“太阳能工农业应用系统”中外战场较量与战略
发布者:wwh | 来源:中国太阳能产业资讯网 | 0评论 | 4112查看 | 2015-08-14 07:23:00    
  资料显示,我国工业能耗占全社会总能耗70%以上,巨大的能耗比致使太阳能热利用行业进入工业领域空间巨大。目前,太阳能热水器在农村几乎无人不晓,作为一种清洁、安全、可靠、节能、低碳能源,在农业领域也有着非常广泛的应用,目前已经在蔬菜种植、家畜及水产品养殖、沼气领域等发挥着重要作用。

   一、国外太阳能在工业领域的应用

        国外对太阳能热利用技术在工业领域应用现状的研究始于20世纪七八十年代。欧美的12个国家曾对工业领域的用热情况进行了调查和研究。国际能源署于1976年启动了太阳能取暖与制冷计划;1977年启动了与美国、俄国、德国、以色列、澳大利亚、瑞士、西班牙7国作为执行委员的太阳能热动力和太阳能化学能系统计划,对太阳能的技术现状以及工业热应用过程的现状及前景进行了研究。

         研究报告显示,截止到2006年底,欧盟25国有85个太阳能热利用技术在工业领域应用的工程,总量为25MWth(35700平方米)。这些工程分布在19个国家,涵盖了11个不同的工业领域,平均每个工程的规模为320kWth,标志了太阳能热利用技术在工业领域的成功应用。

         二、国内太阳能在工业领域应用

         据统计,我国目前在用燃煤工业锅炉约47万余台,每年消耗标准煤约4 亿吨,约占我国煤炭消耗总量的四分之一;排放二氧化碳约占全国排放总量的10%。若全国锅炉都能与太阳能结合,一年就节约原煤约4000万吨,减排二氧化碳约8000万吨,仅太阳能产业在全国就将带动13200亿元的新市场。

         太阳能工业应用领域,有效将太阳能光热与工业废污热水回收相结合,可实现20%能源替代,并可推广至造纸、食品、烟草、木材、化工、医药、纺织印染、塑料等八大行业。如常熟市锦弘印染有限公司7460m2太阳能预热型加热系统、浙江亚太特宽幅印染有限公司5000m2太阳能热水系统、太仓热电厂日产水量120吨的热水预热系统、常熟凯达印染有限公司1.5万m2太阳能热水系统、杭州达利集团1.3 万m2印染用太阳能热水工程等。据不完全统计,若全国企业利用太阳能+废污热水回收相结合,按照太阳能提供20%的能量计算,1年可节约原煤约8000万吨,减排二氧化碳约16000万吨,节能减排效果显著。

         工业用热很大一部分在60℃以上,多数集中在80℃~100℃左右,特殊用热在250℃左右。可利用太阳能把水加热到60℃~80℃,再进入工业锅炉升温100℃以上,可大幅度节约蒸汽费用或燃煤费用,又可大大缩短加热水升温时间,提高工作效率,同时为节能减排作贡献。

              各行业生产工艺对热水温度需求:

              
         太阳能集热器可大规模地应用在工业领域,工业车间有足够大的屋顶面积,并不影响外观,同时又具隔热的效果,环保、节能、减排既符合国家的节能减排政策,又降低企业运营成本,大大提高企业竞争力。

         三、国外太阳能在农业领域的应用

         突尼斯很多种植大棚使用了太阳能加热方式,可以提高土壤温度1.5℃,棚内作物可提早收获一个月。法国的科西嘉岛也建立了三公顷利用太阳能加热的种植大棚,收到了良好效果。塞浦路斯还集中了各国太阳能集热器的优点,建立了比较先进的用于塑料大棚的太阳能集热器。法国国家农业园艺研究所利用太阳能加热棚内的热水循环装置也是很成功的办法。

        太阳能干燥技术的研究和推广应用工作已在世界上许多国家展开,主要有美国、英国、法国、德国、加拿大、澳大利亚、新西兰和日本等国。太阳能干燥的推广应用大部分在热带和亚热带国家,如南非、乌干达、菲律宾、泰国、印度、孟加拉国及中国等。泰国早在20世纪80年代就推广使用一种太阳能干燥器烘干谷物,在非收获季节,还可以用于干燥胡椒、辣椒、咖啡豆、小虾等,可全年利用。印度研制了太阳能与烟气联合的谷物干燥机,日干燥能力为650~1000kg,也有每小时干燥能力为375kg的太阳能谷物干燥机;还有用于干燥胡椒的太阳能干燥房,效果很好。此外,印度在烟草和马铃薯等农作物方面,也在推广太阳能干燥。印度尼西亚的太阳能干燥多数为温室型,也有用木屑作燃料加热水作辅助能源的组合干燥装置,干燥对象主要是谷物等农作物。

        据相关资料报道,国外已建成一批采光面积超过500m2的大型太阳能干燥器,其中美国4座、印度2座、阿根廷1座,这标志着太阳能干燥在世界上已经进入生产应用阶段。由于全球的能源和环境问题日益突出,近十年来太阳能干燥技术的应用有较大的发展。国际太阳能干燥技术的推广应用情况有以下几个特点:

      (1)太阳能干燥对象以谷物、烟草、水果等农副产品为主,其次是木材。

      (2)太阳能干燥的发展方向是提高太阳能干燥装置的热效率和降低成本。

      (3)注重实用性,尽量使用廉价材料。例如以干沙做吸热体,用塑料薄膜做透光材料。

     (4)许多国家对太阳能等新能源的开发和推广应用都有相应的鼓励和扶持政策。例如在瑞典对节能干燥技术有15%的财政资助。德国、美国、澳大利亚、日本及印度尼西亚等国,对太阳能干燥实行免税、减税、补贴、无息或贴息贷款等优惠措施。

        四、我国太阳能在农业领域应用

        我国是农业大国,农业是我国重要的经济支柱,工业化农业已成为目前农业规模生产的发展趋势。但是,从生态学角度看,以大量投入化肥、农药、机械、能源为主要特点的工业化农业,对土地和资源实行的是掠夺式开发利用,忽视了农业生产的生态效益及环境保护问题,潜藏着严重的后果。发展工业化农业应用太阳能已成为发展趋势,可促进低投入、高产出,低能耗、少排放的生态农业。

        太阳能在农业中的应用领域比较广泛,如太阳能温室养殖、太阳能农业大棚、太阳能干燥、太阳能海水淡化等都已经应用到实际生产中,尤其是对能源较为缺乏的农村来说,合理利用太阳能具有非常重要的意义。

         我国西部地区日照时间长、太阳能资源丰富、盛产各种水果蔬菜,果蔬脱水干燥成为当地延长农业产业链的重要举措之一。通过利用太阳能干燥技术设备对改善中小型农产品加工企业生产工艺落后、资源利用率低、能耗排污高、环境污染严重等状况具有重要意义。太阳能温室对养殖业同样具有很重要的意义,不仅能缩短生长期,对提高繁殖率、降低死亡率都有明显的效果。解决了农业上很多的问题,增加了用户的收入。利用太阳能与温
室大棚结合可以更好地调节大棚内温度,使得植物更好地生长。也可以种植对温度要求更为苛刻的经济作物,并延长温室大棚使用时间,为用户获得更好的效益。除此之外,通过对土壤的加热,也可以满足观赏温室及空中花园的需求。因此,太阳能温室已成为中国农、牧、渔业现代化发展不可缺少的技术装备。

         太阳能温室在中国北方,还能与沼气利用装置相结合,用它来提高池温,增加产气率。

         目前,太阳能集热器与养殖业的结合,主要根据高低温水循环原理,控制水池温度,使水保持恒温。农业用热很大部分都在35℃以下,利用太阳能集热器完全可以满足需求。此项技术除了用在养殖业上,并可以给游泳池供热,适用于初春、深秋、寒冬三个时间段。
         

  五、太阳能在工农业应用中的问题


  通过上面对国内外现状的分析,可以发现太阳能在工农业中的应用前景比较广阔,也做了一些工程实例,但仍然存在一些问题,总结如下:


  1.太阳能热利用技术在工农业领域的应用工程较少,许多工业领域的决策者甚至不了解太阳能工业加热系统,决策者也非常保守,总是会选择传统的、久经时间证明的技术和产品,严重地阻碍了太阳能热利用技术在工农业领域的应用。


  2.在成本方面,尽管太阳能工农业加热系统在运行中的费用较低,但其与许多可再生能源一样初期投资成本较高。在技术方面,许多工农业生产过程中用热要高于传统太阳能热利用产品能提供的温度,需要配备辅助能源。


  3.在规范标准方面,有太阳能工农业热利用项目的安装经验的机构为数不多,成熟的规划指导、技术文件缺乏。在人才方面,太阳能工业加热技术应用的相关人才非常缺乏。


  六、发展太阳能工农业系统应用的措施


  太阳能热利用的发展比太阳能光伏发电在技术、利用上更复杂,其市场的推广和应用环境也更难创造。但是,做好太阳能热利用工作是一项战略性任务,我国应借鉴国外先进的技术和经验,采取更有效的措施,推动我国太阳能全面热利用的实施,使其更快发展。


  1.应重视太阳能工农业系统利用技术的研究和开发。政府宜动员多方力量,提出一些明确的目标和要求,引导和支持有志于此的企业参与进来,共同研究、开发和提高技术水平。


  2.要构建推动太阳能工农业应用市场发展的法律和政策措施体系,制定一套完善的补贴制度,鼓励各工农业企业积极利用太阳能热利用系统,升级改造原有高能耗系统,促进其参与国家节能降耗减排工作。


  3.要加强对太阳能工农业系统应用的宣传。目前对太阳能工农业系统技术和应用的支持主要是业内专家和企业,在广大工农业企业之间,还没有形成一个良好的应用环境。这需要积极宣传,争取让太阳能工农业系统技术成为工农业企业节能改造中的一个基本元素。实际上,在每一家工农业企业中,都存在太阳能工农业系统技术应用的潜在需求,因为每一家工农业企业都需要热能。


  4.要加强太阳能工农业系统技术的国际合作。我国太阳能热利用整体技术的提高和加快应用,离不开国际上的合作。虽然我国在市场和技术应用方面的空间很大,但在技术方面,相比国际上还存在一定的差距。弥补技术方面的差距,我们不可能一切都从零开始,应大力加强国际合作。


  七、提升目标建议


  1.“十三五”初期,在河北、山东、江苏、浙江、东北等地区进行工农业系统应用示范工程,每个地区选择2~3种工农业用热节能改造潜力较大的企业进行3~5个示范项目,通过示范工程收集数据、总结经验,形成规范文件后进行规模推广。


  2.“十三五”中期,在河北、山东、江苏、浙江、东北等地区各种工农业用热改造类型示范总结的基础上,形成不同类型的“工农业用热改造项目指导意见”,向更大范围推广示范。


  3.“十三五”期间,为既有工农业用热项目改造和新建工农业用热节能规范要求,规模化推广编制相关标注及规范性文件,加强专业人才力量建设与培训,提高太阳能工农业供热业务水平,为规模化推广应用太阳能工农业系统打下坚实基础,为国家工农业节能降耗做出积极贡献。


  八、主要措施建议


  1.行业协会应组织业内各企业人员参加太阳能工农业系统技术、施工、运营管理知识培训班;


  2.清理完善相关标准,在政府相关管理部门的支持下,组织国内专家立项编制、修订与“太阳能工农业系统”相关标准与管理规范文件;


  3.行业协会分阶段对修订后的标准与管理规范文件在业内组织宣贯;


  4.政府出台政策支持太阳能工农业系统的示范、推广应用,力争“十三五”期间太阳能工农业系统面积达到0.5~1亿平方米;


  5.政府相关部门与行业协会形成联动机制,具体实施、推广太阳能工农业系统项目,并不断跟踪总结、完善相关制度规范。

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