储能是利用材料在相变时吸热或放热来储能或释能。因此，它的核心和基础是相变储能材料，简称相变材料（PhaseChange Materials，即PCM）。相变储热技术可以解决能量供给在时间和空间上失衡的矛盾，是提高能源利用效率和保护环境的重要技术（图3）。

3.3 分布式家庭热电系统的工作原理

系统的工作原理，一次能源为利用光伏电池采集太阳能发电，二次能源为利用一次能源发电过程中产生的余热结合半导体热电材料回收部分热能。将热能转化为电能，由于此类半导体热发电材料的主要工作原理是温差发电，因此材料需要通过水冷或者风冷的方式将其冷却，我们所采用的方式为水冷。在此我们可以将冷却过程中的吸收的热量收集起来，对于家庭用户而言，回收热量可以被用作为生活热源使用。比如我们可以将此热量转化为生活热水，或者可以在冬季被用作为采暖使用。

主要组成部分为太阳能光伏电池、Bismuth telluride （Bi2Te3）碲化铋热电组、双向储能型光伏逆变器、箱变储能材料、储能电池组、双向电表和中控数据处理设备（图4）。

对于整套系统将会带来两大产物。第一，是光伏电池发电能，外加半导体热电材料发的电能。第二，针对半导体发电必须有两级温差，为了达到冷却目的所吸收的热量。

需要结合消费者的生活习惯及实际需求，对产品进行合理化分析。通过目标用户的一系列调研，通过自动化控制合理的分配和使用资源，以达到能源的利用最大化。通过电能的上网和共享给其他用户，可提高系统的整体利用率。此过程可以被视为能源的梯级利用，可以达到提高一次太陽能的利用率（图5）。

Donald·A·Norman曾经把易用性和可理解性作为产品同类的层级，出符合的产品需要满足两个条件：要能使用户对其行为结果可预测和每一个操作对应一种变化，令用户指导操作的有效性。

家庭热电联供系统面向的是普通消费者，对于他们来说是一个相对复杂难以操作的系统，通过对整体的分析，我们需要考虑的是建立一套以用户为中心的交互系统。在现有基础下能够很好的服务用户，并且可以给客户带来他们的正在需求，而不会需要他们太多的学习成本和经济负担。

需要一个中央数据集控器，采集各设备间的工作状态和相关数据，对不同用户的使用习惯进行分析，给予不同用户差异化的能源使用方案，用户可以通过终端设备获取相应的系统参数。

4 结论

通过对传统分布式光伏的性能优化，能够提高能源的利用率。与此同时，此系统同时解决了家庭用户的热能和电能的基本需求。并且针对用户的使用习惯，通过智控系统的能源合理分配，以满足用户日常需求。考虑到用户并非专业人员，因此优化控制交互界面，用简洁图形表达的方式，让用户可以更为便捷的获取系统的运行状态。

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