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太阳能热利用工农业市场前景分析

提要:各位大家好,我来自上海交通大学赵耀,我今天报告题目叫《太阳能热利用工农业市场前景分析》。这是另外一个利用太阳能制造蒸汽,应用在不同的行业,包括食品、制药、橡胶、汽车行业、木材行业,这个太阳能锅炉可以根据温度划分,少于300度是可以做的。

  1 概述

  2 中国工业热耗现状

  3 太阳能热利用适用技术

  4 太阳能热利用技术在工业领域应用现状

  5 典型行业太阳能应用现状与潜力

  6 太阳能在工业领域的前景


  这是太阳能工农业应用技术发展路线图。从时间点来看,2015年到2050年来看,热价会越来越低,推广领域肯定从热水、温室、干燥还是工业蒸汽。有的领域可能现在已经有比较好地应用,还有的可能没有开始推广。我们希望今后都能推广应用。

  太阳能在工农业上面的应用,首先有一个很大的市场,这个市场可开发可再生能源成为紧迫的课题,包括刚才张晓黎主任介绍的国家“十三五”规划已经明确列为一个很重要的发展内容。还有我国有较好的太阳能产业基础,不管是市场还是产能方面,我国都是在世界上排名第一的。


  这个工农业能耗占全国能耗的70%,而且这个耗能是逐年增加的。主要能耗还是来自于热力能耗,尤其在欧洲或者欧美日本美国等发达国家,总热能能耗占的比例是更大的。


  工业热利用方面,我们列举几种主要的适合我们太阳能领域应用的行业,总共有8个行业。可以看到温度其实主要是在80度到180度的范围之内,这个占了60%的比重甚至更高。这个温度范围,都是我们太阳能可以做的事情。


  我们可以利用太阳能做哪些事呢?太阳能供热、太阳能干燥、太阳能海水淡化、太阳能热发电、太阳能养殖、太阳能建筑,这个可能不仅仅是工业农业还包括林业。


  下图是IEA2050太阳能供热与制冷规划路线图,我们可以看到蓝色部分和绿色部分,即太阳能采暖、太阳能加热,占主要部分,可见这将会在太阳能工业占很大的比重。尤其在低温,也就是80到180度范围之内,比重会更大。


  根据不同的利用温度范围,我们应该选择不同的太阳能集热器的方式,从最低的比如平板、真空管、槽式、甚至是塔式各种各样的集热器,在市场上是比较成熟的产品。这是CPC,我们简单跳过。


  太阳能热利用技术,我们在里面举了几个简单的例子。我们可以看到,拿我国和其它发达国家或者欧美国家相比较,我们国家太阳能利用方面就是主要集中在采暖、热水,而在工业领域方面几乎是空白。不是说没有,肯定也有,但比重相对而言是比较小的,在这些国家比重是比较大的。


  以欧洲为例,这是统计的数据。太阳能在工农业利用领域主要集中在食品、交通、设备、化学化工方面。再看看我们国家,我列举了8个主要的行业,造纸、纺织、食品、烟草、木材、化工、塑料、医药,所全的8个行业占总能耗,一个是15.9%、一个是23%,总产值占15.9%。在23%的能耗当中可以看到,这个化工又占了绝大部分。


  针对化工领域,我们现在提出太阳能锅炉,这是工程应用方面的。太阳能锅炉的设计目地,主要是为了替代传统的化石原料锅炉,它可以通过不同的应用方式放在热水锅炉和工业蒸汽,这是太阳能锅炉的一个方案,这是比较简单的,采用普通锅炉延续供热。这是补水预热,利用太阳能把水温提高到一定温度,通过锅炉进行二次加热,这是运用方案。

  这是另外一个利用太阳能制造蒸汽,应用在不同的行业,包括食品、制药、橡胶、汽车行业、木材行业,这个太阳能锅炉可以根据温度划分,少于300度是可以做的。

  这是一个现在已经投入使用的太阳能锅炉案例,回收期大概5年左右。它的投资大概是1400万元。


  这是浙江达利印染厂的项目,这是一个纺织行业的应用。可以看到在太阳能锅炉很好地替代传统燃料锅炉,它具有很好的经济性,而且有很好的环保效益,在很多印染企业、化工企业都是有它的用武之地的。


  这是农业方面的,昆明大概在07年左右的,太阳能干燥,节能节到三分之二左右。这是一个饼干厂,使用太阳能节热器面积不是很大,所以回收期比较长。这是烟草干燥,这个是海带加工,这个是化工厂,因为需要24小时全年不断地运行,能耗不仅要求很大,而且温度要求也是比较高的,大概在3、400度的温度,用太阳能要么做真气,要么做太阳能热水预热。


  这是最大的叫智力铜矿公司,是全球最大的太阳能工业利用项目。这是2013年的数据,不知道有没有其它项目刷新它的记录。


  这是太阳能加热在建材制造业当中的应用,这个是混凝土砖制造流程,分为这四个阶段,可以看到不同四个阶段所需要的温度都是太阳能锅炉可以做的事情,包括维护养护阶段。


  从下表,我们可以看到太阳能工业热利市场用潜力,这是2007年的数据,可能比较老。刚才我们说了8个行业,如果统计全部换成我们太阳能所能做的事情,给8个行业来做,这个统计需要集热器面积是2.5亿平方米。这是2007年的数据,若2015年全部工业领域应用到太阳能技术以后,这个数据就更为可观。


  我们预计在2030年,如果运用太阳能,可以至少减排2.3%,二氧化碳的减排。这是太阳能需要的集热器的面积,2015年大概在12亿平方米左右,在2030年要达到16亿平方米。


  利用太阳能给我们带来的经济效益与社会效益,包括集热器的面积,这是07年的数据,大概在1.5亿平方米,二氧化碳减排标准在2030年可以达到5%。


  这是空调的应用案例,这是在山东的,这是在上海的,这是山西太原的采暖。这是吸附制冰。这是采暖项目,这是太阳能农产品干燥装置。

  最后一个案例是西门子沈阳工厂。它是一个电子工厂,生产工艺要求需要我们做蒸汽或者加热或者恒温恒湿,另外办公区域又需要采暖。采暖可能还好解决一点,但生产工艺流程中用电,费用实在太高了。上面的图是原来采暖工艺的设计,下面是新设计系统图。我们做了一个统计,今年从11月到第二年3月,大概5个月期间的采暖,实际电费总共节省了180万,在非采暖期光是靠电太阳能集热给工艺上带来成本节省,大概节省170万,总共下来350万左右。


  这是太阳能在工农业上面的一些遇到的阻力。

  第一是示范案例少。跟企业谈的时候,大家第一个关心有没有实际案例,一谈到这个问题可能有点难搞。第二虽然我们所说的投资回报率算的时候是3到5年,实际上而言可能会不只是这些,投资成本还是比较高的,因为投资成本不能光算设备的钱,包括场地、占地费用、土地成本应该也要考虑进去。

  第二是在技术方面需要新的设计和材料,我们需要在技术方面寻求一些新的突破,不能拿着几十年前老的技术在做推广,这个肯定是跟不上时代的。

  第三是在规范方面缺乏合适规划指导技术文件。我们可能现在做的都是一些非标的东西,非标的东西可能同行看得懂,但是对于外行人员来说,这个理解可能就有点困难。

  最后是人才方面比较缺乏。

  谢谢大家聆听!

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