中國太陽(yáng)能熱利用進(jìn)展與發(fā)展對策

近十年來(lái)中國太陽(yáng)熱轉換方面的最突出的成績(jì)是實(shí)現了太陽(yáng)集熱器和熱水器技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。 迄今中國已有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(xiāo)售量達600 萬(wàn)m 2 ，總保有量達2600 萬(wàn)m 2 ，并以20%年增長(cháng)率發(fā)展。

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

中國太陽(yáng)熱轉換技術(shù)的應用有廣泛的市場(chǎng)。特別是西部開(kāi)發(fā)中有潛力。本文也指出了當前存在的發(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

中國人口眾多，已接近13 億，其中70% 生活在農村。近20 年來(lái)中國經(jīng)濟快速發(fā)展， 人民生活不斷提高，對能源的需求亦隨之遞增。煤是中國主要的一次能源的資源。燃煤引起的環(huán)境問(wèn)題已成為中國可持續發(fā)展戰略中的要認真對待的問(wèn)題。

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

中國有較豐富的太陽(yáng)能資源。其太陽(yáng)輻射資源區劃分為四個(gè)資源帶：一類(lèi)為資源豐富地區（H ≥6700 MJ/m 2 ）；二類(lèi)為資源較豐富地區（H =5400 -6700 MJ/m 2 ）；三類(lèi)為資源一 般地區（H =4000 -5400 MJ/m 2 ）和四類(lèi)為貧乏地區（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)數超過(guò)2200 小時(shí)的太陽(yáng)能利用條件較好的地區占國土的2/3 ， 故開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能利用是實(shí)現中國可持續發(fā)展戰略的有效措施之一。 經(jīng)初步預測，到2010 年 太陽(yáng)能利用可達4.67 Mtce 。在中國的特定條件下，太陽(yáng)能熱利用已為農村能源的開(kāi)發(fā)做出 了貢獻。

2 太陽(yáng)能熱利用在中國農村能源建設中的貢獻

中國的太陽(yáng)能熱利用技術(shù)研究開(kāi)發(fā)始于20 世紀70 年代末，其重點(diǎn)置于簡(jiǎn)單，價(jià)廉的 低溫熱利用的適用技術(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(lèi)技術(shù)在農村得到推廣應用，為緩解農村能源短缺，改善農村生態(tài)環(huán)境和農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，農民的經(jīng)濟狀況得到了改善。在中國西北地區有30 萬(wàn)臺太陽(yáng)灶投入使用，每臺太陽(yáng)灶每年節約600 -1000 公斤柴草。在農村已安裝了750 萬(wàn)m 2 的被動(dòng)太陽(yáng)房，每年總 共可節約18 萬(wàn)噸標煤。在中小城市和村鎮已安裝了1500 萬(wàn)m 2 的太陽(yáng)熱水器，年節約180 萬(wàn)噸標煤。這些成功的實(shí)踐充分表明低溫太陽(yáng)能熱轉換技術(shù)確實(shí)在農村能源建設中發(fā)揮了 重要作用，為持續發(fā)展的總目標做出了貢獻。

3 蓬勃發(fā)展的中國太陽(yáng)熱水器產(chǎn)業(yè)

20 世紀80 年代太陽(yáng)熱水器列入國家“六·五”和“七·五”科技攻關(guān)項目。主要的 研發(fā)項目是高效平板太陽(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)中試轉化為生產(chǎn)力—形成自行設計和配套的集熱管生產(chǎn)線(xiàn)是科技攻關(guān)的最杰出的 成果。產(chǎn)品上市后得到了用戶(hù)的認可。1986 年引進(jìn)了加拿大的銅鋁復合平板集熱器板芯的生產(chǎn)線(xiàn)，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(xiàn)，它們使國內的平板集 熱器的制造水平上了新臺階。在90 年代開(kāi)發(fā)了熱管真空集熱管并已投產(chǎn)。 這些努力為中國太陽(yáng)熱水器產(chǎn)業(yè)的誕生奠定了物質(zhì)基礎。

隨著(zhù)人們生活的不斷提高，對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 年中國已有約500 個(gè)具有一定規模生產(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(xiāo)售額超過(guò)1 億元，12 個(gè)的年銷(xiāo)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(jiàn) 表1 。2000 年的銷(xiāo)售量已達600 萬(wàn)m 2 ，總安裝量已達2600 萬(wàn)m 2 �，F在，太陽(yáng)熱水器的性 能價(jià)格比已可與電熱水器和燃氣熱水器相競爭，見(jiàn)表2 。它已與電熱水器和燃氣熱水器并列成為在市場(chǎng)上提供生活熱水三種設備之一。中國成為名副其實(shí)的世界上最大的太陽(yáng)熱水 器的生產(chǎn)和應用的國家

中國的太陽(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(lèi)，其市場(chǎng)份額見(jiàn)表2 。市場(chǎng)的地區分布見(jiàn)表 3 。

為加強對太陽(yáng)熱水器產(chǎn)品質(zhì)量的監督，國家技術(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量監督局先后頒布了以下五項有關(guān)太陽(yáng)熱水器的國家標準

• 平板太陽(yáng)集熱器熱性能試驗方法 GB/T4271 -2000 (為原標準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 (為原標準GB6424-86 的修訂版)
• 家用太陽(yáng)熱水器的熱性能試驗方法 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)能熱利用與節能建筑

4.1 太陽(yáng)能熱利用在節能建筑中的重要地位

建筑業(yè)，交通運輸和工業(yè)一直是三大耗能用戶(hù)，在發(fā)達國家建筑能耗已占總能耗的 25 -40%。 在 建筑能耗中，采暖，制冷，空調和熱水占75%。太陽(yáng)能低溫熱轉換技術(shù)能 實(shí)現以合理成本來(lái)滿(mǎn)足部分建筑用能的需求。 因而它作為一種建筑節能技術(shù)將有寬廣的市 場(chǎng)。 在20 世紀 90 年代中國建筑用能以采暖為主，采暖占總能耗的12%。隨著(zhù)改革開(kāi)放， 人民生活不斷提高，商品住宅開(kāi)發(fā)已將成為國民經(jīng)濟的主要支柱產(chǎn)業(yè)之一。據1996 年統計： 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)達國家的水平。為此，建設部制定了《建筑節能技術(shù)政策1996 — 2010 》，其目標是在1996 — 2000 年，在新建住宅的采暖 能耗要在1980 年當地通用設計能耗的基礎上節約 50%；從2005 年起新建住宅的采暖能耗 因在2000 年的基礎上再節約30%。文件指出：在太陽(yáng)能較豐富的地區要積極推廣太陽(yáng)能利 用。它將太陽(yáng)能熱利用納入國家建筑節能的范疇，為太陽(yáng)能利用發(fā)展奠定了重要的政策基礎。目前在城市中30%的家庭擁有熱水設備。 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)能在建筑中應用的首選。

4.2 太陽(yáng)熱利用系統與建筑結構的一體花

目前在中國，用于建筑的太陽(yáng)熱利用系統是太陽(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)建筑結構設計和新材料的應用來(lái)實(shí)現太陽(yáng)能采暖的技術(shù)。而在近十多年來(lái)， 在大量的現有建筑上，特別是住宅建筑上，就地零亂地安裝太陽(yáng)熱水器，普遍出現了熱水器與建筑美學(xué)不協(xié)調的問(wèn)題，在一定程度上影響了城市的景觀(guān)，而且又增加了工程安裝的 造價(jià)。澈底解決的辦法是預先將太陽(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計中去，實(shí)現太陽(yáng)能系統與建筑的一體化。這個(gè)戰略措施必將起到擴大和 規范太陽(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 建筑節能大會(huì )期間，中國農村能源行業(yè)協(xié)會(huì )太陽(yáng)能熱利用專(zhuān)委會(huì )組織了50 家太陽(yáng)熱水器生 產(chǎn)廠(chǎng)商參加建筑節能的展覽會(huì )，開(kāi)創(chuàng )了太陽(yáng)熱利用產(chǎn)品及進(jìn)入建筑業(yè)的先驅。太陽(yáng)熱水器生產(chǎn)廠(chǎng)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(chǎng)商主動(dòng)聯(lián)合當地的建筑設計院進(jìn)行太陽(yáng)熱水器與小區住宅一體化設計的試點(diǎn)和示范。取得了較好的效果。成果有待總結。

4.3 太陽(yáng)能空調

近年來(lái)，隨著(zhù)太陽(yáng)熱水系統的成功開(kāi)發(fā)利用，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能熱水，采暖和空調的綜合系統，擴大太陽(yáng)能熱利用的范圍已提到日程上來(lái)。太陽(yáng)能熱驅動(dòng)的空調系統列入國家 攻關(guān)項目，分別在山東乳山和廣東江門(mén)設立示范工程項目，并取得了有價(jià)值的結果。

1) 山東乳山項目 該項目是為一個(gè)新建的體育館（1000 m 2 建筑面積）在夏季提供空調，冬季采暖，春秋 季供應熱水。它于1999 年完成。該系統擁有2160 支熱管真空集管，凈吸熱面積為364 m 2 和一臺溴化鋰吸收式制冷機組。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(mén)項目 該項目是為一座辦公大廈的一層(600 m 2 )的空調和整個(gè)大樓的熱水。它采用了500 m 2 的平板集熱器和100kW 兩級溴化鋰吸收式制冷系統。它于1996 能建成。 這些綜合系統的經(jīng)濟性尚待進(jìn)一步的評估。

5 太陽(yáng)能熱利用的發(fā)展潛力予測

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)能系統與建筑一 體化的理念為太陽(yáng)熱利用開(kāi)拓了發(fā)展空間。太陽(yáng)熱水器的發(fā)展預測見(jiàn)表4 。

在太陽(yáng)資源豐富的一類(lèi)地區，如西藏，甘肅，新疆，青海和寧夏等部分地區，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)展及其效益預測

6 發(fā)展對策

6.1 目前存在的障礙

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

6.2 政策建議

• 政府有關(guān)部門(mén)要在<建筑節能技術(shù)政策(1996-2010)> 的基礎上，制定相應的
• 鼓勵太陽(yáng)能在建筑中應用的法規。
• 進(jìn)一步擴大市場(chǎng)，結合西部大開(kāi)發(fā)計劃的實(shí)施，將太陽(yáng)熱利用的技術(shù)和產(chǎn)品 推向西部市場(chǎng)。
• 制定激勵政策，拓寬資金渠道，強化科技投入。
• 加強對太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)品的質(zhì)量監督，確立質(zhì)量認證制度。
• 要加強國際合作，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。

6.3 技術(shù)進(jìn)步

• 太陽(yáng)能低溫熱轉換系統與建筑一體化仍需組織攻關(guān)，鼓勵創(chuàng )新，最終要提出
• 可參考的標準圖。 要開(kāi)發(fā)和推廣使用太陽(yáng)能熱利用系統優(yōu)化設計的應用軟件。
• 太陽(yáng)能空調要在示范的基礎上認真做好經(jīng)濟性評價(jià)并要在提高系統的性能 指標上繼續攻中高溫轉換系統研究開(kāi)發(fā)要有高的起點(diǎn)，吸取國外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗教訓。