創(chuàng)新 | 一種新型太陽能供熱供暖系統(tǒng)問世
作者：admin 發(fā)布日期：
2019-11-05
二維碼分享
能源是可以直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換提供人類所需的光、熱、動力等任一形式能量的載能體資源，從能源生產(chǎn)和利用形式看，主要可分為熱能、電能、冷能、機械能和原料用能等。熱能的生產(chǎn)主要包括燃料燃燒（煤炭、石油、天然氣、生物質(zhì)能等能源的燃燒）、太陽輻射能光熱轉(zhuǎn)換、熱泵制熱（空氣源、地源、水源熱泵等）、電加熱、地熱、核能等；電能的生產(chǎn)主要包括燃料燃燒產(chǎn)生動力帶動發(fā)電機發(fā)電（如火電廠發(fā)電），水電、光電、風電、核電，波浪、潮汐等發(fā)電，燃料電池，勢差（溫差、濃度差）發(fā)電等；冷能的生產(chǎn)主要包括壓縮制冷、吸收式制冷、熱電制冷、氣體渦流制冷、固體吸附制冷等；機械能的生產(chǎn)主要采用汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機、航空發(fā)動機等；能源作為原料主要包括化石能源制取化工產(chǎn)品等。綜合來看，熱能是經(jīng)濟社會發(fā)展過程中利用范圍.廣泛、利用量.大的能源品種，涉及火力發(fā)電、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、建筑供熱供暖制冷、交通運輸和居民生活等各個領域和全過程，如果包括中間環(huán)節(jié)，我國以熱能的形式消耗的能量占全社會能源消費總量的80%以上，因此，如果從源頭解決熱能的獲取問題就可以從根本上解決我國的能源問題。2016年12月21日，**在**財經(jīng)**小組第十四次會議上指出，“推進北方地區(qū)冬季清潔取暖，關系北方地區(qū)廣大群眾溫暖過冬，關系霧霾天能不能減少，是能源生產(chǎn)和消費革命、農(nóng)村生活方式革命的重要內(nèi)容。要按照企業(yè)為主、政府推動、居民可承受的方針，宜氣則氣、宜電則電、盡可能利用清潔能源，加快提高清潔供暖比重”。2017年12月，**發(fā)展改革委等十部委印發(fā)《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃（2017-2021年）》，提出北方供暖建筑面積206億平方米，2016年底清潔供暖面積僅占34%，到2021年要達到70%，新增清潔供暖面積超過70億平方米。目前，清潔供暖主要四種途徑：清潔煤炭供暖、煤改氣、煤改電（包括空氣能熱泵）、太陽能等可再生能源供暖等。從經(jīng)濟性看，清潔煤炭供暖成本較低，但固有污染問題難以有效解決，煤改氣和煤改電成本較高，政府需承擔巨額補貼，難以為繼。若新增70億平方米供熱面積全部實施煤改氣，則每年新增天然氣消費1000億立方米，政府補貼約1000億元/年，且補貼后，居民供暖成本仍將增加50%以上，大量使用**能源天然氣進行供暖是一種浪費，另外，國內(nèi)天然氣保障能力不足，需要大量進口，導致能源對外依存度攀升，能源安**臨嚴峻挑戰(zhàn)；若全部實施煤改電，則每年新增用電5000億至8000億千瓦時，政府補貼約1000-2400億元/年，補貼后，居民供暖成本仍增加50%以上；若使用太陽能空氣能聯(lián)合供暖，則每年新增用電2000億千瓦時，政府補貼約400-600億元/年，是.經(jīng)濟、.節(jié)能、.環(huán)保的清潔供暖模式。目前，太陽能工程應用范圍越來越廣，但其自身存在的不足制約了太陽能供熱供暖項目的發(fā)展，主要問題有：一是系統(tǒng)全年均在不斷對外散熱，特別是2/3以上沒有光照的時間，散熱量大；二是風吹雨打日曬影響系統(tǒng)可靠性和壽命；三是冬季效率低，北方地區(qū)不足20%，無法滿足冬季供暖需求；四是占地面積大，土地資源利用率低；五是非供暖季系統(tǒng)過熱嚴重，容易造成一些橡膠件老化，導致真空管炸管，影響管道的壽命;六是現(xiàn)有太陽能集熱主要用于居民熱水，工業(yè)大規(guī)模供熱和冬季供暖等市場還有待開發(fā)。
圖1 傳統(tǒng)太陽能系統(tǒng)和全年集熱效率
圖2 新系統(tǒng)與傳統(tǒng)太陽能系統(tǒng)
圖3 2018年4月至2019年2月兩套太陽能系統(tǒng)效率情況為**合理利用太陽能資源，我們開發(fā)了一系列太陽能蓄熱、供熱、供暖、制冷、發(fā)電系統(tǒng)，適用于不同需求，破解了太陽能集熱效率高、系統(tǒng)效率低，夏季效率高、冬季效率低的現(xiàn)實難題，可以大規(guī)模應用于北方地區(qū)冬季清潔供暖和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。經(jīng)實驗驗證，達到了預期效果，新型太陽能系統(tǒng)具有以下特點：一是效率高，單位占地面積太陽能效率達到50%以上，比現(xiàn)有太陽能集熱系統(tǒng)高出20%，其中冬季效率達到40%，比現(xiàn)有系統(tǒng)高出....-300%。二是經(jīng)濟性好，太陽能**率高，輔助系統(tǒng)投資下降、輔助能源消耗低；單位供熱量投資和運行成本低，回收周期短，清潔供暖回收周期約5-8年。三是可靠性高，降低惡劣自然天氣對系統(tǒng)的不利影響。四是適用范圍廣，可應用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑、交通、居民生活等各個領域。五是土地利用率高，單位供熱量占地面積下降20%-50%。六是節(jié)能減排效果顯著，1萬平方米可供5-10萬平方米建筑，節(jié)約大量**能源如天然氣、電力等，降低能源對外依存度，減少污染物排放。
根據(jù)有關數(shù)據(jù)，煤炭、天然氣、電力、外購熱力、河北經(jīng)貿(mào)大學項目，每GJ費用分別為41元、116元、289元、110元和220元，與以上方案相比，我們設計的方案獲得每GJ熱量的成本僅33元，屬于以上方式中.低的，具有很大經(jīng)濟效益和大規(guī)模推廣應用前景。
表1 不同方案經(jīng)濟效益比較
按照北方地區(qū)200億平方米供熱面積計算，僅北方地區(qū)居民供暖年市場規(guī)模就達到5000億元，如果考慮未來長江流域冬季供暖以及**酒店、賓館、居民生活、工業(yè)用熱水、冷量等，預計太陽能供暖供熱制冷市場規(guī)模超過3萬億元。隨著科技的創(chuàng)新，太陽能利用成本在不斷下降，能源供求正在向工程市場偏移。來自太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示，2018年，全行業(yè)工程市場比重已經(jīng)超過70%，且比重在不斷提升。這其中，由于太陽能跨季節(jié)蓄熱采暖投資少、成本低、清潔環(huán)保而越來越受到重視。除了民用太陽能熱水工程以外，賓館、酒店、醫(yī)院、學校、造紙、食品、醫(yī)藥、化工、林漁等農(nóng)、工、商領域的太陽能加熱、制冷、采暖有很大的拓展空間，大規(guī)模太陽能跨季蓄熱采暖供熱制冷將成為能源轉(zhuǎn)型新路徑。今后，太陽能熱利用將在以下幾個方面得到長足發(fā)展：一是農(nóng)村和城鎮(zhèn)住宅建筑、公共建筑、經(jīng)濟適用房、廉租房的太陽能熱水系統(tǒng)。二是太陽能供暖和制冷技術(shù)，在東北、華北、西北地區(qū)太陽能與常規(guī)能源的融合，進行供暖，在需要冷熱雙供的華東、華中地區(qū)以及傳統(tǒng)集中供暖未覆蓋的長三角、珠三角等地區(qū)，將重點采用太陽能、地熱能供暖制冷技術(shù)，建設太陽能熱水、采暖和制冷的三聯(lián)供系統(tǒng)。三是在工業(yè)園區(qū)，積極推進太陽能供熱與常規(guī)能源融合，推動工業(yè)用能結(jié)構(gòu)的清潔化，在印染、陶瓷、食品加工、農(nóng)業(yè)大棚、養(yǎng)殖場等用熱需求大且與太陽能熱利用系統(tǒng)供熱匹配的行業(yè)，充分利用太陽能供熱作為常規(guī)能源系統(tǒng)的基礎熱源，提供工業(yè)生產(chǎn)用熱，推動工業(yè)供熱的梯級循環(huán)利用。四是利用太陽能集熱產(chǎn)生的熱能進行發(fā)電，如槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、蝶式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)或利用螺桿膨脹機進行發(fā)電等。經(jīng)過努力，到2035年，太陽能系統(tǒng)綜合利用效率可達到60%以上（光熱利用，比目前提高20個百分點左右），實現(xiàn)替代化石能源消費20億噸標準煤，拉動全社會投資20萬億元，年節(jié)約全社會用能成本4萬億元，減少一半以上煤炭消耗，實現(xiàn)天然氣自給自足，我國可成為能源凈出口國，真正實現(xiàn)能源生產(chǎn)和消費革命，為建設美麗中國和基本實現(xiàn)現(xiàn)代化提供能源保障。
當前位置：
