中國(guó)太陽(yáng)能熱利用進(jìn)展與發(fā)展對(duì)策

中國(guó)太陽(yáng)能熱利用進(jìn)展與發(fā)展對(duì)策

近十年來(lái)中國(guó)太陽(yáng)熱轉(zhuǎn)換方面的最突出的成績(jī)是實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)集熱器和熱水器技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。 迄今中國(guó)已有500 多家大中型企業(yè)生產(chǎn)平板集熱器和真空管熱水器，2000 年銷售量達(dá)600 萬(wàn)m 2 ，總保有量達(dá)2600 萬(wàn)m 2 ，并以20%年增長(zhǎng)率發(fā)展。

太陽(yáng)熱轉(zhuǎn)換裝置的產(chǎn)業(yè)化使太陽(yáng)能技術(shù)有可能在建筑節(jié)能的領(lǐng)域(熱水，采暖，空調(diào))發(fā)揮 它的潛力。中國(guó)的太陽(yáng)能熱轉(zhuǎn)換產(chǎn)業(yè)正在與建筑界一起研究太陽(yáng)熱水系統(tǒng)與建筑一體化問(wèn)題， 并已有一些示范。太陽(yáng)能空調(diào)已列入科技攻關(guān)，已有較大規(guī)模的示范裝置其經(jīng)濟(jì)性尚待評(píng)估。

中國(guó)太陽(yáng)熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用有廣泛的市場(chǎng)。特別是西部開發(fā)中有潛力。本文也指出了當(dāng)前存在的發(fā)展障礙，并提出了有關(guān)政策和技術(shù)進(jìn)步的建議。

1 引言

中國(guó)人口眾多，已接近13 億，其中70% 生活在農(nóng)村。近20 年來(lái)中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展， 人民生活不斷提高，對(duì)能源的需求亦隨之遞增。煤是中國(guó)主要的一次能源的資源。燃煤引起的環(huán)境問(wèn)題已成為中國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的要認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。

中國(guó)政府十分關(guān)注國(guó)家的人口，資源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，并積極采取對(duì)策。她對(duì) 1992 年在里約日內(nèi)盧召開的聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)作出的全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的決議作了 迅速的反響。國(guó)務(wù)院于1994 年討論通過(guò)了關(guān)于中國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與對(duì)策的白皮書 —《中 國(guó)21 世紀(jì)議程》。在該文件中指出: “把開發(fā)可再生能源放到國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略的優(yōu)先地 位….”，并“要加強(qiáng)太陽(yáng)能直接和間接利用技術(shù)的開發(fā)”。在該文件的基礎(chǔ)上，國(guó)家計(jì)委，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委和國(guó)家科委于1996 年聯(lián)合制定了《新能源和可再生能源發(fā)展綱要（1996 - 2010 ）》。

中國(guó)有較豐富的太陽(yáng)能資源。其太陽(yáng)輻射資源區(qū)劃分為四個(gè)資源帶：一類為資源豐富地區(qū)（H ≥6700 MJ/m 2 ）；二類為資源較豐富地區(qū)（H =5400 -6700 MJ/m 2 ）；三類為資源一 般地區(qū)（H =4000 -5400 MJ/m 2 ）和四類為貧乏地區(qū)（H<4200 MJ/m 2 ）。年太陽(yáng)能總輻射量 超過(guò)5 MJ/m 2 ，年太陽(yáng)輻照時(shí)數(shù)超過(guò)2200 小時(shí)的太陽(yáng)能利用條件較好的地區(qū)占國(guó)土的2/3 ， 故開發(fā)太陽(yáng)能利用是實(shí)現(xiàn)中國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的有效措施之一。 經(jīng)初步預(yù)測(cè)，到2010 年 太陽(yáng)能利用可達(dá)4.67 Mtce 。在中國(guó)的特定條件下，太陽(yáng)能熱利用已為農(nóng)村能源的開發(fā)做出 了貢獻(xiàn)。

2 太陽(yáng)能熱利用在中國(guó)農(nóng)村能源建設(shè)中的貢獻(xiàn)

中國(guó)的太陽(yáng)能熱利用技術(shù)研究開發(fā)始于20 世紀(jì)70 年代末，其重點(diǎn)置于簡(jiǎn)單，價(jià)廉的 低溫?zé)崂�用的適用技術(shù)，如太陽(yáng)能溫室，太陽(yáng)灶，被動(dòng)太陽(yáng)房，太陽(yáng)熱水器，和太陽(yáng)干燥 器。這類技術(shù)在農(nóng)村得到推廣應(yīng)用，為緩解農(nóng)村能源短缺，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境和農(nóng)民生活起了積極的作用，并收到了實(shí)效。目前已發(fā)展了600 萬(wàn)畝太陽(yáng)能溫室種植蔬菜，年收入300 億元以上，農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)狀況得到了改善。在中國(guó)西北地區(qū)有30 萬(wàn)臺(tái)太陽(yáng)灶投入使用，每臺(tái)太陽(yáng)灶每年節(jié)約600 -1000 公斤柴草。在農(nóng)村已安裝了750 萬(wàn)m 2 的被動(dòng)太陽(yáng)房，每年總 共可節(jié)約18 萬(wàn)噸標(biāo)煤。在中小城市和村鎮(zhèn)已安裝了1500 萬(wàn)m 2 的太陽(yáng)熱水器，年節(jié)約180 萬(wàn)噸標(biāo)煤。這些成功的實(shí)踐充分表明低溫太陽(yáng)能熱轉(zhuǎn)換技術(shù)確實(shí)在農(nóng)村能源建設(shè)中發(fā)揮了 重要作用，為持續(xù)發(fā)展的總目標(biāo)做出了貢獻(xiàn)。

3 蓬勃發(fā)展的中國(guó)太陽(yáng)熱水器產(chǎn)業(yè)

20 世紀(jì)80 年代太陽(yáng)熱水器列入國(guó)家“六·五”和“七·五”科技攻關(guān)項(xiàng)目。主要的 研發(fā)項(xiàng)目是高效平板太陽(yáng)集熱器和全玻璃真空集熱管。在90 年代全玻璃真空集熱管的科技成果通過(guò)中試轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力—形成自行設(shè)計(jì)和配套的集熱管生產(chǎn)線是科技攻關(guān)的最杰出的 成果。產(chǎn)品上市后得到了用戶的認(rèn)可。1986 年引進(jìn)了加拿大的銅鋁復(fù)合平板集熱器板芯的生產(chǎn)線，并自行研制了與之配套的陽(yáng)極氧化的選擇性涂層的生產(chǎn)線，它們使國(guó)內(nèi)的平板集 熱器的制造水平上了新臺(tái)階。在90 年代開發(fā)了熱管真空集熱管并已投產(chǎn)。 這些努力為中國(guó)太陽(yáng)熱水器產(chǎn)業(yè)的誕生奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

隨著人們生活的不斷提高，對(duì)生活熱水需求的激增促進(jìn)了太陽(yáng)熱水器市場(chǎng)的迅速發(fā)展，成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原動(dòng)力。到2000 年中國(guó)已有約500 個(gè)具有一定規(guī)模生產(chǎn)的太陽(yáng)能熱水器生 產(chǎn)企業(yè)。其中，有10 個(gè)企業(yè)的年銷售額超過(guò)1 億元，12 個(gè)的年銷售額在5000 萬(wàn)至1 億元 之間，31 個(gè)在1000 萬(wàn)至5000 萬(wàn)之間。近年來(lái)，太陽(yáng)熱水器的市場(chǎng)以30%的速率遞增，見 表1 。2000 年的銷售量已達(dá)600 萬(wàn)m 2 ，總安裝量已達(dá)2600 萬(wàn)m 2 。現(xiàn)在，太陽(yáng)熱水器的性 能價(jià)格比已可與電熱水器和燃?xì)鉄崴�器相�?jìng)爭(zhēng)，見表2 。它已與電熱水器和燃?xì)鉄崴�器并列成為在市�?chǎng)上提供生活熱水三種設(shè)備之一。中國(guó)成為名副其實(shí)的世界上最大的太陽(yáng)熱水 器的生產(chǎn)和應(yīng)用的國(guó)家

中國(guó)的太陽(yáng)熱水器品種主要有真空管型熱水器（含熱管真空管型），平板型熱水器和悶曬型熱水器三大類，其市場(chǎng)份額見表2 。市場(chǎng)的地區(qū)分布見表 3 。

為加強(qiáng)對(duì)太陽(yáng)熱水器產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)督，國(guó)家技術(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督局先后頒布了以下五項(xiàng)有關(guān)太陽(yáng)熱水器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

• 平板太陽(yáng)集熱器熱性能試驗(yàn)方法 GB/T4271 -2000 (為原標(biāo)準(zhǔn)GB4271-84 的修訂版)
• 平板太陽(yáng)集熱器產(chǎn)品技術(shù)條件 GB/T6424-1997 (為原標(biāo)準(zhǔn)GB6424-86 的修訂版)
• 家用太陽(yáng)熱水器的熱性能試驗(yàn)方法 GB 12915-1991
• 全玻璃真空集熱管 GB/17049-1997
• 全玻璃真空管太陽(yáng)集熱器GB/T17683-1999

4 太陽(yáng)能熱利用與節(jié)能建筑

4.1 太陽(yáng)能熱利用在節(jié)能建筑中的重要地位

建筑業(yè)，交通運(yùn)輸和工業(yè)一直是三大耗能用戶，在發(fā)達(dá)國(guó)家建筑能耗已占總能耗的 25 -40%。 在 建筑能耗中，采暖，制冷，空調(diào)和熱水占75%。太陽(yáng)能低溫?zé)徂D(zhuǎn)換技術(shù)能 實(shí)現(xiàn)以合理成本來(lái)滿足部分建筑用能的需求。 因而它作為一種建筑節(jié)能技術(shù)將有寬廣的市 場(chǎng)。 在20 世紀(jì) 90 年代中國(guó)建筑用能以采暖為主，采暖占總能耗的12%。隨著改革開放， 人民生活不斷提高，商品住宅開發(fā)已將成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主要支柱產(chǎn)業(yè)之一。據(jù)1996 年統(tǒng)計(jì)： 已建成的建筑有310 億m 2 ，在1995 — 2000 年間新建住宅 55 億m 2 ，到2010 年新建住 宅將增至 150 億m 2 ，建筑用能亦將急劇增加，接近發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。為此，建設(shè)部制定了《建筑節(jié)能技術(shù)政策1996 — 2010 》，其目標(biāo)是在1996 — 2000 年，在新建住宅的采暖 能耗要在1980 年當(dāng)?shù)赝ㄓ迷O(shè)計(jì)能耗的基礎(chǔ)上節(jié)約 50%；從2005 年起新建住宅的采暖能耗 因在2000 年的基礎(chǔ)上再節(jié)約30%。文件指出：在太陽(yáng)能較豐富的地區(qū)要積極推廣太陽(yáng)能利 用。它將太陽(yáng)能熱利用納入國(guó)家建筑節(jié)能的范疇，為太陽(yáng)能利用發(fā)展奠定了重要的政策基礎(chǔ)。目前在城市中30%的家庭擁有熱水設(shè)備。 生活熱水能耗將是建筑能耗中不可忽略的份 額。而太陽(yáng)熱水技術(shù)是目前太陽(yáng)熱利用中最為成熟的技術(shù)，用太陽(yáng)能解決住宅的部分生活熱水將是太陽(yáng)能在建筑中應(yīng)用的首選。

4.2 太陽(yáng)熱利用系統(tǒng)與建筑結(jié)構(gòu)的一體花

目前在中國(guó)，用于建筑的太陽(yáng)熱利用系統(tǒng)是太陽(yáng)熱水器和被動(dòng)太陽(yáng)采暖。被動(dòng)太陽(yáng)房本身就是通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和新材料的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能采暖的技術(shù)。而在近十多年來(lái)， 在大量的現(xiàn)有建筑上，特別是住宅建筑上，就地零亂地安裝太陽(yáng)熱水器，普遍出現(xiàn)了熱水器與建筑美學(xué)不協(xié)調(diào)的問(wèn)題，在一定程度上影響了城市的景觀，而且又增加了工程安裝的 造價(jià)。澈底解決的辦法是預(yù)先將太陽(yáng)能裝置（包括集熱器，熱水箱，管道和附件等）的布置考慮到建筑設(shè)計(jì)中去，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能系統(tǒng)與建筑的一體化。這個(gè)戰(zhàn)略措施必將起到擴(kuò)大和 規(guī)范太陽(yáng)熱水器的市場(chǎng)，推動(dòng)太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展的積極作用。1996 年在全國(guó) 建筑節(jié)能大會(huì)期間，中國(guó)農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會(huì)太陽(yáng)能熱利用專委會(huì)組織了50 家太陽(yáng)熱水器生 產(chǎn)廠商參加建筑節(jié)能的展覽會(huì)，開創(chuàng)了太陽(yáng)熱利用產(chǎn)品及進(jìn)入建筑業(yè)的先驅(qū)。太陽(yáng)熱水器生產(chǎn)廠商也看到了與建筑一體化的市場(chǎng)前景。目前，在江蘇，浙江，安徽，山東和北京等 地已有一些太陽(yáng)熱水器生產(chǎn)廠商主動(dòng)聯(lián)合當(dāng)?shù)氐慕ㄖ�設(shè)計(jì)院進(jìn)行太陽(yáng)熱水器與小區(qū)住宅一體化設(shè)計(jì)的試點(diǎn)和示范。取得了較好的效果。成果有待總結(jié)。

4.3 太陽(yáng)能空調(diào)

近年來(lái)，隨著太陽(yáng)熱水系統(tǒng)的成功開發(fā)利用，進(jìn)一步開發(fā)太陽(yáng)能熱水，采暖和空調(diào)的綜合系統(tǒng)，擴(kuò)大太陽(yáng)能熱利用的范圍已提到日程上來(lái)。太陽(yáng)能熱驅(qū)動(dòng)的空調(diào)系統(tǒng)列入國(guó)家 攻關(guān)項(xiàng)目，分別在山東乳山和廣東江門設(shè)立示范工程項(xiàng)目，并取得了有價(jià)值的結(jié)果。

1) 山東乳山項(xiàng)目 該項(xiàng)目是為一個(gè)新建的體育館（1000 m 2 建筑面積）在夏季提供空調(diào)，冬季采暖，春秋 季供應(yīng)熱水。它于1999 年完成。該系統(tǒng)擁有2160 支熱管真空集管，凈吸熱面積為364 m 2 和一臺(tái)溴化鋰吸收式制冷機(jī)組。集熱器的布置與建筑屋頂一體化。 在典型的夏日 可提供1777.4 MJ/日的冷量，制冷COP=0.6 —0.7 。而在典型的冬日可提供 2996.6 MJ/ 日的供暖熱能，在春，秋季能提供32000 立升的45C 的熱水。

2) 廣東江江門項(xiàng)目 該項(xiàng)目是為一座辦公大廈的一層(600 m 2 )的空調(diào)和整個(gè)大樓的熱水。它采用了500 m 2 的平板集熱器和100kW 兩級(jí)溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)。它于1996 能建成。 這些綜合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性尚待進(jìn)一步的評(píng)估。

5 太陽(yáng)能熱利用的發(fā)展?jié)摿τ铚y(cè)

在下10 — 15 年間低溫太陽(yáng)熱利用仍是太陽(yáng)熱利用的發(fā)展主流。太陽(yáng)能系統(tǒng)與建筑一 體化的理念為太陽(yáng)熱利用開拓了發(fā)展空間。太陽(yáng)熱水器的發(fā)展預(yù)測(cè)見表4 。

在太陽(yáng)資源豐富的一類地區(qū)，如西藏，甘肅，新疆，青海和寧夏等部分地區(qū)，有發(fā)展中高溫太陽(yáng)熱利用的前景，如工業(yè)用熱或熱發(fā)電。它取決與技術(shù)進(jìn)步和資金的到位

表4. 太陽(yáng)熱水器的發(fā)展及其效益預(yù)測(cè)

6 發(fā)展對(duì)策

6.1 目前存在的障礙

• 太陽(yáng)熱水器市場(chǎng)規(guī)范不力，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊。
• 對(duì)中高溫轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究科技投入不足，至今尚無(wú)優(yōu)秀的成果。
• 無(wú)可操作的激勵(lì)體制。
• 管理體制不明確氧氣分析儀·氣味檢測(cè)器·臭氧檢測(cè)儀·冰箱空調(diào)泄露檢測(cè)。

6.2 政策建議

• 政府有關(guān)部門要在<建筑節(jié)能技術(shù)政策(1996-2010)> 的基礎(chǔ)上，制定相應(yīng)的
• 鼓勵(lì)太陽(yáng)能在建筑中應(yīng)用的法規(guī)。
• 進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)，結(jié)合西部大開發(fā)計(jì)劃的實(shí)施，將太陽(yáng)熱利用的技術(shù)和產(chǎn)品 推向西部市場(chǎng)。
• 制定激勵(lì)政策，拓寬資金渠道，強(qiáng)化科技投入。
• 加強(qiáng)對(duì)太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督，確立質(zhì)量認(rèn)證制度。
• 要加強(qiáng)國(guó)際合作，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。

6.3 技術(shù)進(jìn)步

• 太陽(yáng)能低溫?zé)徂D(zhuǎn)換系統(tǒng)與建筑一體化仍需組織攻關(guān)，鼓勵(lì)創(chuàng)新，最終要提出
• 可參考的標(biāo)準(zhǔn)圖。 要開發(fā)和推廣使用太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件。
• 太陽(yáng)能空調(diào)要在示范的基礎(chǔ)上認(rèn)真做好經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)并要在提高系統(tǒng)的性能 指標(biāo)上繼續(xù)攻中高溫轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究開發(fā)要有高的起點(diǎn)，吸取國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。