近些年来,在国家政策的指导与推动下,新能源在各项领域中应用不断增加。但新能源的充分利用还需要深入研究。比如太阳能的弃光现象依然存在,减少弃光是亟待解决的问题。结合国家政策,以提高能源利用率为前提,本课题开展了用微能源网对太阳能和土壤源的消纳研究。首先对热泵系统的运行进行了详细研究。分析了热泵循环系统的原理,以及热泵循环系统的运行过程,对于提高土壤源和太阳能的消纳利用提供了研究方向。其次,对土壤源的特性进行了分析,并结合热泵系统,设计了以地下垂直埋管作为换热器的土壤源热泵供暖系统,初步提高了土壤源的能源利用率。进一步利用土壤源的全年温度均稳定在16℃-22℃的优良特点,设计以土壤源垂直埋管系统为基础的土壤源直接制冷系统,可以很好的解决依靠压缩机造成的运行成本高的问题。而针对制冷需求较高,制冷量较大的地点,设计了土壤源联合压缩机运行系统的制冷回路。在充分发挥土壤源的优势下,不仅可以满足制冷需求,还可以通过制冷工况下的换热,将室内环境能存储到土壤源中,解决土壤热失衡问题,大大提高土壤源的消纳利用。在太阳能的消纳研究中,为了提高太阳能的利用率,设计了直膨式太阳能热泵供暖系统。并且利用土壤源,实现了太阳能跨季储能,对于土壤源和太阳能的消纳利用起到很好的推进作用。为实现土壤源和太阳能多能互补,设计了微能源网运行方案,实现了以光伏发电作为电能主要供给端,大电网辅助供电,太阳能热泵供暖、土壤源热泵辅助供暖、土壤源直接制冷、太阳能跨季储能、室内环境能储能的耦合运行。并针对光伏发电量不足时使用大电网的电能量,提出微能源网电网依赖度概念,用来评定微能源网的自给性。为了进一步实现微能源网安全运行,降低压缩机安全故障出现的概率,对热泵循环中的工质过热度控制进行了研究,也对后续的平板集热器传热探究奠定了坚实基础。通过对工质循环过程的分析,以能量守恒关系和工质循环过程中的流量、温度、阀门关系为基础,建立了电子膨胀阀和蒸发器的数学模型,并在matlab中针对过热度进行了仿真分析。结果显示模糊PID控制方式对于工质过热度控制有更优良的控制效果。此外,蒸发器(平板集热器)做为微能源网中重要的能量输入端,对微能源网的运行可靠性与能源利用率的提高具有重要作用,据此对铝排管平板集热器进行了研究。介绍了铝排管平板集热器的结构构成,并以铝排管平板集热器的能量守恒关系分析为依据,对铝排管平板集热器的传热过程进行分析,引入滞止温度对铝排管平板集热器的影响作用,得到了其吸收太阳能、环境能和空气能的数学模型。针对此数学模型,利用Trnsys软件进行仿真分析。经过分析可知,铝排管集热器的总吸收量为太阳能、空气能和环境能的总和;进口温度的不断增加会降低集热器的集热效率;当风速不断增加,滞止温度不断升高时,集热器对空气能的吸收量也不断增加等分析结果。对于提高平板集热器的集热效率,增强微能源网的能源消纳能力,提高微能源网整体系统的运行可靠性都有很大的推动作用。