随着我国经济的快速发展,对能源的需求越来越大。能源消耗的迅速增加与环境污染的矛盾日益突出,因此加大清洁、可再生能源的应用是未来发展的必然趋势。本文结合太阳能光伏光热集热器、地源热泵、燃料电池组成一套多源热电联产系统,该系统可以综合利用可再生能源,提高能源的综合利用率,满足用户对热电的需求,且在节能减排方面有着巨大的潜力。本文以天津某农村住宅为例,计算了建筑的动态负荷分布,设计了一套多源热联产系统,搭建了以TRNSYS软件为研究平台的瞬时仿真系统。主要研究内容如下:1.对太阳能光伏光热集热器的数学模型进行了系统分析,归纳了影响光伏发电效率的因素,为提高多源热电联产系统中光电转化效率明确了研究方向。2.搭建了建筑的瞬时仿真模型,计算了建筑的动态负荷分布。3.对太阳能光伏光热集热器、地埋管换热器、热泵进行了系统的设计,提出两种工作模式,建立了一套完整且与建筑匹配的仿真系统。4.分析了供暖季典型工况日和非供暖季典型工况日的仿真模拟结果,与不带冷却循环的PV/T集热器进行了对比分析,对系统运行40年后的土壤温度做出了仿真计算,计算了燃料电池全年的发电量,优化了集热器倾角。得出结论如下:1.通过对数学模型的分析,得出了光伏集热板的背板温度是影响光电转化效率的主要因素,利用冷却水对光伏板进行冷却,有利于提高光电转化效率,并且余热可以得到有效利用,提高了对太阳能的利用率;带有冷却循环的PV/T系统的全年发电量比不带冷却循环的PV/T系统全年发电量多出814kW·h,前者比后者提高了49.64%。当PV/T系统不足以承担用户的电能需求时,可启动燃料电池,为用户提供电能,燃料电池发电功率5.167kW,年发电量45263kW·h。2.系统设置了蓄热水箱,在供暖季,可以利用太阳能集热器提升蒸发器入口温度,在提高系统的能效比的同时也提高了PV/T系统的发电率;在非供暖季,多余的热量可向地下补热,最大瞬时补热量为24320.3103kJ/h,最小为886.7716kJ/h,全天总补热量为180223.7451kJ,补热效果明显。3.对土壤温度进行了40年的仿真模拟,仿真结果表明,随着系统运行年数的增长,土壤平均温度稳定,相比第一年的土壤平均温度13.4℃,四十年后土壤平均温度为13.92℃,温升高达0.52℃,土壤温度的提升有利于地源热泵的运行,提高了能效比,并且对土壤的生态环境友好。