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太阳能采暖向“集中式”和“大型化” 方向发展 | 项目之窗
2017-12-05 00:12
来源:中国战略新兴产业

  本文首发于2017年12月01日

  《中国战略新兴产业》

  据相关研究显示,冬季散煤采暖是造成北方冬季雾霾的重要因素之一,采暖季日益临近,今年冬天不能烧煤成了百姓尤其是京津冀地区百姓极为关心的话题。太阳能产业是国家战略性新兴产业之一,太阳能作为清洁可再生能源,既是免费的资源又对环境不造成任何污染,太阳能清洁采暖日益受到社会的关注。

  我国早期的太阳能采暖工程运行已有十余年的历史,如果算上被动房的实践则历史更长。但无论规模还是发展速度均落后于热水,在 2016 年完成的 3952 万平方米(27664 MWth)中,热水占 90% 以上,采暖、制冷、工农业应用加起来不到 10%。然而,随着能源革命战略、大气污染治理行动等的实施,以及“十三五规划”的引导,日益扩大的清洁能源采暖实践,太阳能采暖凭借无环境污染、运行成本低的优势和技术进步,将会以更快的速度发展,覆盖范围也将席卷全国各地适宜地区。尤其在广大农村住房、学校、医院卫生院、养老院、公共设施、农业生产设施等领域都有着巨大且长远的市场前景。

  “重电轻热”是我国能源管理长期存在的问题

  我国常说的采暖区包括黑龙江、吉林、辽宁、新疆、西藏、青海、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、北京、天津、河北、以及陕西北部、山东北部、河南北部等 17 个省市,地域面积占全国的 70%,覆盖7亿人口,小城镇及农村人口约 4 亿。目前我国集中供暖的界线,位于北纬 33 度附近的秦岭和淮河一带。界限以北的城市实施的是集中供暖,但跟不上城镇化规模发展的需要。界限以北的农村和界限以南的部分需要采暖的城乡,虽有少量的局部集中供暖系统,为主的则是分散采暖,由居民根据需要自己安装供暖设施。

  管理职能分散。城市集中供暖主管部门是建设口,农村和非采暖区的供暖主管部门不是很明确。北京目前煤改清洁能源由农委牵头,山东建立了农村供暖工作部门联席会议制度。采暖属于供热,还涉及能源管理部门。从部门用能管理角度,采暖还涉及教育系统(学校)、卫生系统(医院)、工业领域(企业)、民政系统(养老院)等。

  供热是管理短板。“重电轻热”是我国能源管理长期存在的问题。近年来供暖日益得到我国政府重视。2017 年多部委针对北方供暖连续发文。但到目前为止,替代的主要能源仍然是化石能源的“气”或转化的“电”;非电可再生能源统计体系尚在研究中;在供热消费侧统计缺失情况下,政府常用的目标引导机制被认为无法实施;可再生能源供热尚没有国家层面连续性政策;一些供热体制和机制上的障碍还有待消除;热能的计量和价格也部分缺失;热能的商品化程度较低;供暖管理体制改革还在进行中。

  采暖技术需要在实践中创新、提高。由于政策差异,北京等地早期的太阳能采暖示范设计的太阳能保证率不高,2016 年 6000 户煤改电提升项目,限于政策和技术原因,太阳能保证率也不高。随着近几年北方农村清洁供暖的实践,技术进步明显,各地都出现了较为成功的案例,太阳能的贡献率有较大提高,太阳能运行成本低的特点得到一定体现。业内对太阳能采暖已经总出以下经验教训,采暖要重视建筑保温性能改造提升;要有足够的集热面积;要重视蓄热技术应用;要重视与辅助能源的合;要提高系统的可靠性;要通过技术进步降低初装费;要重视数据采集分析,特别是要应用物联网技术经过实践验证,积累经验,总提高。

  采暖方式也影响着技术发展方向

  国内外的供热经验都说明“集中式”和“大型化”具有建设成本低和节能减排的优势,是未来采暖尤其是太阳能采暖的方向。截至 2015 年底,欧洲地区总计建立 235 个供热负荷大于 350 kWth(集热器面积 > 500 m2)太阳能区域供热场,系统装机容量总计 745 MWth,并实现与区域热网并网。其中丹麦共有 71 个太阳能区域供热系统,总计装机容量 577 MWth,集热器面积达 823838 m2。集热场平均装机功率达 7.3 MWth,平均集热器面积 10428 m2,年太阳能保证率达 50%,60% 的建筑采用了区域热网供热,超过 50 万平方米太阳能集热器与区域热网相连,给世界各国提供了启示。但我国北方农村,目前主要还是推行户用采暖。近几年我国出现的北京市延庆 180 户的太阳能区域供热项目;山东寿光 10 万m2村供热站项目;太阳能既是一次能源,又是可再 50 万m2镇供热站项目;河北饶阳 220 万m2园区供热站项目;以及西藏地区太阳能跨季节蓄热等项目有望改变农村单一户用为主的方向,推动我国太阳能采暖技术的全面进步。

  太阳能跨季节蓄热和区域供热技术与国际水平还有差距。瑞典、德国、丹麦、加拿大等国家都先后在国家科技部门支持下进行跨季节蓄热关键技术的长期研究,一批跨季节蓄热技术成果已经进入规模应用阶段。而我国的太阳能跨季节蓄热技术研究还没有列入国家科技支撑计划,也鲜有研究机构把太阳能储热列为研究方向。尽管我国企业在创新实践中开展了国际技术合作,如日出东方与丹麦阿康-桑玛克的合资公司在华成立,与加拿大自然资源部能源技术中心签署技术合作协议等。但由于体制机制障碍和政策差异,国家层面太阳能蓄热采暖科技支撑缺失,科技引领作用弱,民营企业应用研究艰难,造成蓄热和区域供热技术发展缓慢,与国际先进水平存在差距。

  太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它资源丰富,既可免费使用,又对环境无任何污染。发展太阳能采暖符合能源替代、能源革命的方向。大量案例说明太阳能采暖具有适合分布式供能,适应区域宽,运行费用低,既符合居民用得起的方针,又能显著提高生活水平等特点。太阳能采暖需要辅助能源配合,因此相对其他能源,初装费较高,但一是太阳能贡献率较高的太阳能+供暖系统不需要政府长期补贴,综合成本并不高;二是可以通过技术进步降低初装费;三是可以通过蓄热技术提高太阳能贡献率,大幅度提高经济性;四是可以通过分布式区域供暖规模化降低初装费。勇于创新,善于总,就一定能不断提高我国太阳能采暖的技术水平,让太阳能对冬季雾霾的治理起到主导的作用。(作者系中国农村能源行业协会太阳能热利用专委会主任、中国太阳能热利用产业联盟执行理事长,李文腾、曾衡根据其在北京召开的“农村清洁取暖峰会”发言整理)

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