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太阳能工农业应用进展与发展趋势

上传时间:2016-06-28 14:15:23来源:IMSIA浏览次数:



5月26日,由河北省太阳能利用行业协会、河北省光热产业技术研究院、国际铜业协会、IMSIA国际金属太阳能产业联盟联合举办的“2016中国河北第三届可再生能源工农业利用峰会”在保定市电谷国际酒店隆重召开。上海交通大学代彦军教授(由国际铜业协会、IMSIA国际金属太阳能产业联盟太阳能工农业应用研究工作组成员贺鹏代讲)对太阳能工农业热利用领域的调研做了介绍分析。

 


 

从去年开始上海交通大学太阳能发电与制冷工程研究中心便与国际金属太阳能产业联盟进行了一项有关太阳能工业领域的调研,今天我就将调研的结果向大家进行介绍。

 

 

这个图显示了我国从2006年到2013年的能源消费总量变化,可以看到在2013年工业能源消费达到了29.1亿,占到了全国总能耗的70%,然而在相应的发达国家,工业能耗大概只有三分之一左右。据统计,工业能耗的50%到70%为加工用热。其中,工业中低温占到了45%以上。近年来,我国太阳能光热行业取得了飞速的发展,到目前为止,我国集热器流量已经超过了四亿平方米,份额超过了全世界的80%。同时我国在全世界提供了最多的就业岗位,仅在供应商一端就提供了60万个岗位,还有将近100个城市提出了太阳能热水系统。然而我国光热产业的发展目前主要集中在太阳能光热建筑领域,太阳能在工农业领域的应用还不是很充分。

 


 

这个图显示了2013年全球新增太阳能集热容量分布,我国占到了80%。工业领域用热,大部分在80℃到180℃之间,属于太阳能中低温用热,可以看到在食品、纺织、化工、造纸、木材等等行业,都可以利用太阳能来进行生产。

 


 

这张图显示的是全球不同地区,工业能耗占总能耗的比例,可以看出工业能耗还是占据了相当大的部分,不同地区工业能耗所占比例不同。

 


这个图显示的是全球太阳能工业热利用集热器装机容量。

 


上图显示了太阳能工业热利用项目在全球的分布。

 



这是全球太阳能工业热利用项目的行业分布。我们可以发现食品行业是太阳能工业热利用项目最多的行业,在食品加工业和纺织业,太阳能利用技术较为成熟,有一套相对比较成熟的流程。烟草业和木材加工整合业主要利用的是干燥技术,石油业运用太阳能的项目则非常少。

 


 

这个表格显示的是全球拥有最大太阳能工业热利用集热器面积的国家。我国太阳能工业热利用在2012年开始有了较为快速的发展,据估算到目前为止,至少应该已经达到20万平方米。

 

介绍一下工业中利用太阳能的主要方式。首先是工业热水。在工业生产当中,太阳能热水系统可以为很多领域提供热水,比如说产品烘干,生产预热,主、被动采暖,热电厂、冶金、发酵工业、制革、食品、造纸、石油化工等行业生产用水的预加热处理等等。充分利用太阳能这种廉价的低温热源可以为众多企业减少生产成本。

 

 

太阳能工业蒸汽系统,通过聚光集热器自动跟踪太阳并收集太阳能,从而产生高温高压蒸汽,为工业领域提供所需的热能,属于太阳能中高温热利用形式。可以替代传统蒸汽锅炉来供应蒸汽需求。全球首个可以应用于工业领域的屋顶式太阳能中高温蒸汽系统于2011年5月在山东德州皇明中国太阳谷试机成功,该系统可提供100-250℃的工业用热。力诺瑞特160℃太阳能中温蒸汽系统,属于160℃以下中温蒸汽应用解决方案,利用太阳能生产中高温蒸汽,专门针对工农业领域的热能、热水需求,以CPC中温太阳能集热器与蒸汽发生器结合产生160℃以下蒸汽。   



太阳能干燥,太阳能干燥与传统的干燥装置来相比,其节能效果更明显,同时运行费率也更低。
 


还有太阳能海水淡化技术,太阳能热发电,以及太阳能养殖、太阳能温室等等一些太阳能在工农业领域中应用的方式。

 

接下来这部分主要是对收集到的相关案例进行介绍。
 

 

大理卷烟厂太阳能干燥项目,它设计了2000平方米的热管式全玻璃真空太阳能集热器来提供热水。

 

 

四川省烟草公司泸州市分公司烟草育苗大棚水加温工程,采用531㎡的真空管集热器来集聚热量,通过地埋管将热量从地面传递到大棚内,满足作物对地温的要求。

 


 

乐泉食品公司工业锅炉改造太阳能应用项目,总计321.6㎡的真空管集热器,系统用水量按每天10吨设计,软水热水温度设计为70℃。利用原有蒸汽锅炉作为太阳能热水系统的辅助加热装置生产需要的蒸汽。

 

 

佳士博食品有限公司太阳能热利用项目,一期工程太阳能集热面积总计为1450㎡。采用温差循环,热水储热温度为75℃,储热水箱为60吨。热水主要用于食品蒸煮车间。辅助热源采用150℃蒸汽。通过远程进行监控和热计量。

 

另外还有宁夏太阳能热泵枸杞干燥项目、海南香料干燥太阳能工程、青岛天地荟食品干燥工程等等。

 

 

山东金号纺织工业园热水工程,采用三腔全玻璃真空管式集热器,共1250组,总计面积8583㎡,设计日用水量500吨,热水温度60℃。通过集热系统将冷水进行预热,循环系统将热水送至储热系统,为染整车间提供所需织染热水。

 

 

亚太特宽幅印染有限公司工业太阳能加热系统项目,采用50000㎡的全玻璃真空管集热器,与余热回收系统结合使用,晴好天气时每日提供5000吨60℃的热水,供该厂主要的工业用水加热需求。

 

 

临沂庆元木业太阳能热水系统项目,总集热面积1440㎡,把水从10℃升温至70℃后再进入锅炉使用,产生高温蒸汽用于木材烘干。每天提供60吨热水。

 

 

苏州艾德万太阳能木材烘干系统,采用100㎡的串联式集热器,布置于厂房屋顶,设计供给温度为100℃,可满足400m³的烘干房对木材进行烘干。

 

 

上海罗氏制药有限公司太阳能热水系统工程,共将240㎡的真空直流热管集热器安装于二层厂房屋面的钢结构上面,传热介质为水/乙二醇,将地缘热泵、太阳能、蒸汽三能源结合,为制药工艺提供热水,如清洗工具等。

 

 

昆明南疆制药厂太阳能蒸汽项目,采用一套3800支工业级太阳能蒸汽管装置产出的太阳能蒸汽,进入太阳能锅炉调温调压后,通过蒸汽管道与工业锅炉蒸汽并网运行。

 

还有在其他行业中的应用,如宁夏灵武智能型五连栋节能日光温室太阳能工程、四川甘孜种植大棚太阳能与多能源互补采暖项目、海尔黄岛电热生产基地太阳能供热系统、德州市污水处理厂太阳能污泥干化系统、上海造币厂造币工艺热水太阳能系统等等。

 

 

最后一部分是太阳能工业前景分析。根据2013年国家统计局的数据进行测算,以烟草、食品加工、造纸、纺织、化工、木材加工、医药、塑料和橡胶这八个行业为主,可以看到,假设太阳能替代10%的热力能耗,这八个行业就能减少4624万吨标准煤,同时可以减排10377.2万吨二氧化碳,需要的集热器面积为28697.53万平方米。

 

以2012年到2013年我国能源增长的速率来进行估算的话,从下图可以看到从2013年到2020年我国工业总能耗的增长,以及太阳能替代10%热力消耗的省煤量和二氧化碳减排量。可以看到其节能减排的效果非常巨大。

 


下图显示的是将太阳能在全部工业领域进行推广,所需集热面积的预测。

 

 

2014年我国发布了《中国可再生能源发展路线图2050》,提出到2020年,要实现太阳能干燥、海水淡化和工农业用太阳能中温热水、蒸汽系统的优化设计,工农业热需求的1.5%将会由太阳能来供应;在2020-2030年期间,基本实现太阳能干燥、海水淡化和工农业用太阳能中温热水、蒸汽系统的智能化运行,保持太阳能工农业热利用系统的应用面积每年增长12%;在2030-2050年期间,全面实现太阳能干燥、海水淡化和工农业用太阳能中温热水、蒸汽系统的智能化运行,保持应用面积每年增长6%。从中远期看,到2050年,太阳能中低温热利用在工农业领域有望发挥巨大节能减排作用。

 

 

这是我国太阳能工农业热利用技术发展路线图.
 


与此同时,我国也相继推出一些利于太阳能工农业热利用的利好政策。山东省出台“工业绿动力”计划,奖励标准为日产热水每吨补贴6000元,以推广和使用绿色低碳新能源;发改委《重大节能技术与装备产业化工程实施方案》,鼓励采用太阳能工业热利用系统,推动锅炉房系统节能改造;《国家发展改革委办公厅关于组织申报资源节约和环境保护2016年中央预算内投资备选项目的通知》,太阳能工业热利用项目在享受中央补助的范围之内;“十三五” 规划指出,到2020年太阳能热利用集热面积保有量达到8亿平方米(560GWth),年度总投资额约1000亿元,工农业供热应用示范项目集热面积保有量1.5亿平方米,建设一批工农业应用示范项目。通过以上种种,可以看出太阳能在我国工农业领域的应用具有非常巨大的潜力和广阔的市场,谢谢大家。


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