中國太陽能熱利用2011年度發(fā)展研究報告(上)

中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會太陽能熱利用專業(yè)委員會 ■ 霍志臣 羅振濤

利用太陽能轉(zhuǎn)化為熱能即太陽能熱利用是實現(xiàn)能源替代、減少排放以及改善城鄉(xiāng)居民生活條件的重要保障。“十一五”期間，我國太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)快速、健康、持續(xù)發(fā)展，正在從世界生產(chǎn)應(yīng)用大國向世界強國邁進(jìn)。國家“十二五”規(guī)劃中明確提出“全面發(fā)展太陽能熱利用”，這是對太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)的肯定，同時也是對該產(chǎn)業(yè)的極大鼓舞。

太陽能熱利用就是直接將太陽的輻射能轉(zhuǎn)化為熱能的應(yīng)用。目前在中國的研究和應(yīng)用主要包括太陽能熱水器、太陽房、太陽灶、太陽干燥、太陽海水淡化、太陽能空調(diào)、太陽能熱發(fā)電及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。目前太陽能熱利用已經(jīng)商業(yè)化，取得了重大的社會、經(jīng)濟、環(huán)境效益。

一 中國太陽熱利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1 各類產(chǎn)品應(yīng)用均有擴大

2010年太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，太陽房、太陽灶等熱利用產(chǎn)品應(yīng)用擴大。

太陽能熱水器：太陽能熱水器是我國太陽能利用中應(yīng)用最廣泛、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最迅速的太陽能產(chǎn)品。由我國自主開發(fā)生產(chǎn)的全玻璃真空管太陽集熱器的科技水平、制造技術(shù)、生產(chǎn)規(guī)模均處于國際領(lǐng)先水平，且生產(chǎn)成本低廉，具有較強的國際競爭力。我國的太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)進(jìn)入20世紀(jì)90年代后期以來發(fā)展迅速，生產(chǎn)量由1998年的350萬m2增長到2011 年的5760萬m2/年，熱水器的總保有量由1998年的1500萬m2增長到2011年的1.936億m2，形成一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

表1 1998～2011年太陽能熱水器年生產(chǎn)量和保有量

從表1可以看出，2010年總產(chǎn)量與2009年相比增長了16.7%，保有量增長了15.9%，而2009年總產(chǎn)量和保有量與2008年比分別增長35.5%和16%。2010年增速明顯放緩，主要原因是受2010年氣候影響、2008年國際金融危機對我國的后期影響以及部分企業(yè)戰(zhàn)略調(diào)整。

截止到2010年我國已建成被動太陽房超過2000萬m2；推廣太陽灶200萬臺，并出口到非洲等許多國家和地區(qū)60萬臺左右；各種類型太陽能干燥裝置的采光面積近3萬m2以及其他太陽能熱利用示范，如空調(diào)、熱發(fā)電、工農(nóng)業(yè)熱利用等。

太陽房：太陽房建設(shè)仍以被動太陽房為主，但主動采暖發(fā)展很快，在北京、內(nèi)蒙古、寧夏、西藏、遼寧等地區(qū)，建成了許多示范建筑。近年來在我國北方地區(qū)十分受政府及開發(fā)商重視，特別是北京市將太陽房建筑和熱水采暖系統(tǒng)結(jié)合，進(jìn)行大面積示范，得到用戶普遍歡迎，北京市也制定了新標(biāo)準(zhǔn)。隨著國家建設(shè)部提出今后發(fā)展綠色節(jié)能建筑的戰(zhàn)略目標(biāo)，主被動結(jié)合太陽房的開發(fā)與建設(shè)將會得到進(jìn)一步發(fā)展。

表2 2006～2010年中國建成太陽房累計數(shù)量

太陽灶：目前在我國西部偏遠(yuǎn)地區(qū)仍有一定的市場，國外如非洲、阿富汗、巴基斯坦等國家也有大量需求。太陽灶作為太陽能熱利用產(chǎn)品，在今后一段時間內(nèi)還會有一定發(fā)展，特別是在西藏、四川、甘肅、內(nèi)蒙古等嚴(yán)重缺柴和缺少生物質(zhì)地區(qū)受到歡迎。目前已出現(xiàn)了設(shè)計制造質(zhì)量好、壽命長、使用更方便的農(nóng)村用太陽灶，深受農(nóng)民歡迎。

表3 中國太陽灶歷年正常使用保有量

太陽能溫室、太陽能工農(nóng)業(yè)應(yīng)用、太陽能干燥、太陽能空調(diào)、熱發(fā)電等太陽能熱利用技術(shù)得到推廣或示范，尤其是太陽能溫室的普遍建造為農(nóng)民帶來明顯的經(jīng)濟效益。太陽能熱水系統(tǒng)在印染行業(yè)應(yīng)用，如浙江蕭山印染廠，集熱面積達(dá)17200m2，為印染提供55℃預(yù)熱水；太陽能熱水系統(tǒng)在輸油管道中應(yīng)用；在水泥砌塊保養(yǎng)中的應(yīng)用，如中國農(nóng)工院和皇明公司分別在新疆和青島開展的太陽能干燥項目，都取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。此外，太陽能空調(diào)、太陽高溫?zé)岚l(fā)電等示范項目也在北京、山東、內(nèi)蒙古等地區(qū)開展，為今后太陽能熱利用擴大應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

2 行業(yè)品牌進(jìn)一步集中

2010年太陽能熱水器總產(chǎn)量全行業(yè)增速放緩，但是知名品牌企業(yè)2010年產(chǎn)銷量增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全行業(yè)水平。太陽能熱利用專委會實地調(diào)查了天普、皇明、桑樂、太陽雨、四季沐歌、海爾等23家行業(yè)內(nèi)大型骨干企業(yè)，2010年較2009年平均提高23%。自2005年實施品牌戰(zhàn)略以來，大型骨干企業(yè)綜合實力、產(chǎn)值連續(xù)提高，它們在研發(fā)能力、自主創(chuàng)新能力、企業(yè)文化建設(shè)、專利技術(shù)、工程技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備、國際競爭力等方面是行業(yè)的先鋒，也是引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展、規(guī)范太陽能熱水器市場秩序的主力軍。隨著產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，品牌將會進(jìn)一步集中。目前中國的大型太陽能熱水器企業(yè)近20家，市場占有率為40%以上。其中產(chǎn)值20億元左右的企業(yè)4家，分別是皇明、太陽雨、桑樂和力諾集團。

知名品牌骨干企業(yè)繼續(xù)領(lǐng)跑產(chǎn)業(yè)發(fā)展，目前國內(nèi)擁有知名品牌的太陽能熱水器骨干企業(yè)有百余家。深信隨著品牌競爭進(jìn)一步加劇，洗牌現(xiàn)象會進(jìn)一步突出，品牌集中度會進(jìn)一步提高。

3 三大市場并進(jìn)，工程市場顯現(xiàn)端倪

工程市場：國家對建筑節(jié)能的重視，各級政府支持政策的出臺，太陽能與建筑結(jié)合技術(shù)的進(jìn)步以及城市化進(jìn)程，建筑向城郊的延伸，促使以城市住宅小區(qū)、學(xué)校、賓館、飯店、洗浴中心為主體的工程市場快速發(fā)展，逐漸趨向統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一施工、統(tǒng)一驗收和統(tǒng)一管理。2007年工程市場占總量的35%，2008～2009年接近市場總量的40%，2010年達(dá)42%，2011年約為45%。

太陽能工程市場發(fā)展步伐加快，主要體現(xiàn)在民用住宅建筑熱水工程的增長；公共建筑熱水系統(tǒng)的安裝使用積極性提高；惠農(nóng)太陽能熱水工程數(shù)量猛增以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)熱水工程呈現(xiàn)增長勢頭。

農(nóng)村市場：在太陽能下鄉(xiāng)政策和新農(nóng)村建設(shè)的形勢下，農(nóng)村太陽能市場成為多數(shù)企業(yè)的主攻目標(biāo)。目前正在由經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)向次發(fā)達(dá)和欠發(fā)達(dá)地區(qū)、由東部向中西部地區(qū)擴展。2010年農(nóng)村市場銷售量占當(dāng)年總銷量的50%左右，農(nóng)村許多地方的太陽能普及率已達(dá)到55%以上。太陽能熱水器占下鄉(xiāng)熱水器(含其他型式熱水器，如燃?xì)鉄崴鞯?比例的55.8%。專家預(yù)測：預(yù)計2020年，中國農(nóng)村太陽能應(yīng)用量將達(dá)到60%以上，銷售額達(dá)2000億元以上。

國際市場：企業(yè)重視和積極開拓國際市場，全面提高產(chǎn)品質(zhì)量和水平，多家企業(yè)獲得國外檢測認(rèn)證。2010年出口額達(dá)2.5億美元，出口154個國家和地區(qū)。

4 技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新蘊育未來

2009年由于企業(yè)加大了科技投入，在國家及省市支持下，涌現(xiàn)了一批科技成果，從新產(chǎn)品、新工藝、新裝備到試驗室建設(shè)，成果顯著。特別是一些企業(yè)，尤其是大型骨干企業(yè)，敢于拿出部分利潤投入到基礎(chǔ)研究和試驗室建設(shè)中。2009年《家用太陽能熱水系統(tǒng)能效限定值及能效等級》國家強制性標(biāo)準(zhǔn)的制定，使企業(yè)更加注重試驗室建設(shè)，因為只有獲得CNAS標(biāo)識和國家管理部門認(rèn)可的試驗室，才有權(quán)在產(chǎn)品上貼上能效等級的標(biāo)識。此外由于市場競爭的激烈，一些企業(yè)也正在與大專院校合作，加強基礎(chǔ)研究，不斷開發(fā)新產(chǎn)品，以獲得較大市場份額。

為了擴大太陽能熱利用領(lǐng)域，2010年出現(xiàn)了許多新工藝、新技術(shù)，它們分別在8個技術(shù)領(lǐng)域中有所體現(xiàn)：

(1)開發(fā)和推廣太陽能低溫?zé)崴杉夹g(shù)取得進(jìn)展：包括高效集熱、貯熱技術(shù)，機電一體化和運行技術(shù)，輔助能源技術(shù)，與建筑結(jié)合技術(shù)，控制技術(shù)等。出現(xiàn)了無人值守遠(yuǎn)程控制工程系統(tǒng)和一鍵式自動化家用熱水系統(tǒng)等成果。

(2)開發(fā)高效平板太陽能集熱器技術(shù)：涂層吸收率α≥0.92、發(fā)射率ε≤0.08；蓋板玻璃透過率τ≥0.90；光熱轉(zhuǎn)換效率在78%以上，熱損≤4W/(m2·K)；平板集熱器先進(jìn)生產(chǎn)裝備開發(fā)及工業(yè)化應(yīng)用。目前國內(nèi)一些企業(yè)如江蘇東泰、博士等公司成功研制出α≥0.92、ε≤0.08的平板鍍膜及其自動化生產(chǎn)設(shè)備，為國內(nèi)高效平板集熱器批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

(3)開發(fā)推廣分體式承壓太陽能熱水系統(tǒng)：開發(fā)推廣分體式二次回路太陽能熱水系統(tǒng)等新型承壓式太陽能熱水系統(tǒng)。特別是高層壁掛系統(tǒng)取得了突破，目前在山東、江蘇、北京、天津等地建成了許多示范小區(qū)。

(4)開發(fā)推廣太陽能熱水采暖及輔助能源匹配技術(shù)：以空氣源熱泵等輔助能源為代表的大型太陽能系統(tǒng)已獲得廣泛應(yīng)用，成功地解決了全天候熱水供應(yīng)問題。

(5)開發(fā)太陽能中高溫集熱技術(shù)：溫度80～250℃和350～450℃的集熱器為工業(yè)應(yīng)用和熱發(fā)電提供了關(guān)鍵部件，中溫集熱器以力諾瑞特公司為代表并通過了鑒定?；拭鞴竞捅本┦刑柲苎芯克邪l(fā)中高溫集熱器為熱發(fā)電的開展奠定了基礎(chǔ)。

(6)開發(fā)推廣太陽房、太陽灶技術(shù)和產(chǎn)品：已成功開發(fā)出主被動結(jié)合式太陽房技術(shù)，采暖溫度16℃，保證率達(dá)40%～60%，目前已在北方地區(qū)應(yīng)用。

(7)開發(fā)太陽能熱利用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用技術(shù)：目前已開發(fā)出空氣集熱器部件和用于煙葉、牛肉等的太陽能干燥裝置；在太陽能工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用方面，特別是在印染行業(yè)、奶牛場行業(yè)已成功示范。

(8)太陽能空調(diào)及熱發(fā)電技術(shù)研發(fā)：目前熱發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)集熱管和集熱器已取得較大進(jìn)展，在關(guān)鍵技術(shù)取得突破的基礎(chǔ)上研發(fā)熱發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)和應(yīng)用，如以中科院電工所為主正在北京延慶縣進(jìn)行1MW熱發(fā)電裝置示范。

5 “十一五”發(fā)展目標(biāo)提前實現(xiàn)

在“十一五”期間，國家發(fā)改委提出太陽能熱利用發(fā)展目標(biāo)是到2010年年產(chǎn)量達(dá)3000萬m2，保有量達(dá)1.5億m2，這一指標(biāo)于2009年就已實現(xiàn)。同時在行業(yè)發(fā)展目標(biāo)中還提出要建成5～10個年產(chǎn)量100萬m2、有自主知識產(chǎn)權(quán)和現(xiàn)代化裝備、具有國際競爭力的大型骨干企業(yè)。到2009年底，皇明、力諾瑞特、桑樂、太陽雨、華揚、桑夏等企業(yè)基本和完全具備了行業(yè)所提出的大型骨干企業(yè)的基本條件。行業(yè)還提出要在“十一五”期間建成開放式科研中心，能夠承擔(dān)國內(nèi)外重大科研項目，這一目標(biāo)也基本實現(xiàn)，皇明公司已被國家科技部評選為國家級熱利用研發(fā)中心，目前正在籌建中。

6 標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)一步完善

到2009年已完成了國家標(biāo)準(zhǔn)21項、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項，基本形成了太陽能熱水器標(biāo)準(zhǔn)體系，對產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品健康發(fā)展起到了保障作用。2010年又完成了10項標(biāo)準(zhǔn)，已形成報批稿，尤其是《家用太陽能熱水系統(tǒng)能效限定值及能效等級》國家強制性標(biāo)準(zhǔn)的制定對今后太陽能熱水器產(chǎn)品質(zhì)量、能效將起到規(guī)范作用。表4為已頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)，表5為已報批的國家標(biāo)準(zhǔn)。

表4 已頒發(fā)實施的21項太陽能熱水器國家標(biāo)準(zhǔn)

方法 1994年 太陽輻射表標(biāo)定1995年12月1日6名 稱太陽能熱水器吸收體、連接管及其配件生產(chǎn)制造中所用彈性材料產(chǎn)品 2005年8標(biāo)準(zhǔn)號 GB/T 14890－1994名 稱 工作直接日射表校準(zhǔn)方法標(biāo)準(zhǔn)號 GB/T 15513－1995 7 《太陽能熱水器吸收體、連接管極其 方法配件所用彈性材料的評價方法》標(biāo)準(zhǔn)號 GB/T 17049－2005名 稱《全玻璃真空太陽集熱管》GB/T 17581－2007 9 替代：GB/T17581－1998 產(chǎn)品 2008年6月《真空管太陽集熱器》標(biāo)準(zhǔn)號 GB/T 17683.1－1999接受太陽輻射并轉(zhuǎn)換成熱能的全玻璃真空太陽集熱管利用太陽輻射加熱，傳熱工質(zhì)為液體的非聚光型全玻璃真空管太陽集熱器、玻璃－金屬結(jié)構(gòu)真空管太陽集熱器和熱管式真空管太陽集熱器名 稱10標(biāo)準(zhǔn)號名 稱方法1999年11月1日《太陽能在地面不同吸收條件下的太陽光普照度標(biāo)準(zhǔn)第一部分：大氣質(zhì)量1.5的方向直接日射輔照度和半球向日射輔照度》在直射輔照度和半球向輔照度確定太陽熱系統(tǒng)、光伏以及其他系統(tǒng)、部件與材料的相關(guān)性能11標(biāo)準(zhǔn)號 GB/T 18708－2002 實驗名 稱《家用太陽熱水系統(tǒng)熱性能實驗方法》 方法標(biāo)準(zhǔn)號 GB/T 18713－2002 12 2002年 家用熱水器得熱量及熱損參數(shù)測定《太陽熱水系統(tǒng)設(shè)計、安裝及工程驗收技術(shù)規(guī)范》名 稱管理 2002年 公用太陽熱水系統(tǒng)13 產(chǎn)品 2003年 家用太陽能熱水器標(biāo)準(zhǔn)號名 稱標(biāo)準(zhǔn)號 GB/T 19775－2005 2005年名 稱《玻璃－金屬封接式真空太陽集熱管》 5月28日標(biāo)準(zhǔn)號 GB/T 20095－2006名 稱《太陽熱水系統(tǒng)性能評價規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)號 GB 50364－2005 2006年名 稱《民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》 1月1日標(biāo)準(zhǔn)號 GB/ T24798－2009 2010年名 稱《太陽能熱水系統(tǒng)用橡膠密封件》 6月1日標(biāo)準(zhǔn)號 GB/T 23888－2009 2010年名 稱《家用太陽能熱水系統(tǒng)控制器》 1月1日標(biāo)準(zhǔn)號 GB 50495－2009名 稱《太陽能供熱采暖工程技術(shù)規(guī)范》GB/T 23889－2009 20 《家用空氣源熱泵型太陽能熱水系統(tǒng) 產(chǎn)品 2009年 適用于太陽能熱水系統(tǒng)技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)號 GB/T 25969－2010 2011年名 稱 5月1日產(chǎn)品14 GB/T 19141－2003《家用太陽熱水系統(tǒng)技術(shù)條件》僅適用于玻璃－金屬封接式真空熱管，不適于全玻璃集熱管內(nèi)置熱管式15方法 2006年 適用于太陽能熱水工程16方法 適用于建筑熱水工程17產(chǎn)品 適用于太陽能熱水系統(tǒng)18產(chǎn)品 適用于太陽能熱水系統(tǒng)19方法 2009年 適用于太陽能熱水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)號名 稱21《家用太陽能熱水系統(tǒng)主要部件選材通用技術(shù)條件》產(chǎn)品適用于太陽能熱水系統(tǒng)

表5 已報批的標(biāo)準(zhǔn)

(待續(xù))