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1、太阳能热利用及其产业发展 太阳能热利用及其产业发展 根据可持续发展战略,太阳能热利用在替代高含碳燃料的能源生产和终端利用中大有用武之地。 太阳能热利用具有广阔的应用领域,可归纳为太阳能热发电(能源产出 )和建筑用能(终端直接用能),包括采暖、 空调和热水。 当前太阳能热利用最活跃、 并已形 成产业的当属太阳能热水器和太阳能热发电。 2.1.1 2.1.1 太阳能热水器 太阳能热水器 在世界范围内,太阳能热水器技术已很成熟,并已形成行业,正在以优良的性能不断地冲击 电热水器市场和燃气热水器市场。国外的太阳能热水器发展很早,但 80 年代的石油降价,加 之取消对新能源减免税优惠的政策导向,使工业发
2、达国家太阳能热水器总销售量徘徊在几十万平方米。据报道,1992 年国外太阳能热水器总量为45 万 m2,其中日本为 20 万 m2,美国为 12 万 m2,欧洲为 8 万 m2,其他国家为 5 万 m2。世界环境发展大会之后,许多国家又开 始重视太阳能热水器在节约常规能源和减少排放 CO2方面的潜力,仅据美国加州首府萨克门托市的计划,到 2000 年太阳能热水器将取代该州47000 套家用电热水器;到 2000年日本太 阳能热水器的拥有量将翻一番;以色列更是明文规定,所有新建房屋必须配备太阳能热水器。目前,我国是世界上太阳能热水器生产量和销售量最大的国家。 1992年销售量为 50 万 m2
3、,为世界其他各国销售量之和;1995 年销售量翻番,达 100 万 m2。据初步统计,1997 年我国太阳能热水器销售量300 万m2,目前,我国从事太阳能热水器研制、 生产、 销售和安装 的企业达到 1000 余家,年产值 20 亿元,从业人数 1.5 万人能源工程,1999 ,(1):59。但从房屋的热水器安装率来说,以色列已达 80%,日本为11%,台 湾达 2.7%.6.,我国在千分之几左右,其太阳能热水器的推广应用潜力仍很大。 国际上,太阳能热水器产品经历了闷晒式、 平板式、 全玻璃真空管式的发展,目前其产品的发 展方向仍注重提高集热器的效率,如将透明隔热材料应用于集热器的盖板与吸热
4、间的隔层,以减少热量损失;聚脂薄膜的透明蜂窝已在德国和以色列批量生产。 随着世界范围内的环境意识和节能意识的普遍提高,太阳能热水器必将逐步替代电热水器和 燃气热水器。虽然太阳能热水器目前仍存在市场价格高、 受季节和天气影响的不利因素,但太阳能热水器具有不耗能、安全性、无污染性等优势,而且随着技术的发展其经济性也逐渐 显露出来。表 1为三种热水器的经济指标比较结果.,从中可以看出,太阳能热水器在经济上已具有较强的竞争力。 表 1 三种热水器经济指标对比 项目品种寿命(年) 使用天数(天)购置费用(元) 运行费用(元) 总投资(元) 备 注 太阳能热水器 1015 300*2300 250 255
5、0 均以日产水量电热水器 58300 1000 4500 550080kg 水温 40 燃气热水器 6 300 5003 700420 060计算 *有关专家认为该数字应为250 天左右。 2.1.2 2.1.2 太阳能热发电技术 太阳能热发电技术 80 年代太阳能热利用技术的最大突破是实现了太阳能热发电的商业化。 Luz 国际公司在美国 南加州自1984 年至1991年共建造了 9个柱形抛物槽镜分散聚光系统的太阳能热发电站,总功率为 354MW,约占当地电网容量的2%。 9 座电站中最大的容量为80MW,约有 900条聚光槽组成。由于美国政府和州政府先后在 1991 年取消对太阳能电站的投资
6、减免税优惠政策,迫使第 10 号电站停建,公司宣告破产。另一颇具实力的 Solel 公司也在致力于太阳能热发 电,它于 1992年接收了破产的Luz 公司的技术,将开发市场瞄向澳大利亚、 以色列和北美洲。Solel 公司自称具有建造 300MW大型太阳能热发电站的能力。该公司已开始在澳大利亚建造一座 70MW 的槽型太阳能热发电装置,并计划在以色列建一座 200MW 的电站,同时正在洽谈在 北美洲和另两洲建三座电站,每座200300MW。 Solel公司在澳大利亚的另一目标是 2000 年的悉尼奥运会,它和米尔斯公司将合建一个太阳能热发电的联合体,为奥运村旅馆和运动会主会场提供 10MW 的电
7、力。希腊政府 1997 年开始实施一项 500MW 的太阳能热发电 项目,计划于 2003 年完工,届时将是世界上最大的太阳能电站。此外,它的阿莫科石油公司将在印度沙漠地区建造一座更大的太阳能热电站。 目前,太阳能热发电在技术上和经济上可行的三种形式是: 3080MW 线聚焦抛物面槽式太阳热发电技术(简称抛物面槽式); 30200MW 点聚焦中央接收式太阳热发电技术(简称塔式 ); 7.525kW 的点聚焦抛物面盘式太阳能热发电技术(简称抛物面盘式)。在上述三种技术中,抛物面槽式领先一步,美国加州的 9 座太阳热发电站可以代表槽式热发电技术的发展 现状。塔式太阳热发电技术也是集中供电的一种适用
8、技术,目前只有美国巴斯托建的一座叫“Solar”的电站,功率为 43MW,该电站成功运行两年后,两家美国电力公司计划建两座100MW 的电站。 为了提高塔式电站的效率,有人提出了一种新想法, 把带有太阳能塔的定日镜阵列附加到先进联合循环电站上作为燃料节省装置,采用甲烷重整工艺,以太阳能提高天然气等级。 抛物面盘式太阳热发电技术很适合于分散式发电,可以在 偏远地区用作独立系统。作为太阳能供电的一种方式,太阳热发电技术在经济上是可行的,而且有较大的市场潜力。 在美国加州的太阳热发电站建造过程中,由于技术进步及容量的增大,电站的装机造价和发电成本显著下降,1984 年号电站(14MW)造价为 597
9、9美元/kW,发电成本 26.5 美分/kWh;到 1990 年的号电站(80MW),造价降至3011 美元/kW,发电成本降到 8.9美分/kWh。 因此,抛物面槽式在太阳能丰富的地区,经济上已能与燃油的火力电站竞争。 我国西南电力设计院曾对西藏地区以引进 Luz 公司太阳能热电站进行估算, 如果考虑设备的折旧和还贷,太阳能热电站和火力发电站的发电成本均为 1.1 元/kWh,如果不考虑设备折旧,仅计入运行和维护费用,则太阳能电站的发电成本为 0.1 元/kWh,而火力 发电站的成本为 0.8 元/kWh。有人估算过 13 种太阳热电站在不同日照射条件下的发电成本,结果表明,随着年产电量的增加,主要是随着机组容量的增大、 日射强度的增高、 部件和系统的进一步改进,发电成本显著下降。进而对地中海国家的太阳 能热发电应用进行过可行性研究,认为太阳能的热利用在这一地区具有特殊重要性,具有巨大的市场潜力。一方面,地中海国家技术水平高、资金雄厚,且有很好的太阳热发电示范和早期商业化基础;另一方面,未来几十年里,地中海国家能源需求量大,每年要新增 56GW,加之该地区太阳能资源丰富,年辐射强度大于 1700kWh/m+2 的面积达到 700 万 km+2,太阳热可发电容量达1200GW,是目前全球电力需求的 4倍。 所有这一切形成了地中海地区广阔的太阳能热发电市场。
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