生活品质的前提下，减少不必要的消费支出。家庭光伏发电分散集中式光伏发电投资风险，提升有效能源的利用率。针对家庭个体单位来说，同样是一种有价值的资产投资。

技术的发展也给我们生活的变革带来了新的动力，利用好新的技术来帮助我们解决家庭能源的有效利用。单一系统的建立，已经无法满足家庭实际对于能源的需求，需要通过各项技术的统一设计整合，提供一个整体的解决方案。

科技的发展给我们带来各种可能，如何利用好各种技术。合理的规划和布局我们的家庭能源系统，可以很大程度的降低公共能源的供给压力。家庭能源综合供给方案，整合太阳能、空气能、地热能、箱变储能、电力墙储能等各自优势，对能源进行综合利用。

通过智能互联技术，对家庭的各种能源的供给和使用进行合理分配，已达到高效节能合理的成绩分配利用的目的。

太阳能发电储能供电系统，主要由太阳能电池组件和储能部分组成，储能部分包括铁电池、逆变器、控制器等。

我国太阳能开发潜力巨大，充分利用太阳能热发电，是未来有效缓解传统热力发电带来的能源短缺、资源枯竭、环境污染等问题的重要手段之一。集中式太阳能热发电（concentrated solarpower，CSP）技术相对成熟、发电成本低、与电网匹配性好，而且其热电转换部分与常规火力发电机组相同，有相对成熟的技术加以利用，特别适合于大规模集中热发电，是可再生能源发电中最具发展前景的发电形式之一。

但由于昼夜交替、气候变化光伏发电的波动性，太阳能的获取不可连续，使得发电系统很难平稳运行。

光伏发电是作为传统能源的有益补充之一，光伏发电现在正发展的火热，但是也面临着一系列的尴尬。当光伏发电系统进入到寻常百姓家，会带来各种问题。

按照《能源发展“十三五”规划》，到2020年太阳能装机总量定为110GW，光热为5GW，光伏电站为45GW，分布式为60GW。机构预计，分布式光伏在未来4年年均复合增长率将高达58.17%。

2 中国太阳能资源分布及其应用

智研咨询发布的《2017-2022年中国光伏发电市场行情动态及发展前景预测报告》显示，我国属太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时，年辐射量在5000MJ/m2以上。根据国家气象局风能太阳能评估中心划分标准，我国太阳能资源地区分为以下四类：

一类（资源丰富带）地区：全年辐射量在6700-8370MJ/m2。相当于230kg标准煤燃烧所发出的热量。

二类（资源较富带）地区：全年辐射量在5400-6700MJ/m2，相当于180-230kg标准煤燃烧所发出的热量。

三类（资源一般带）地区：全年辐射量在4200-5400MJ/m2。相当于140-180kg标准煤燃烧所发出的热量。

四类地区：全年辐射量在4200MJ/m2以下。

一、二类地区，年日照时数不小于2200小時，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2/3以上，具有利用太阳能的良好资源条件（如图1）。

本文讨论太阳能的综合利用方式，太阳能利用的基本方式可分为光热利用、光电利用。

光电利用：未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式主要有两种：（1）光一热一电转换。此方案成本较高，效率较低。（2）光一电转换。其基本原理是利用光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能。

3 新型太阳能热电联供原理及其应用

通过对用户的使用习惯进行分析和研究，寻找出用户希望能够使用清洁能源，但担心自己对设备的不了解会在使用过程中带来一系列的麻烦。因此，在系统设计过程中尽可能采用全自动化控制，在服务设计方面提升用户体验。通过设计研究使用过程中的各种交互体验，让系统更加人性化，人机交互部分只给予用户最近的数据。

热电联供能源系统研究结合服务设计、交互设计和全新商业模式设计。

3.1 热发电材料及其性能

Bi2Te3热电材料是半导体材料，室温下具有良好的热电特性，能够实现热能和电能的相互转化。其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。