自能源“十三五”规划以来,审慎目前中国面临的能源与环境问题,着力发展可再生能源、加强经济环保建设以及调整能源结构需求是当前研究学者重点。现有技术条件下清洁能源以及可再生能源的使用存在可靠性、连续性不足缺陷,为实现能源互补利用,本课题提出了基于太阳能热泵的LNG(液化天然气)气化系统并进行理论研究,以期为推广太阳能热泵应用领域和提高空温式气化器气化能力方面提供一定的理论参考和指导。首先,本文在整理国内外直膨式太阳能热泵(DX-SAHP)和LNG空温式气化器(AAV)的基础上,提出了基于太阳能热泵的LNG气化系统(DX-SAHPNV),并介绍系统的工作原理,根据太阳辐射强度,将其运行工况分为DX-SAHP形式以及空气源热泵形式,随后对该系统进行设计选型和部件配置。其次,本文在完成DX-SAHPNV系统设计选型之后,首先,采用集总参数法建立了集热/蒸发器、空气冷凝器、压缩机、膨胀阀的数学模型;随后,根据翅片管壁温探讨和建立了强制对流条件下空气侧干工况、结露工况和结霜工况机理和模型;最后,根据泡点和露点将LNG气化过程分为三个区段,分别建立了各相段换热模型。最后,本文在逐步分析DX-SAHPNV系统各部件模型的基础上,通过Matlab仿真模拟分析了该系统在北京典型气象年参数条件下热力性能,由于集热/蒸发器能够引入LNG保证板温低于环境温度,充分利用空气能,所以得出系统全年COP均值为4.45,集热/蒸发器的集热效率年均值为1.23,较常规DX-SAHP两者分别提高了17.72%和12.84%。并且,冬、夏典型日AAV出口天然气平均温度分别提高了3.31K和7.46K,有效降低了AAV的切换频率,提高了AAV气化效果。本文探究了DX-SAHP运行变化引起的:送风温度、送风速度、相对湿度变化以及AAV入口处LNG温度和流量变化等因素对系统性能的影响。