近日，机能学院博士后郝新月在期刊“Energy Conversion and Management”上发表了题为“Performance analysis of a novel combined cooling, heating and power system with solar energy spectral beam splitting”的创新研究文章。郝新月博士为该论文的第一作者，浙大宁波理工学院为第一完成单位，浙江大学为第二完成单位。Energy Conversion and Management是国际工程技术领域的顶级期刊之一，其2021-2022年的影响因子为11.533，WOS期刊SCI分区Q1，中科院SCI期刊一区Top期刊。

图1 “Energy Conversion and Management”在线发表

针对我国建筑耗电量逐年增加对高效节能系统的技术需求，本文提出“基于光谱分频能质梯级利用的太阳能冷热电联供系统”，根据太阳能特性与光伏发电原理，首次提出将光谱分频技术引入冷、热、电联供系统，充分利用新能源开拓系统性能提升新途径，形成基于太阳能光谱特征、能量品位与制冷技术特性相匹配的热电互补驱动高性能供冷、供热、供电的关键技术。

系统包含太阳能光伏发电子系统、集热子系统、制冷子系统，原理如图2。系统通过采用光谱分频技术将高频光谱（380-1200nm）输送至光伏发电子系统以产生电能，电能可用于供给制冷子系统、供热子系统用电设备的电量需求，多余电量可存储于电池。同时，光伏子系统采用冷却水回收部分热能、确保光伏组件工作温度处于最大工作效率。光谱分频后的低频光谱用于集热子系统回收热量以加热载热介质，热流体主要用于驱动喷射式制冷系统和供应用户热水/采暖等热负荷需求。在制冷子系统中，太阳能热量主动转化为冷量以有效提升能量品位，喷射/压缩复合式制冷子系统虽消耗部分光伏电量，但可实现更宽温度范围的高效制冷，突破了常规压缩式制冷性能提升困难的技术瓶颈，实现在满足用户冷量、热量、电力供应需求的条件下，获得更高系统性能并提高太阳能综合利用率。性能分析如图3和图4，通过分析得知，新型系统的能量总利用效率和综合发电效率分别可达82.7%和44.9%，较传统光伏系统性能提高显著。新系统为提高可再生能源利用效率提供了新的思路，也为实现“双碳”目标发挥积极的促进作用。

图2 基于光谱分频太阳能冷热电联供系统原理图

图3 制冷系统性能变工况分析

图4 能源利用效率、能量分布及发电量分析

相关研究已获授权发明专利2项。授权证书如图5。

图5 基于光谱分配新型热泵与储能系统发明专利的授权证书

论文研究团队介绍：

“低品位能源利用创新”团队由浙江大学和浙大宁波理工学院的教师、博士后及研究生共同组成，陈光明教授为团队领航人，主要研究领域为余热回收、低碳制冷、低品位能源利用、系统节能、太阳能光伏光热利用以及环保型制冷剂筛选等。团队对热力学基本原理具有较深入地理解和研究，对低品位能源利用技术进行了多年的研究，获得国家“973”项目课题、“863”项目、国家自然科学基金重大项目课题等多个项目资助。团队完成太阳能热电互补高效空调、船舶发动机废热驱动制冰等创新研究，完成原理样机制作与调试，实验性能显著提升（较传统制冷机组性能提升30%以上）。团队低品位能源利用相关研究成果发表于《EnergyConversion and Management》、《Energy》、《Solar Energy》、《Applied Thermal Engineering》、《Journal of Thermal Science》、《International Journal of Refrigeration》等权威期刊。