業(yè)內(nèi)人士曾這樣形容我國太陽能光熱產(chǎn)業(yè)在新能源事業(yè)中的表現(xiàn):貢獻最大、影響最廣、實用性最強、普及率最高、自有技術含量最高、投入產(chǎn)出比最大、政府及社會負擔最輕。太陽能光熱產(chǎn)業(yè)的確在我國新能源領域中,成為既掌握核心技術又在推廣規(guī)模上居世界第一的產(chǎn)業(yè)。
太陽能光熱利用的基本原理是將太陽輻射能收集起來,將光能轉(zhuǎn)換成熱能加以利用。目前主要應用在太陽能熱水器和光熱發(fā)電兩大領域。中國太陽能光熱產(chǎn)業(yè)發(fā)軔于上世紀80年代,由于當時能源緊張局面的出現(xiàn),各大專院校和科研院所開始了太陽能光熱利用的研究工作。隨著國家“863”計劃的實施,一批科研成果迅速轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力,全面推動了我國太陽能光熱利用的產(chǎn)業(yè)化進程。太陽能熱水器、太陽能采暖系統(tǒng)、太陽能暖房、太陽灶、太陽能干燥系統(tǒng)……這一連串與“太陽”有關的產(chǎn)品不僅是太陽能光熱技術的豐碩成果,更代表了我國在開發(fā)和利用可再生能源過程中的創(chuàng)新思維和市場意識,引領低碳新風潮。
掌控核心技術是關鍵
目前,我國已成為世界上最大的太陽能光熱應用市場,也是世界上最大的太陽能集熱器制造中心。數(shù)據(jù)顯示,到2009年我國集熱器累計推廣總面積約1.45億平方米,占世界總量的76%左右;年產(chǎn)量達4000多萬平方米,接近世界總產(chǎn)量的60%。2009年我國太陽能熱水器總銷售額約578.5億元,同比增長34.5%;出口額近2億美元,同比增長66.6%。太陽能光熱技術不僅在民用領域,還在造紙、飲料、機械、紡織、食品、養(yǎng)殖等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面得到廣泛應用。
我國太陽能光熱產(chǎn)業(yè)之所以能快速發(fā)展并躍居世界第一,關鍵因素是掌握了核心技術。據(jù)了解,我國太陽能光熱產(chǎn)業(yè)自有技術占95%以上,在太陽能集熱、高溫發(fā)電集成系統(tǒng)、采暖制冷、海水淡化、建筑節(jié)能、設備檢測等方面,擁有國際領先的技術。在集熱技術領域,研發(fā)了具有劃時代意義的“鋁―氮/鋁全玻璃真空集熱管”技術,生產(chǎn)出“鈦金集熱管”和“中溫太陽集熱管”,大大提高了光熱轉(zhuǎn)換效率;在儲熱技術方面,雙效保溫桶采用了6項國家專利技術,在聚氨酯保溫層內(nèi)再加上ACRI絕熱材料,有效阻隔熱輻射,減少熱傳導,從而達到雙重保溫效果;在智能化方面,全自動太陽能熱水器采用國際領先的全自動運行技術,實現(xiàn)熱水“一鍵式”操作;在生產(chǎn)工藝方面,從拉封、清洗、排氣、鍍膜到包裝等工藝的全自動化生產(chǎn),極大地提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率。
技術創(chuàng)新促進了我國太陽能熱利用的高能效,同樣是太陽能熱利用裝置,采集熱能折合成電力,每千瓦時美國綜合成本為4美分,而我國的綜合成本僅為人民幣0.15元。
光熱利用到底能節(jié)省多少能源?據(jù)測算,每平方米太陽能熱水器每年可替代標準煤150千克,相當于節(jié)電417千瓦時,可減少二氧化碳、二氧化硫、粉塵等排放物170千克。因此,如果推廣太陽能熱水器近1億平方米,每年可以替代常規(guī)能源標準煤1500萬噸,減排二氧化碳等也可以達到3300萬噸。
“天仙配”開拓市場新空間
隨著家電下鄉(xiāng)、以舊換新、“千村萬店工程”等一系列惠農(nóng)政策的施行,太陽能光熱產(chǎn)品在農(nóng)村的市場日益擴大。農(nóng)村的消費能力被激活了,城市市場怎樣開拓?面對記者的疑問,中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會太陽能熱利用專業(yè)委員會主任羅振濤說:“太陽能光熱技術只有與建筑一體化結(jié)合,才能在城市找到發(fā)展空間。”結(jié)合說來容易,但具體如何操作?羅振濤接著解釋道:“真正的結(jié)合必須做到太陽能光熱技術與建筑統(tǒng)一規(guī)劃,統(tǒng)一設計,統(tǒng)一施工,統(tǒng)一管理,統(tǒng)一驗收。目前實施的‘太陽能熱水工程’普遍運用了三種方案:集中集熱與供熱;分散集熱與供熱;集中集熱與分散供熱。《民用建筑太陽能應用技術規(guī)范》的出臺更加明確了太陽能光熱技術與建筑相結(jié)合的標準。”
太陽能光熱技術與建筑相結(jié)合歷來被專家稱為“天仙配”。太陽能光熱企業(yè)也在不斷創(chuàng)新中摸索結(jié)合道路。有機融合,有效嵌入便是北京四季沐歌太陽能公司找到的答案。“一棟建筑東、南、西三面都能接觸到陽光,如果將太陽能集熱器有效嵌入,那么,無論是美觀程度還是集熱效率都將得到很大程度的提升。”四季沐歌總裁李駿說,“單機入戶,陽臺壁掛式,分體承壓式便是我們針對不同類型的建筑采取的集熱方案。如分體承壓式太陽能熱水系統(tǒng)就是采用分體式結(jié)構(gòu),使集熱器與水箱分離,滿足高層住宅用戶安裝使用需要;承壓式的設計使出水壓力更強,洗浴更舒適;模塊化的集熱器設計實現(xiàn)了太陽能與建筑的完美結(jié)合。”李駿強調(diào),“太陽能裝置與建筑結(jié)合不是簡單相加,而是讓太陽能裝置成為建筑的一部分,在太陽能為用戶提供熱水的同時,也為整個建筑的節(jié)能減排發(fā)揮作用。”據(jù)了解,太陽能熱水系統(tǒng)可以實現(xiàn)建筑節(jié)能10%至15%,而太陽能供暖和空調(diào)系統(tǒng)進入住宅解決方案,將為建筑能耗節(jié)省45%左右。
“天仙配”的結(jié)合之路為太陽能光熱產(chǎn)品開拓了新的市場空間。據(jù)有關部門統(tǒng)計,2009年中國太陽能熱水器年產(chǎn)量突破4000萬平方米,保有量達1.45億平方米,并預測2010年我國太陽能熱水器需求將增長40%以上。
“熱發(fā)電”拓展應用新領域
太陽能光熱發(fā)電是太陽能光熱技術應用的一個新領域。太陽能光熱發(fā)電與光伏發(fā)電不同。前者是將太陽能聚集起來,加熱介質(zhì)產(chǎn)生一定溫度壓力的蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機組發(fā)電;而后者則是直接利用電池板收集太陽能,將光能直接轉(zhuǎn)換成電能。
在太陽能光熱發(fā)電領域中,槽式發(fā)電是目前已成功投入商業(yè)運行的技術。其中聚光裝置,特別是線聚焦集熱管、曲面聚光鏡片、跟蹤驅(qū)動裝置是實現(xiàn)槽式太陽能順利發(fā)電的三項核心技術。
在北京順義區(qū)天竺空港工業(yè)區(qū)的一個空曠廠區(qū)內(nèi),記者看到了由中航通用公司自主研發(fā)、設計并擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“槽式太陽能熱發(fā)電”成套設備樣機,一排整齊的鋼架槽形拋物面集熱器正在“吮吸”著正午的太陽光能。
“光能聚集在特殊油質(zhì)的集熱管上,將油加熱到400攝氏度,熱量再將水加熱為水蒸氣,進而驅(qū)動渦輪發(fā)電機發(fā)電。”在北京中航空港通用設備有限公司副總經(jīng)理張志明眼里,設備樣機能夠?qū)崿F(xiàn)成功發(fā)電,意味著公司在“槽式太陽能熱發(fā)電”產(chǎn)業(yè)化上邁進了一大步,也標志著我國獨立建造大規(guī)模太陽能熱發(fā)電站成為可能。
有關專家認為,太陽能光熱發(fā)電在光熱利用產(chǎn)業(yè)中后來居上,發(fā)展勢頭十分迅猛。“十五”期間,中國科學院電工研究所、工程熱物理所等科研機構(gòu)和皇明太陽能集團公司、北京中航空港通用設備有限公司、新疆新能源公司、南京春輝科技實業(yè)有限公司等企業(yè),開始了光熱發(fā)電技術的研究。目前,我國科學家已經(jīng)對碟式發(fā)電系統(tǒng)、塔式發(fā)電系統(tǒng)以及槽式聚光單元進行了研究,掌握了一批太陽能熱發(fā)電的核心技術,如高反射率高精度反射鏡、高精密度雙軸跟蹤控制系統(tǒng)、高熱流密度下的傳熱、太陽能熱電轉(zhuǎn)換等。
“十一五”期間,國家對光熱發(fā)電技術研發(fā)的投資力度不斷加大。數(shù)據(jù)顯示,從2006到2010年,僅科技部投入光熱發(fā)電的經(jīng)費就超過4750萬元,重點技術領域取得了突破性進展。由中國光熱產(chǎn)業(yè)領航的低碳經(jīng)濟風潮必將為國家節(jié)能減排事業(yè)作出新的貢獻。
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