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中高温太阳能热利用助力工业节能

2013/4/29 8:54:24      点击:
我国是全球最大的太阳能热水器生产国和使用国,太阳能热水器的生产制造居世界领先水平。但长期以来,我国太阳能热利用主要集中于低温洗浴热水领域,而发展前景十分广阔的中温工业热水和高温太阳能热发电等应用才刚刚起步。

  将过去仅把太阳能热利用作为独立热源的思路,转变为使其成为常规热水系统的辅助、基础热源,不足部分由常规能源提供,全面推进太阳能中高温热利用,将极大推动我国工业用热领域的节能减排。

  中高温太阳能热利用市场广阔,但产业在我国刚刚起步

  因集热温度的不同,太阳能热利用应用于不同的领域。集热和供应温度在40-100℃的,称为低温热利用;集热和供应温度在100-400℃的,称为中温热利用。太阳能中低温热利用,主要用于供热和制冷。集热和供应温度在400-800℃的,称为高温热利用,主要用于太阳能热发电。

  在日前举办的2012(首届)太阳能中高温热利用国际峰会上,国家能源局新能源和可再生能源司副司长史立山指出,热能是能源消费中的重要形式,在整个能源消费中最终转换成热能的比例非常高。太阳能热利用除了发电,还有直接对热能的利用,可以广泛应用在化工、纺织、建筑、食品、烟草等领域,对于我国节能减排、减少化石能源使用上都具有非常重要的意义。

  数据显示,我国工业能源消耗量占能源消费总量的70%以上,而工业用热在整个工业用能中约占50%。2010年,在造纸、食品、烟草、木材、化工、医药、纺织和塑料八大行业中,工业热水、蒸汽和干燥用能总量为4.5亿吨标准煤,占工业用能的20%,如果10%的能源来自于太阳能,则需要3亿-4亿平方米的集热器。此外,工业锅炉的用能需求更大。我国是世界锅炉生产和使用最多的国家,有燃煤锅炉约48万台。2010年我国燃煤锅炉消耗原煤约10亿吨,排放二氧化碳约16亿吨。若实现锅炉与太阳能结合,太阳能平均替代10%的能量,节能减排潜力巨大。

  据国家发展和改革委员会能源研究所副研究员胡润青介绍,随着太阳能热利用技术的进步,特别是太阳能中高温热利用技术的进步,太阳能热利用的应用领域不断拓展,从传统的民用热水拓展到建筑供暖、工业热水、制冷、发电等更多的领域。太阳能热利用的应用观念也在发生着转变,从传统的以太阳能为主的热水系统,转变为以太阳能作为常规能源系统的基础能源和辅助能源。

  在德国等太阳能应用大国,一些太阳能中高温集热、储能、储热和发电等方面的技术已显示出良好的应用前景。我国目前太阳能热利用的应用领域仍然为低温利用。我国是全球最大的太阳能热水器生产国和使用国,太阳能热水器的生产制造居世界领先水平。近年来,我国在太阳能中高温热利用的关键技术研发和生产方面也取得了较大的进展,但太阳能中高温热利用在建筑和工业上的应用还不多,迄今也还没有建成一座太阳能热发电的电站。

  采取四大措施,大力推进我国太阳能全面热利用的实施

  太阳能是在未来能源应用领域内公认的最重要的一种能源资源,国内外很多专家都预测太阳能在2050年以后将在能源消费中占有极重要的比例,甚至有人预测将占到能源总消费的50%以上。

  专家们表示,太阳能热利用的发展比太阳能光伏发电方面在技术、利用上更复杂,其市场的推广和应用环境也更难创造。但是,做好太阳能热利用工作是一项战略性的任务,我国应借鉴国外先进的技术和经验,采取更有效的措施,推动我国太阳能全面热利用的实施,使其在当下能源形势下更快发展。

  第一,应重视热利用技术的研究和开发。目前,太阳能热利用的技术非常广泛,包括集热技术、储能技术、储热技术、和建筑结合等一系列技术。这些技术我国都有,只是有的还不够成熟,需要进一步的研发。政府宜动员多方面的力量,提出一些明确的目标和要求,引导和支持有志于此的企业参与进来,厘清我国究竟需要什么样的技术,哪些技术需要进一步研究和开发。

  第二,要构建推动市场发展的法律和政策措施体系。任何新能源行业的发展都需要相关的政策措施推动,而太阳能热利用作为终端能源,很难计量、很难统一管理,是一个难以统一支持方式的行业。因此,我国亟待制定一套完善的补贴制度,也可以出台强制的标准来支持其发展。不少专家建议,对太阳能热利用,应建立相关的法律基础,强制实行。就像通信、自来水一样,作为建筑的一个组成部分,强制安装使用。

  第三,要加强对太阳能热利用工作的宣传。史立山表示,目前对太阳能热利用的支持主要是业内的专家和企业,在广大消费者之间,还没有形成一个对它的认识和支持环境。这需要积极宣传,争取让太阳能热利用的技术成为我们生活中的一个基本元素。实际上,在每一个建筑中,都存在太阳能热利用的应用,因为每一栋建筑都需要热能。

  第四,要加强太阳能热利用的国际合作。我国太阳能热利用整体技术的提高和加快应用,离不开国际上的合作。虽然我国在市场和技术应用方面的空间很大,但在技术方面,对比国际上还存在一定的差距。我国目前还没有建成一座太阳能热发电的电站,就说明我们的太阳能集热技术还不成熟,仍受到制约。虽然我们做了很多实验和示范,但还没形成真正的应用。弥补技术方面的差距,我们不可能一切都从零开始,应大力加强国际合作。

  政策、市场双给力,我国中高温太阳能热利用产业发展提速

  尽管迄今尚无具体的专项优惠政策,但在未来可望出台利好政策的吸引下,在巨大的市场空间的推动下,我国中高温太阳能热利用的产业发展已开始提速。

  山东力诺瑞特新能源有限公司与清华大学合作,于2010年研制成功中温真空管太阳能集热器,2010年7月通过国家鉴定,目前已实现规模化生产。该项成果填补了150℃温区的技术空白,达到国际领先水平。目前,力诺正利用这项技术,向力诺科技园区的永宁制药、力诺光伏等单位提供150℃的生产蒸汽。

  北京国能阳光新能源科技有限公司第一条年产10万支中高温槽式集热管生产线和锅炉蒸发器生产线也已开始建设,预计2012年底投产。2015年之前,国能阳光将形成年产150万支太阳能中高温真空集热管,年产200兆瓦太阳能热电站蒸发系统以及100万平方米槽式集热模块的生产能力。(记者董雅俊)

  在2012(首届)太阳能中高温热利用国际峰会上,国能阳光推出了中高温真空集热管产品。4米长的高温集热管主要用于光热发电,2米长集热管主要用于太阳能空调及中温工业利用(如茶叶烘干)。2009年,该公司中标国电 180kw新疆光热发电槽式项目招标,为其提供4米集热管,目前项目运行良好。目前,国能阳光已形成蒸汽系统(用于发电等)、集热模块、真空集热管等三大战略产品体系。

  山东奇威特人工环境有限公司2012年研制成功由槽式集热器、蓄热器、导热油锅炉,热泵主机和控制系统组成的太阳能热泵系统(SAP)。该系统安装于建筑屋顶,可以满足40层楼的热水、15层楼的采暖,以及部分楼层的制冷需求。由于采用的是聚焦型集热器,全时追日,在夏天不用时可自动偏转,有效解决系统过热问题。集热器以热油为传热介质,导热油在-45℃才会冻结,所以系统也不存在防冻的问题。目前,产品已成功应用在北京空二师、太原武警总队、天津水务局、隋州供电公司和湖北省食品药品安全评价中心,用户评价良好。

  “十二五”期间,我国将实行能源总量控制战略。目前已通过发展改革委主任办公会审议的“合理控制能源消费总量方案”,一旦获得国务院批准,将在全国全面实施,能源消费总量控制指标也将在各省市区进行分解。

  据胡润青透露,通过太阳能热利用产生的节能量抵扣各地能源消费指标的思路和具体方案正在讨论中。史立山也表示,国家能源局会尽快研究出台一些太阳能热利用方面的政策和措施,促进太阳能热利用更好发展。

  中高温集热器产品的成功研发生产,将使工业热水供应成为现实,而利好产业政策的相继出台,将有力推动我国工业用热领域的节能减排,全面推进太阳能中高温热利用产业的发展