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太阳能热利用产业与低碳经济
友绿• 03月11日   来源:太阳能联盟网   2062

太阳能热利用就是直接将太阳的辐射能转化为热能的应用。它是最直接、最简单、最普遍、效率最高的一种应用方式。“十一五”期间,我国太阳能热利用产业快速、健康、持续发展,正在从世界生产应用太阳能热水器大国向世界强国迈进。在最近颁布的国家“十二五”规划中,作为七大战略性新兴产业中的重要项目,明确提出“全面发展太阳能热利用”,这是对太阳能热利用产业的肯定,同时也是对该产业的极大鼓舞和期望,对“十八大”提出的我国全面建设小康社会,和美丽中国的宏伟目标具有重要的意义。

“低碳经济”(Low carbon economy)最早见诸于政府文件是在2003年的英国能源白皮书《我们能源的未来:创建低碳经济》。低碳经济是指以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式,是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。低碳经济实质是能源高效利用、清洁能源开发、追求绿色GDP的问题,核心是能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变。

中国是当今世界上最大的发展中国家,是目前世界上第二位能源生产国和消费国。发展经济,摆脱贫困,是中国政府和中国人民在相当长一段时期内的主要任务。20世纪70年代末以来,中国作为世界上发展最快的发展中国家,经济社会发展取得了举世瞩目的辉煌成就,为世界的发展和繁荣作出了重大贡献。尽管目前中国的能源结构仍然以煤炭为主,但中国正在迎接一场清洁能源的革命。

太阳能热利用是典型的绿色低碳经济产业。我国1~4类太阳能资源区内平均每平方米太阳能热水器(按75%加权使用率计算)年可替代标煤为110kg~150kg。按目前我国科技水平和能耗状况,各有害气体的排放因子和每平方米太阳能热水器的年减排量,太阳能热水器的环境效益列于下表。

每平方米太阳能热水器环境效益

进入21世纪以来我国太阳能热水器节能减排效果十分显著,其历年节能和减排量列于下表。

2001~2012年太阳热利用节能减排量

如上表中截止到2012年底的统计结果,全国太阳能热水器保有量为2.5亿平方米,年可节煤3800万吨,减排二氧化碳8000万吨,这是目前太阳能热利用实现节能减排的主要途径。随着我国太阳能光热产业的技术水平不断提升,已经逐步由传统的低温热水应用,向太阳能与建筑结合、太阳能中高温应用等方向扩展。太阳能与建筑结合为太阳能热水器在城市中的推广应用开辟了广阔的市场空间,在我国城市化进程过程中的节能减排工作做出了重要贡献。为确保实现我国政府2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年降低40%~45%的承诺,我国"十二五"规划中提出单位GDP能耗降低16%的目标,实现"十二五"节能减排目标,必须大力进行技术创新和产业提升来扩大太阳能热利用的应用领域和范围,这样才能逐步加大太阳能对传统能源的有效替代和社会总体能源结构中的比例。

太阳能供热采暖是继太阳能热水之后,最具发展潜力的太阳能热利用技术,是今后应大力推广的技术。我国太阳能资源最为丰富的地区(太阳能资源区划的一类地区和二类地区),都是气候寒冷的偏远地区,如西藏、新疆、内蒙古华北、东北等,既有实际的采暖需求、又有充足的资源条件,是应用太阳能供热采暖条件最为优越的地区。但是,这些地区大多比较贫困,缺乏工程示范的经济支撑能力。所以,国家应出台相应的优惠政策,重点扶持这些地区开展太阳能供热采暖的示范工程,在此基础上总结经验,在条件成熟后,率先出台推广太阳能供热采暖技术的地方性政策法规,逐步过渡到全国。为了积极推广太阳能采暖工程的实施和应用,北京市太阳能研究所通过平谷区挂甲峪太阳能采暖示范项目,对太阳能采暖系统的构成、系统设计方案和运行状况进行了认真的总结,并对太阳能采暖系统的成本和经济性进行了分析,为太阳能采暖技术的发展提供了丰富经验。

针对太阳能采暖发展要求,要努力提高太阳能供热、采暖系统的太阳能保证率,做到全年综合利用;应研究开发短期和季节蓄能新技术,在我国北方冬季寒冷、夏季凉爽的地区,蓄存春、夏、秋季太阳热能用于冬季采暖,提高太阳能供热、采暖系统的节能效益,这是太阳能供热、采暖技术进步的重要发展方向。

据统计,2010年我国太阳能采暖一项共节煤40万吨,减排二氧化碳161万吨。“十二五”期间实现年节煤60万吨和减排二氧化碳201万吨,到2020年实现节煤60万吨和减排二氧化碳241万吨的目标。

综上所述太阳能采暖不仅可以解决冬季采暖的能源紧张问题,还可以满足碳排放的要求,是一个典型的利国利民、低碳经济的好项目,各级政府应积极制定鼓励政策加大支持力度,扩大该项技术的推广应用。

地球表面温度逐年上升,使人们对夏季空调的要求越来越强烈,安装空调已成为我国大部分地区的一股消费浪潮。具有关统计,空调能耗占到整个建筑能耗的70%以上,具有很大的节能减排空间。

太阳能空调系统可以发挥夏季制冷、冬季采暖、全年提供热水的综合优势。传统的压缩式制冷机以氟里昂为介质,它对大气层有极大的破坏作用,而制冷机以无毒、无害的水或溴化锂为介质,它对保护环境十分有利。由此可见太阳能空调技术是一项典型的绿色能源技术,具有广阔的推广应用前景。近十几年来各种形式的太阳能空调技术得到了迅速的发展,从上世纪末我国第一个太阳能吸收式制冷空调项目建成之后,世界各地仅以北京桑达公司热管真空管产品建成的太阳能空调系统就有十多个。随着太阳能热利用技术的不断提高和发展,太阳能空调系统的应用会越来越广泛,为节能减排、低碳经济的发展做出更大的贡献。

我国工业能耗占全国总能耗的70%以上,其中热力能耗占工业能耗的50%左右。由此可见太阳能热在工业领域的应用,效益将更加重大。若整个工业耗能的10%用太阳能替代,年可节约标煤约4000万吨,减排二氧化碳约8000万吨,对推动工业节能降耗、实现低碳经济、确保完成“十二五”万元工业增加值降低18%的目标具有重要意义。

随着国家节能减排政策的推进,太阳能在工业领域的热利用也越来越受到重视,近日,国家发展改革委网站正式公布了《国家重点节能技术推广目录(第五批)》,一些太阳能工业热力应用系统技术入选推广目录。项目入围《国家重点节能技术推广目录》后,国家将统计应用该技术工程项目的节能减排数据纳入各级政府的节能减排指标内,并通盘考虑在全国乃至全球范围内将此技术产品推向市场,成为当前和今后一个时期内节能减排、缓解当前全球能源危机现状的新能源的重要途径。

目前我国工业用热温度大部分在80℃~250℃之间,太阳能工业热力应用系统技术比较适宜在此温区应用,市场潜在需求量巨大,预计到2015年,该技术可在工业相关领域推广10%,形成年节能约71万吨标准煤的能力,成为推动节能减排的重要力量。为了开发太阳能热利用技术在工农业生产中的应用,国内有关骨干企业曾先后对印染、酿造、牛奶厂、油脂提取、塑料管业、沥青加热、粮食储备库、屠宰厂、造纸厂、木料烘干、农村住宅采暖等11个行业进行了调研,对其工艺进行了详细的了解。在此基础上对如何应用进行积极探索和大胆尝试。如力诺瑞特太阳能工业热力系统就是在CPC中温集热器与锅炉系统实现热力集成,采用填补国际空白并拥有自主知识产权的中温集热管、CPC反光板等技术,通过聚焦吸收更多的太阳热能,将15℃左右的冷水加热至95℃,为燃煤锅炉提供预热热水,再由锅炉将95℃热水加热成150℃蒸汽,此举突破了普通集热器的低温限制,解决了太阳能中高温工业热利用的技术瓶颈。该太阳能工业热力系统集热采光面积为5200平米,年可节约标煤1156吨,减排二氧化碳3000吨,系统寿命为10-15年,4年即可收回成本,充分体现了实现低碳经济的环保理念,是一项太阳能热力在工业生产领域应用的典范和成功案例。此外,浙江省某印染厂建成16,000平方米平板集热器工程,为生产提供55OC热水;江苏常熟凯达印染厂按合同管理方式建成10,000平米以上的太阳能热力系统为锅炉提供热水等多项太阳能热力工程项目都在不断建成并投入使用。

太阳能中高温技术的创新与发展拓展太阳能热利用的领域,使太阳能空调、采暖、干燥、海水淡化、工业用热等成为现实,因而使得节能减排效果更加突出,一定程度上可以改变我国的能源结构。

《可再生能源发展“十二五”规划》中明确指出:“十二五”时期我国太阳能热利用累积集热面积约为4亿平方米,将实现4550万吨标煤的能源替代。2015年可再生能源(含水能、核能、风能、太阳能、生物能和地热能)产能共4.6亿吨标煤,太阳能热利用的能源替代为4550万吨标煤,贡献率为10%,占太阳能5000万吨标煤的贡献率90%,占总能耗40亿吨标煤的1.1%。据预测:2020年中国能源需求年总量约为50亿吨标煤,其中新能源占15%,为7.5亿吨;太阳能热利用占可再生能源16%,占总能源2.4%。任务光荣艰巨,为实现我国太阳能热利用产业总的任务和目标热利用专委会提出“科技进步、扩大应用、产业升级、拓展市场”的号召和要求。低碳经济靠太阳,让我们不断创新、积极进取为节能减排和建设美丽中国不断做出新的更大的贡献。
 

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