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河北省太阳能热利用产业化用能探讨
时间:2016-04-24 来源:河北省太阳能利用行业协会/边志敏
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石油、天然气、煤炭等化石能源是人们能源利用的主要方式,然而,受到资源短缺、输送方式、能源价格、市场、环境污染等因素的制约,开发利用太阳能等可再生能源,特别是开发太阳能光热利用为主的能源供应系统成为人们的新选择。京津冀地区属于太阳能资源的二、三类区域。年太阳能辐照量在5020~6280MJ/m2·a,太阳能资源丰富,具有广阔的开发利用前景。河北省相关企业、科研单位在建筑、工业、服务业、农业用能等方面开展了大量试验示范工作,为太阳能的产业化利用提供了先例,笔者就河北省太阳能热利用产业化用能做一分析探讨。

 

太阳能热利用产业发展现状

 

目前,太阳能热利用已经历了几十年的快速发展,由“草根”行业逐渐成为了“高大上”的行业,繁华背后也存在着一些问题,如何调整并改善以高耗能高污染的传统用能结构,值得商榷与探究。

 

1. 建筑用能

 

在我国,建筑采暖、制冷约占社会用能的1/3,京津冀地区大部分村镇房屋依然是370mm砖混结构,外墙均未加任何保温措施。这些区域的小镇及农村住房基本上以独立院落为主,即院落的正房四周或三面无建筑物包裹。按照国家住建部发布的资料表明,北京地区小城镇采暖能源强度为18~25千克标煤/平方米每年,比同纬度发达国家采暖能源强度高出1~1.7倍。按照在河北省石家庄的实测数据表明,在-11℃~-8℃气候状态下,370mm砖混围护结构,在20平方米房屋内试验,要保持室内13℃~14℃,直径120毫米蜂窝煤炉具需始终保持旺火状态,且不能封火,由此推算每个农户冬季采暖室内若达到15℃及以上,采暖消费需4~5吨原煤。在河北省北部等严寒区域,采暖期增加一个月,消费量将增加至6~7吨,再加上炊事和生活热水,煤耗将再增加0.6吨原煤。照此计算,华北南部用煤量平均达5.1吨,河北北部用煤量将达7.1吨甚至更多,取均值每个家庭需消耗原煤6.1吨,折标煤4.36吨/ 年,河北农村及小城镇采暖将需要标煤4360万吨/年。为了解决这个巨大的能耗问题,河北维克莱恩太阳能科技有限公司等单位开展了太阳能为主、多能互补的供热采暖研究示范,形成了“围护保温+太阳能集热+辅助能源+自动控制”的技术模式,围护保温层在60~90mm,太阳能集热面积与建筑面积比值为1:3;该项技术的效果是保证室温在15℃以上,四季热水供应,太阳能保证率在60%以上;系统使用寿命为15~20年,系统投资回收期与燃煤相比缩短为6~7年,与燃气采暖相比缩短为3~4年,与电暖相比缩短为1~2年。

 

 

2. 工业用能

 

随着新《环保法》的出台,工业燃煤供热水、供蒸汽的供能形式受到了严格限制,限期煤改油、煤改气或煤改电,由此推动了太阳能在工业中的推广运用。如皮革加工业的热水用能,形成了“太阳能集热+ 电热(或燃气)辅助能源+ 自动控制”的技术模式,该项技术保证了水温在70℃以上,四季热水供应,太阳能保证率在70%以上;系统使用寿命为15~20年,系统投资与燃气相比缩短为3年,与电热相比缩短1~2年。

 

太阳能在工业的另一利用方式是产品干燥,采用太阳能低温调湿除湿型烘干系统,形成了“太阳能集热+储热器+电热辅助能源+空气源热泵+自动控制”的技术模式,系统提供的热介质为80℃,核心技术是“太阳能复合串接真空集热管”,可向外输出100℃热介质。木材烘干温度在40℃~75℃,木材的干燥程度不受自然条件、地区、季节和树种的限制,可根据用户的要求获得适合的含水率,并能保证其干燥质量。

 

3. 服务业用能

 

鉴于高校、军营等人群集中的地方,后勤服务及开水供应成为各单位的能耗大项,如一个百人单位,电热水器输入功率为10千瓦,日耗电量在100 度以上。对于上万人的高校,采用太阳能中高温集热技术,为其提供饮用开水成为单位节能降耗的重要措施。太阳能开水系统采用“太阳能+电热辅助+自动切换控制”技术模块,核心技术是“太阳能内聚光真空集热管”,这种集热管通过自身的CPC聚光器把阳光汇聚到接收管上,实现360度采光,接收管温度达160℃,用这种集热管组成模块,无需跟踪,安装管理便捷,内衬食品级不锈钢管,卫生可靠。目前已经完成工程400多项。系统回收期与燃气开水器(锅炉)相比缩短为3~4年;与电热锅炉相比缩短为1~2年,经济效益可观。基于该系统可向外稳定输出≥120℃的导热介质,亦可向更广阔的用能范围拓展。

 

太阳能热利用虽然节能效益、环保效益明显,但也存在一些问题。

 

认识宣传不足

 

在能源紧缺的情况下,人们对太阳能光热利用存在认识误区,依然停留在仅提供热水洗澡方面,所以导致政策上支持力度较少,相关部门没能给予重视。为此,需要行业本身加强宣传力度,明确指出太阳能光热技术的实用性和高技术性,以便得到国家更多的政策支持,国家光热“十三五”8亿平方米保有量目标,也能让业内人士看到希望。

 

标准化计量有待落实

 

由于系统能源输出计量水平低,导致无法考核。比如地热采暖可给予电力需求补助,太阳能采暖是否可对照执行呢?光伏发电接入电网可获得补助,光热是否可入热网,由单户或小单位供热变成区域供热,比如一个村庄,这都需要计量技术的跟进。

 

针对目前行业发展现状及相关部门对太阳能热利用行业认识的不足,笔者建议:

 

首先,加强行业宣传。太阳能热利用产业联盟应组织地方太阳能行业协会、太阳能企业邀请国家相关能源部门领导及社会大众媒体到企业视察

调研,关注太阳能热利用行业的发展,以了解太阳能热利用行业的现状。

 

其次,继续加大示范力度。在经济条件较好的村镇连片开展太阳能为主采暖热水技术推广示范,经过“十二五”的试验区示范,目前该技术已经成功在廊坊固安县的小范围示范,得到了河北省领导和国家建设部农业部太阳能光热专家领导的认可,太阳能保证率可达60%以上;而且回收期短,可超量用能8年以上。适用于四层以下建筑的采暖和四季热水需求,特别适合机关、学校、医院、农户的采暖、热水需求和推广使用,节能环保效益显著。此外,利用太阳能为企业提供100℃~200℃的中温热能,减少煤炭消耗,缓解高档商品能源的供需矛盾。

 

再次,加强太阳能供热采暖计量技术研究。力争拿出标准化成套计量设备、计算方法和可靠数据,为政策支持提供可靠数据。

 

最后,对于采用太阳能为主的采暖和产业化用能力争给予财政、税收政策支持。充分利用国家治霾政策和财政补贴款项,推动行业创新,积极开展太阳能中高温光热技术、光热发电技术、光伏光热联产技术、高效低温热泵技术的研发、引进、消化吸收,争取到科技列项资金支持。

 

总之,太阳能热利用在产业化发展的同时,要能看到更长远的广阔利用空间,为更好地实现节能减排目标,贡献太阳能热利用行业力量。


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