■ 鄭瑞澄王敏李博佳張昕宇何濤

（1.中國(guó)建筑科學(xué)研究院；2.中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)熱利用專業(yè)委員會(huì)）

中國(guó)太陽(yáng)能熱利用技術(shù)“十二五”進(jìn)展與“十三五”展望

■ 鄭瑞澄1，2*王敏1，2李博佳1，2張昕宇1，2何濤1，2

（1.中國(guó)建筑科學(xué)研究院；2.中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)熱利用專業(yè)委員會(huì)）

針對(duì)太陽(yáng)能熱利用技術(shù)的主要應(yīng)用類型，分別闡述了太陽(yáng)能熱水、太陽(yáng)能供熱采暖、太陽(yáng)能制冷空調(diào)、太陽(yáng)能干燥、太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能蒸餾與海水淡化、太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)在“十二五”期間(2011～2015)的發(fā)展，以及對(duì)這些技術(shù)在“十三五”期間(2016～2020)的技術(shù)進(jìn)步預(yù)期和應(yīng)用推廣展望。

太陽(yáng)能熱水；太陽(yáng)能供熱采暖；太陽(yáng)能制冷空調(diào)；太陽(yáng)能干燥；太陽(yáng)灶；太陽(yáng)能蒸餾；太陽(yáng)能熱發(fā)電

0　引言

太陽(yáng)能熱利用技術(shù)有較多分支，分類的依據(jù)也有所不同；根據(jù)太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)可達(dá)到的工作溫度，可分為太陽(yáng)能低溫?zé)崂?<100 ℃)、太陽(yáng)能中溫?zé)崂?100～250 ℃)和太陽(yáng)能高溫?zé)崂?>250 ℃)3大類型；按照應(yīng)用領(lǐng)域，則可分為太陽(yáng)能熱水、供熱采暖、制冷空調(diào)、太陽(yáng)能干燥、太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能蒸餾、太陽(yáng)能熱發(fā)電等技術(shù)類型。

“十二五”期間，太陽(yáng)能熱利用的技術(shù)發(fā)展既有機(jī)遇，又有挑戰(zhàn)。機(jī)遇是由于空氣污染造成的嚴(yán)重霧霾現(xiàn)象，提高了全社會(huì)對(duì)改變現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)的關(guān)注度，給作為可再生清潔能源的太陽(yáng)能應(yīng)用帶來(lái)了更大的發(fā)展空間；各級(jí)政府陸續(xù)出臺(tái)相關(guān)政策，如可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目/示范縣/市/省、新能源示范城市等。挑戰(zhàn)是隨著經(jīng)濟(jì)下行壓力的增大，特別是房地產(chǎn)泡沫的發(fā)生，使與之有緊密關(guān)聯(lián)度的一些太陽(yáng)能熱利用技術(shù)遭遇了發(fā)展瓶頸。因此，需要全行業(yè)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、積極面對(duì)，以期早日走出困境[1]。

“十三五”是我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、機(jī)制轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，努力支持各類新能源技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的不斷擴(kuò)大，已是國(guó)家既定的大政方針；國(guó)家“十三五”規(guī)劃也提出了較高的可再生能源發(fā)展目標(biāo)。在此背景下，“十三五”時(shí)期太陽(yáng)能熱利用技術(shù)的發(fā)展，既有比過(guò)去更好的政策條件，又有比過(guò)去更加嚴(yán)峻的市場(chǎng)環(huán)境。只有著眼于技術(shù)進(jìn)步，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，才能迎接挑戰(zhàn)，使我國(guó)從太陽(yáng)能熱利用的產(chǎn)量大國(guó)，變?yōu)樘?yáng)能熱利用的品質(zhì)大國(guó)；同時(shí)，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

1　“十二五”技術(shù)進(jìn)展

1.1熱利用產(chǎn)業(yè)

1.1.1概述

我國(guó)是太陽(yáng)能熱利用大國(guó)，產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)規(guī)模均位居世界第一。太陽(yáng)能集熱器、家用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)及水箱、控制器等相關(guān)部件是太陽(yáng)能熱利用企業(yè)的主流產(chǎn)品。

與國(guó)外企業(yè)不同的是，我國(guó)生產(chǎn)量最大、應(yīng)用最多的是各類真空管型太陽(yáng)能集熱器和緊湊式家用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)；而發(fā)達(dá)國(guó)家則主要是生產(chǎn)平板型集熱器和分離式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。雖然產(chǎn)品類型已開始有所變化，但這一狀況在“十二五”期間仍然持續(xù)。

1.1.2產(chǎn)業(yè)化規(guī)模[2]

圖1顯示了我國(guó)2005～2015年的太陽(yáng)能集熱器年銷售量?？梢钥闯觯赇N售量在“十二五”的前3年呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，但在后2年則與國(guó)家的整體經(jīng)濟(jì)形勢(shì)相同，改為下滑；而真空管型太陽(yáng)能集熱器仍占銷售總額的90%以上。

圖1　太陽(yáng)能集熱器年銷售量及年裝機(jī)容量

1.1.3新產(chǎn)品開發(fā)

“十二五”期間太陽(yáng)能熱利用的新產(chǎn)品開發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化成果主要集中在以下3方面：

1)高效中溫真空管型太陽(yáng)能集熱器。研制的中溫集熱器在平均工作溫度150 ℃、歸一化溫差Tm*為0.13 (m2·℃)/W時(shí)，效率達(dá)到52.2%；高溫性能優(yōu)越，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，年產(chǎn)量規(guī)模為真空管30萬(wàn)只，集熱器10萬(wàn)臺(tái)。

2)平板型太陽(yáng)能集熱器選擇性吸收涂層。研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的平板集熱器選擇性涂層，吸收比為0.94～0.95，發(fā)射比為0.05～0.07，抗老化性能優(yōu)于國(guó)外產(chǎn)品；通過(guò)引進(jìn)、吸收、再開發(fā)，在四川、山東、福建等地完成了多條選擇吸收性涂層吸熱板的自動(dòng)化生產(chǎn)線，并形成1100萬(wàn)m2的生產(chǎn)能力，使中國(guó)躍居成為選擇性吸收涂層吸熱板的世界第一生產(chǎn)大國(guó)。

3)新型空氣集熱器。研制開發(fā)了適宜空氣介質(zhì)、新型結(jié)構(gòu)的平板空氣集熱器，并形成產(chǎn)業(yè)化。

圖2　中溫太陽(yáng)能集熱器瞬時(shí)效率曲線

1.2太陽(yáng)能熱水

1.2.1概述

太陽(yáng)能熱水是我國(guó)可再生能源領(lǐng)域唯一通過(guò)市場(chǎng)發(fā)展增長(zhǎng)的技術(shù)。圖3為我國(guó)在2005～2015年的太陽(yáng)能集熱器總熱裝機(jī)容量，其中的最大份額即是太陽(yáng)能熱水的應(yīng)用。雖然“十二五”后期的熱裝機(jī)容量增速減緩，但仍保持上升勢(shì)頭，并持續(xù)排名世界第1，約占世界總?cè)萘康?0%；但因人口眾多，如按每千人集熱器的裝機(jī)量，則排名世界第9。

圖3　太陽(yáng)能集熱器總量及總熱裝機(jī)容量

太陽(yáng)能熱水應(yīng)用在“十二五”期間最重要的變化是緊湊式家用太陽(yáng)能熱水器在農(nóng)村市場(chǎng)的日益普及、建筑一體化太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)強(qiáng)制安裝政策在城市的陸續(xù)推行，以及所引發(fā)的產(chǎn)品和技術(shù)轉(zhuǎn)型。

1.2.2緊湊式家用太陽(yáng)能熱水器

緊湊式家用太陽(yáng)能熱水器是我國(guó)特有的太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)品，過(guò)去在東部中小城市已達(dá)到很高的普及率?！笆濉逼陂g，由于被列入了國(guó)家“家電下鄉(xiāng)補(bǔ)貼政策”和“節(jié)能補(bǔ)貼政策”的產(chǎn)品名單，使緊湊式家用太陽(yáng)能熱水器在農(nóng)村市場(chǎng)的應(yīng)用得以快速增長(zhǎng)；在東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的農(nóng)村，市場(chǎng)已接近飽和。

2011年發(fā)布實(shí)施的GB 26969-2011《家用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)能效限定值及能效等級(jí)》對(duì)緊湊式太陽(yáng)能熱水器的性能提升起到了很大的促進(jìn)作用。標(biāo)準(zhǔn)給出了根據(jù)“能效系數(shù)”劃分的“能效等級(jí)”，分為3級(jí)，1級(jí)最高，3級(jí)則僅是可進(jìn)入市場(chǎng)的合格產(chǎn)品。按照目前國(guó)家質(zhì)檢中心對(duì)緊湊式家用太陽(yáng)能熱水器所做的產(chǎn)品能效檢測(cè)，絕大部分產(chǎn)品的能效等級(jí)可達(dá)1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明緊湊式家用太陽(yáng)能熱水器的節(jié)能效益很好。

1.2.3建筑一體化太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

GB 50364-2005《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》在“十二五”期間已完成了修訂，目前“報(bào)批稿”已上報(bào)住建部，應(yīng)會(huì)在2016年中發(fā)布實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)自實(shí)施以來(lái)，對(duì)建筑一體化太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用，其技術(shù)進(jìn)步主要反映在以下3方面：

1)系統(tǒng)形式與建筑類型、功能的適配性。住宅是熱水需求量最大的建筑類型之一，而我國(guó)城市住宅建筑又以高層住宅居多，這就決定了在城市使用的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)要有鮮明的中國(guó)特色，系統(tǒng)形式應(yīng)與建筑類型、功能有良好的適配性。無(wú)論是集中集熱-集中供熱、集中集熱-分散供熱系統(tǒng)，還是分散集熱-分散供熱系統(tǒng)，其系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工安裝技術(shù)在“十二五”期間均得到了迅速發(fā)展。例如，為簡(jiǎn)化集中集熱-集中供熱系統(tǒng)控制和運(yùn)行管理而開發(fā)的集熱-蓄熱一體式真空管型太陽(yáng)能集熱器、為解決熱水收費(fèi)難題的集中集熱-分散系統(tǒng)運(yùn)行方式，以及承壓能力提高的間接式分散集熱-分散供熱系統(tǒng)等，都是為適應(yīng)中國(guó)國(guó)情所做的技術(shù)創(chuàng)新。

2)系統(tǒng)與建筑的一體化結(jié)合。本世紀(jì)初提出的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)建筑一體化，于“十二五”期間在系統(tǒng)與建筑結(jié)合的一體化設(shè)計(jì)、安裝方面有了長(zhǎng)足進(jìn)步。各地涌現(xiàn)出不少集熱系統(tǒng)與建筑結(jié)合的創(chuàng)新安裝模式。例如，為解決屋頂面積不足，在屋頂設(shè)計(jì)專用的預(yù)制鋼框架安裝集熱器，研制開發(fā)符合建筑模數(shù)、可替代陽(yáng)臺(tái)欄板的平板型太陽(yáng)能集熱器(圖4)，以及相應(yīng)的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)、施工方法等，從而在保證系統(tǒng)和建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全性的同時(shí)，兼顧建筑物的美觀性。

圖4　陽(yáng)臺(tái)欄板式太陽(yáng)能集熱器

3)系統(tǒng)的自動(dòng)控制與熱計(jì)量。太陽(yáng)能具有不穩(wěn)定性，相對(duì)于常規(guī)能源熱水系統(tǒng)，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的自動(dòng)控制更為重要，只有保證自動(dòng)控制系統(tǒng)合理設(shè)計(jì)，才能真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行并獲得預(yù)期節(jié)能效益。“十二五”期間，系統(tǒng)的自動(dòng)控制在原常用技術(shù)的基礎(chǔ)上有了更多的創(chuàng)新發(fā)展，例如，為解決集中集熱-分散供熱系統(tǒng)的均勻供熱，研發(fā)的分戶換熱控制已用于實(shí)際工程。此外，由于可再生能源建筑應(yīng)用示范等國(guó)家支持的項(xiàng)目在完成后必須進(jìn)行測(cè)評(píng)，從而極大促進(jìn)了系統(tǒng)熱計(jì)量的技術(shù)進(jìn)步，對(duì)系統(tǒng)性能的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)已成為國(guó)家、地方質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的日常業(yè)務(wù)，而且在部分工程中實(shí)現(xiàn)了利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)性能長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。

1.3太陽(yáng)能供熱采暖

1.3.1概述

我國(guó)的太陽(yáng)能供熱采暖技術(shù)從 2000 年之后起步并逐漸開始發(fā)展，“十二五”期間則是該項(xiàng)技術(shù)從示范工程到規(guī)模化應(yīng)用的重要轉(zhuǎn)型期。目前我國(guó)已形成了較為完善的太陽(yáng)能供熱采暖技術(shù)支撐體系，比如，GB 50495-2009 《太陽(yáng)能供熱采暖工程技術(shù)規(guī)范》于2009年8月發(fā)布實(shí)施，2011年3月中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版發(fā)行了與此標(biāo)準(zhǔn)配套的《太陽(yáng)能供熱采暖工程應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)》；此外，由中國(guó)建筑科學(xué)研究院開發(fā)的“太陽(yáng)能供熱采暖空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件”，也可為相關(guān)工程設(shè)計(jì)人員提供便利、可靠的設(shè)計(jì)工具[3]。

由于有國(guó)家和各級(jí)地方政府的重視和推動(dòng)，“十二五”期間在我國(guó)各地相繼建成了一批太陽(yáng)能供熱采暖的示范工程，其中以短期蓄熱系統(tǒng)居多，但也有少量的季節(jié)蓄熱系統(tǒng)。太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)需要的集熱器面積更多，限于我國(guó)城市建筑的密集度，目前短期蓄熱系統(tǒng)主要適用于東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村，而季節(jié)蓄熱系統(tǒng)則主要適用于地廣人稀的西部地區(qū)。

1.3.2短期蓄熱太陽(yáng)能供熱采暖

短期蓄熱太陽(yáng)能供熱采暖示范工程在北京郊區(qū)農(nóng)村的建設(shè)規(guī)模最大，建成使用的太陽(yáng)能供熱采暖農(nóng)村住宅已超過(guò)40萬(wàn)m2。通過(guò)對(duì)典型住宅全采暖季的使用效果監(jiān)測(cè)，在不開啟輔助熱源設(shè)備，即系統(tǒng)太陽(yáng)能保證率100%的條件下，冬季平均室溫為12 ℃，晴天可達(dá)到16 ℃。選取典型建筑所做的經(jīng)濟(jì)分析顯示，每戶系統(tǒng)的增量投資約為3萬(wàn)元，系統(tǒng)使用壽命15年時(shí)，系統(tǒng)的費(fèi)效比(太陽(yáng)能熱價(jià))為0.44元/kWh。

圖5　北京郊區(qū)太陽(yáng)能供熱采暖農(nóng)村住宅

1.3.3季節(jié)蓄熱太陽(yáng)能供熱采暖

丹麥、德國(guó)、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家有先進(jìn)的季節(jié)蓄熱太陽(yáng)能供熱采暖技術(shù)，也建成了數(shù)量眾多的實(shí)際工程。以丹麥為例，其所完成的季節(jié)蓄熱太陽(yáng)能區(qū)域供熱采暖項(xiàng)目的總太陽(yáng)能集熱器面積約40萬(wàn)m2，且出現(xiàn)了市場(chǎng)化發(fā)展前景。相比之下，我國(guó)尚處于起步階段，差距很大。但在“十二五”期間完成的中-丹可再生能源發(fā)展項(xiàng)目“大型太陽(yáng)能區(qū)域供熱系統(tǒng)的測(cè)試、研究和示范”，起到了引進(jìn)丹麥太陽(yáng)能區(qū)域供熱采暖項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)、推進(jìn)太陽(yáng)能區(qū)域供熱技術(shù)在中國(guó)的大規(guī)模應(yīng)用、建立完善的中國(guó)太陽(yáng)能區(qū)域供熱技術(shù)體系的作用，極大提升了中國(guó)季節(jié)蓄熱太陽(yáng)能供熱采暖的技術(shù)能力，為其在“十三五”的跨越式發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。

1.4太陽(yáng)能制冷空調(diào)

1.4.1概述

“十二五”期間發(fā)布實(shí)施的GB 50787-2012《民用建筑太陽(yáng)能空調(diào)工程技術(shù)規(guī)范》，對(duì)規(guī)范太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收，起到了非常重要的作用。此外，開發(fā)研制了適用于太陽(yáng)能應(yīng)用的熱力制冷機(jī)組，包括50 kW吸附式制冷機(jī)組、1.n效吸收式制冷機(jī)組等。

太陽(yáng)能制冷空調(diào)目前仍處于應(yīng)用示范階段，在低溫制冷領(lǐng)域，其技術(shù)提升反映在吸附式空調(diào)系統(tǒng)在低溫貯糧中的實(shí)際應(yīng)用，以及建成了低于10冷噸小型吸收式制冷空調(diào)的示范工程等；在中溫制冷領(lǐng)域，則是開發(fā)了槽式集熱器太陽(yáng)能制冷空調(diào)成套技術(shù)，并建成若干實(shí)際應(yīng)用示范工程。

1.4.2低溫制冷太陽(yáng)能空調(diào)

硅膠-水太陽(yáng)能吸附式空調(diào)系統(tǒng)已應(yīng)用于中央貯備糧某直屬糧庫(kù)，其功能是冷卻試驗(yàn)糧倉(cāng)內(nèi)的上部隔離層，抑制夏秋季倉(cāng)內(nèi)表層糧溫的回升，從而降低了貯糧的運(yùn)行成本。

“十二五”期間在小型吸收式制冷空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用方面有了重大突破，2013年建成的總集熱面積323 m2的35 kW溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)，至今已穩(wěn)定運(yùn)行3年，其實(shí)際檢測(cè)的集熱系統(tǒng)效率為50 %，在夏季室外平均環(huán)境溫度32℃、平均室溫達(dá)到26 ℃條件下的系統(tǒng)太陽(yáng)能保證率為83%。

1.4.3中溫制冷太陽(yáng)能空調(diào)

我國(guó)利用聚光型太陽(yáng)能集熱器的太陽(yáng)能制冷空調(diào)技術(shù)在“十二五”期間有了跨越式發(fā)展，用于空調(diào)系統(tǒng)的槽式太陽(yáng)能集熱器已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，建成的示范工程也取得了良好的應(yīng)用效果；對(duì)某一實(shí)際工程所做的檢測(cè)表明，集熱系統(tǒng)效率為55%，夏季室外平均環(huán)境溫度30 ℃、平均室溫達(dá)到25.6 ℃條件下的系統(tǒng)太陽(yáng)能保證率為68%。

圖6　槽式集熱器太陽(yáng)能制冷空調(diào)系統(tǒng)

1.5太陽(yáng)能干燥

1.5.1概述

我國(guó)的太陽(yáng)能干燥經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單小試到較完善生產(chǎn)試驗(yàn)的發(fā)展歷程，目前已建成各類太陽(yáng)能干燥裝置200多座，累計(jì)集熱面積400萬(wàn)m2以上，廣泛運(yùn)用于各種干燥領(lǐng)域[4]。

就太陽(yáng)能干燥裝置的規(guī)模而言，多數(shù)是采光面積200 m2以內(nèi)的中小型裝置；干燥對(duì)象以谷物、煙草、水果等農(nóng)副產(chǎn)品為主，其次是木材；干燥裝置仍采用溫室型、集熱器型或兩者的組合型；輔助熱源則更多地使用了熱泵。

“十二五”期間發(fā)布實(shí)施了NB/T 34022-2015《太陽(yáng)能干燥系統(tǒng)通用技術(shù)要求》，這是太陽(yáng)能干燥領(lǐng)域的第一部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)提出的設(shè)計(jì)參數(shù)、性能指標(biāo)和部件要求等，對(duì)太陽(yáng)能干燥裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)和規(guī)范化施工有重要指導(dǎo)作用。

1.5.2溫室型太陽(yáng)能干燥

由于自身的構(gòu)造特點(diǎn)，溫室或半溫室型太陽(yáng)能干燥室的保溫性能偏差降低了其太陽(yáng)能利用系數(shù)，故添加貯熱裝置成為避免這一缺點(diǎn)的重要措施。近年來(lái)開發(fā)研制的相變貯熱木材太陽(yáng)能干燥裝置較之通常的顯熱貯熱，有高貯能密度、易與運(yùn)行系統(tǒng)匹配、易控制的優(yōu)點(diǎn)，將日益發(fā)展為貯熱的首選方式。

1.5.3集熱器型太陽(yáng)能干燥

太陽(yáng)能空氣集熱器是集熱器型太陽(yáng)能干燥裝置的關(guān)鍵部件，空氣集熱器的性能優(yōu)劣將直接影響干燥裝置的功能和效果。為應(yīng)對(duì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的壓力，已有越來(lái)越多的企業(yè)致力于高效太陽(yáng)能空氣集熱器的開發(fā)?！笆濉逼陂g發(fā)布實(shí)施的GB/ T 2697-2011《太陽(yáng)能空氣集熱器技術(shù)條件》和GB/T 26977-2011《太陽(yáng)能空氣集熱器熱性能試驗(yàn)方法》，極大地推動(dòng)了太陽(yáng)能空氣集熱器產(chǎn)品的質(zhì)量提升。

1.6太陽(yáng)灶

1.6.1概述

太陽(yáng)灶是我國(guó)從1970年代末就已開發(fā)應(yīng)用的熱利用產(chǎn)品，由于在國(guó)內(nèi)的西部偏遠(yuǎn)地區(qū)，以及非洲、巴基斯坦、阿富汗等國(guó)家一直有市場(chǎng)需求，其技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用規(guī)模始終處于穩(wěn)定發(fā)展的模式，目前全國(guó)太陽(yáng)灶的保有量超過(guò)200萬(wàn)臺(tái)。

就太陽(yáng)灶的類型來(lái)說(shuō)，由于我國(guó)的烹飪特點(diǎn)，箱式太陽(yáng)灶的灶溫低于200 ℃不能用于炒菜，故聚光式太陽(yáng)灶的應(yīng)用數(shù)量大于箱式太陽(yáng)灶。

1.6.2聚光式太陽(yáng)灶

聚光式太陽(yáng)灶的灶面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)歷了從正拋物面到偏拋物面、從軸外聚光到軸上聚光的發(fā)展；在選用的灶體材料上，經(jīng)歷了從以水泥、鑄鐵等重質(zhì)材料為主，到以薄鋼板、塑料等輕質(zhì)材料的發(fā)展；近年來(lái)也開發(fā)出多種太陽(yáng)灶的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，只是受量產(chǎn)規(guī)模限制，成本較高。這些技術(shù)創(chuàng)新均為今后聚光太陽(yáng)灶的輕量化、商品化、自動(dòng)化奠定了良好基礎(chǔ)。

1.6.3箱式太陽(yáng)灶

隨著我國(guó)人民生活和消費(fèi)水平的不斷提高，休閑旅游已成為人們普遍享受的生活方式，帶動(dòng)了對(duì)野外烹飪工具的市場(chǎng)需求，從而促進(jìn)了箱式太陽(yáng)灶的發(fā)展。箱式太陽(yáng)灶體積小、易攜帶、使用方便、無(wú)環(huán)境污染的綠色產(chǎn)品，是最適宜于野炊的灶具。因此，近年來(lái)已有企業(yè)開發(fā)了可用于野外燒烤的箱式太陽(yáng)灶等，并形成量產(chǎn)。

1.7太陽(yáng)能蒸餾與海水/苦咸水淡化

我國(guó)的人均水資源擁有量只有世界人均水資源的1/4，被聯(lián)合國(guó)列為13個(gè)最貧水國(guó)家之一。因此，太陽(yáng)能蒸餾與海水/苦咸水淡化是熱利用領(lǐng)域持續(xù)關(guān)注的技術(shù)方向，也是一些高等院校和科研機(jī)構(gòu)不斷投入的研究課題。但長(zhǎng)久以來(lái)，除有少量的海水/苦咸水淡化裝置投入試驗(yàn)性的示范運(yùn)行外，該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)仍處于理論和試驗(yàn)研究的發(fā)展階段。不過(guò)近年來(lái)在技術(shù)本身的突破創(chuàng)新方面有較好的進(jìn)展，例如已取得發(fā)明專利的“太陽(yáng)能壓氣蒸餾海水淡化裝置”等。

1.8太陽(yáng)能熱發(fā)電

“十二五”期間我國(guó)的太陽(yáng)能熱發(fā)電仍處于技術(shù)研發(fā)與集成示范的產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)入階段，包括槽式、塔式、碟式、菲涅爾式4種太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)均有不同程度的技術(shù)研發(fā)與示范投入。在關(guān)鍵部件的開發(fā)方面，涌現(xiàn)出一批企業(yè)投入槽式真空管、定日鏡、斯特林機(jī)等產(chǎn)品、裝備的研發(fā)與產(chǎn)能建設(shè)，其中以槽式真空管和玻璃反射鏡最為突出。目前國(guó)內(nèi)槽式真空管生產(chǎn)企業(yè)已超過(guò)14家，反射鏡生產(chǎn)企業(yè)超過(guò)7家，部分產(chǎn)品通過(guò)國(guó)外專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，性能參數(shù)達(dá)到國(guó)際水平。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已搭建的太陽(yáng)能高溫集熱系統(tǒng)有22個(gè)，包括國(guó)內(nèi)完成的首座1 MW塔式示范電站(采用直接過(guò)熱式塔式吸熱器，直接推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電)、青海德令哈50 MW塔式電站一期工程的集成探索工作(2013年成功產(chǎn)汽，容量10 MW)等。

為改變我國(guó)欠缺太陽(yáng)能熱發(fā)電關(guān)鍵設(shè)備檢測(cè)裝置的現(xiàn)狀，通過(guò)“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目研發(fā)完成的移動(dòng)式槽式集熱器性能檢測(cè)平臺(tái)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的空白，提升了檢測(cè)能力。

2　“十三五”技術(shù)展望

2.1熱利用產(chǎn)業(yè)

在中國(guó)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)發(fā)展的大環(huán)境下，“十三五”期間的太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)業(yè)同樣處于整合、升級(jí)的重要轉(zhuǎn)型期，將會(huì)有一批企業(yè)被淘汰，而逐漸形成由創(chuàng)新型骨干企業(yè)真正占據(jù)市場(chǎng)主流的產(chǎn)業(yè)化局面。

產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的重點(diǎn)則是針對(duì)適宜于工業(yè)太陽(yáng)能中、高溫?zé)崂玫男庐a(chǎn)品、新裝置、新工藝等，以及該領(lǐng)域已有產(chǎn)品、裝置的性能提升和工藝改進(jìn)，如工作溫度高于250 ℃的高溫集熱管等。

2.2太陽(yáng)能熱水

由于建筑一體化太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)已成為太陽(yáng)能熱水應(yīng)用的主要形式，進(jìn)一步提高技術(shù)水平、徹底扭轉(zhuǎn)過(guò)去普遍存在的低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)等不利于其發(fā)展的市場(chǎng)局面，是“十三五”期間的主要任務(wù)。

太陽(yáng)能熱水是最為成熟的熱利用技術(shù)，但對(duì)應(yīng)用廣泛的建筑一體化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，仍有很大的技術(shù)提升空間，主要包括集中系統(tǒng)的集成優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)自動(dòng)控制和熱計(jì)量，以及模塊化、分離式家用系統(tǒng)的性能提升和新產(chǎn)品開發(fā)等。此外，需加大對(duì)優(yōu)良工程的推介力度，例如編輯出版典型工程實(shí)例圖集，并通過(guò)相應(yīng)的宣講培訓(xùn)，在提高企業(yè)系統(tǒng)集成商技術(shù)水平的同時(shí)，也使政府、媒體、公眾等對(duì)太陽(yáng)能熱水的作用和效益有更加全面的了解，從而促進(jìn)政府加強(qiáng)對(duì)強(qiáng)制安裝政策的監(jiān)管，使該項(xiàng)技術(shù)能夠更加健康地發(fā)展。

2.3太陽(yáng)能供熱采暖

在太陽(yáng)能建筑熱利用領(lǐng)域，太陽(yáng)能供熱采暖是繼太陽(yáng)能熱水之后最為成熟的技術(shù)，“十三五”將實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)規(guī)?；茝V的應(yīng)用前景。

GB 50495-2009《太陽(yáng)能供熱采暖工程技術(shù)規(guī)范》列入了住建部2016年的標(biāo)準(zhǔn)修訂計(jì)劃，并在2016年初啟動(dòng)了修訂工作，將于2017年底前完成標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)批。修訂后的標(biāo)準(zhǔn)將增補(bǔ)和細(xì)化在季節(jié)蓄熱、空氣集熱和熱電聯(lián)產(chǎn)等方面的太陽(yáng)能供熱采暖技術(shù)措施，會(huì)極大提高我國(guó)太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)水平，以及大、中型太陽(yáng)能供暖區(qū)域熱力站的建設(shè)能力。

在國(guó)家“十三五”科技支撐計(jì)劃中，已列入多項(xiàng)涉及太陽(yáng)能供熱采暖的研發(fā)項(xiàng)目，研究?jī)?nèi)容涵蓋適用于熱力站新型集熱器的開發(fā)、季節(jié)蓄熱技術(shù)、與太陽(yáng)能熱發(fā)電配套的供熱技術(shù)等，同時(shí)完成相應(yīng)技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用示范。這些項(xiàng)目完成后，將會(huì)在更大范圍內(nèi)縮小該領(lǐng)域我國(guó)和北歐等發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差距，特別是提升大型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平。

西藏高原雖然氣候寒冷，但過(guò)去因歷史原因未被列入采暖區(qū)，致使冬季建筑物內(nèi)的舒適度極差。解決這一重大的民生問(wèn)題，利用西藏得天獨(dú)厚的太陽(yáng)能資源進(jìn)行供暖，已成為西藏各級(jí)政府關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，“十三五”期間將在西藏建設(shè)規(guī)模化的太陽(yáng)能供熱采暖示范工程，包括太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng)等，將使中國(guó)的太陽(yáng)能供熱采暖技術(shù)水平位居世界前列。

2.4太陽(yáng)能制冷空調(diào)

近年來(lái)由于太陽(yáng)電池成本的不斷降低，使利用光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽(yáng)能電制冷空調(diào)有了較好的發(fā)展空間，甚至在國(guó)內(nèi)外造成了替代太陽(yáng)能熱力空調(diào)的輿論環(huán)境。但我國(guó)絕大部分地區(qū)的建筑物既需冬季供暖，又需夏季空調(diào)降溫，這就為太陽(yáng)能熱力制冷空調(diào)提供了有利的應(yīng)用基礎(chǔ)。因?yàn)槔猛惶?yáng)能集熱系統(tǒng)進(jìn)行冬季供暖、夏季制冷和全年供熱水，可實(shí)現(xiàn)更高的性價(jià)比和更好的效益，所以，今后仍要不斷提高我國(guó)太陽(yáng)能熱力制冷空調(diào)的技術(shù)水平和應(yīng)用規(guī)模。

目前能夠投入實(shí)際應(yīng)用的大多是小型太陽(yáng)能制冷空調(diào)系統(tǒng)，因此，改善已研制開發(fā)的50 kW吸附式和1.n效吸收式小型制冷機(jī)的性能、質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，是“十三五”期間該領(lǐng)域應(yīng)予以提升的關(guān)鍵技術(shù)。此外，系統(tǒng)的自動(dòng)控制、實(shí)現(xiàn)全年優(yōu)化運(yùn)行，從而達(dá)到太陽(yáng)能利用效益的最大化，也是應(yīng)予以關(guān)注的技術(shù)進(jìn)步重點(diǎn)。制冷量低于50 kW小型制冷機(jī)的制造技術(shù)，始終由日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家掌握，如何打破這一局面，開發(fā)中國(guó)自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品，則應(yīng)是今后的努力方向。

2.5太陽(yáng)能干燥

跟過(guò)去相比，“十三五”將是迎來(lái)太陽(yáng)能工農(nóng)業(yè)熱利用大發(fā)展的時(shí)期，給太陽(yáng)能干燥的技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用推廣帶來(lái)了良好契機(jī)。我國(guó)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與出口大國(guó)，近年來(lái)農(nóng)、副、林業(yè)的產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)展迅速，而產(chǎn)品干燥是加工過(guò)程中的一個(gè)重要工藝，要求較低的干燥溫度，與太陽(yáng)能低溫?zé)崂孟嗥ヅ?。因此，具有縮短干燥周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)勢(shì)的太陽(yáng)能干燥將會(huì)是今后在太陽(yáng)能工農(nóng)業(yè)熱利用領(lǐng)域可大面積普及推廣的一項(xiàng)技術(shù)。

我國(guó)日照條件好的農(nóng)村地區(qū)大多經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，因此，太陽(yáng)能干燥發(fā)展的技術(shù)路線應(yīng)對(duì)小型、簡(jiǎn)易的溫室型太陽(yáng)能干燥室與高端的大型集熱器型太陽(yáng)能干燥裝置予以同樣的重視；解決低成本的太陽(yáng)能有效儲(chǔ)能問(wèn)題、提高現(xiàn)有各類空氣集熱器的性能質(zhì)量、開發(fā)適宜于不同物料干燥的新型高效空氣集熱器、完善與熱泵等輔助能源設(shè)備聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的集成和控制技術(shù)等，應(yīng)是該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)方向；此外，應(yīng)加大推廣力度，拓寬應(yīng)用范圍，建設(shè)針對(duì)多種不同產(chǎn)品的示范工程，積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理水平。

2.6太陽(yáng)灶

旅游業(yè)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型大力扶植的產(chǎn)業(yè)之一，因此，研制開發(fā)方便攜帶、適宜于野外烹飪、燒水的高效、低成本箱式太陽(yáng)灶，并形成合理規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化，是今后太陽(yáng)灶技術(shù)發(fā)展的方向。

2.7太陽(yáng)能蒸餾與海水淡化

“十三五”應(yīng)是我國(guó)太陽(yáng)能蒸餾與海水淡化技術(shù)從理論、試驗(yàn)研究向應(yīng)用示范的重要轉(zhuǎn)型期，如何將太陽(yáng)能利用與海水淡化技術(shù)有機(jī)結(jié)合是今后關(guān)注的熱點(diǎn)。應(yīng)開展的工作包括：太陽(yáng)能系統(tǒng)與傳統(tǒng)海水淡化系統(tǒng)的匹配、建立最優(yōu)設(shè)計(jì)理論、研發(fā)用于海水淡化的新型材料和太陽(yáng)能收集系統(tǒng)、提高綜合經(jīng)濟(jì)性、研究與海水淡化排放關(guān)聯(lián)的環(huán)境問(wèn)題等。同時(shí)，選擇缺乏淡水資源的海洋島、礁建設(shè)海水淡化示范工程，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用提升整體技術(shù)能力。

2.8太陽(yáng)能熱發(fā)電［5］

“十三五”期間，太陽(yáng)能熱發(fā)電的技術(shù)路線將致力于提高光電轉(zhuǎn)換效率、降低成本，通過(guò)儲(chǔ)熱技術(shù)的進(jìn)步和聯(lián)合運(yùn)行技術(shù)的應(yīng)用，推進(jìn)太陽(yáng)能熱發(fā)電向承擔(dān)基本電力負(fù)荷的方向轉(zhuǎn)變。

1)槽式：以導(dǎo)熱油為傳熱介質(zhì)的槽式熱發(fā)電系統(tǒng)為主流技術(shù)，以熔融鹽、直接蒸汽發(fā)生(DSG)為代表的第二代技術(shù)逐步發(fā)展，并開始商業(yè)化應(yīng)用；

2)塔式：DSG塔式熱發(fā)電系統(tǒng)為主流技術(shù)，作為第二代技術(shù)的熔融鹽技術(shù)逐步完善并推向商業(yè)化應(yīng)用；

3)碟式：適宜于太陽(yáng)能碟式發(fā)電技術(shù)的國(guó)產(chǎn)斯特林發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)逐漸完善，逐步推向商業(yè)化應(yīng)用，從而帶動(dòng)太陽(yáng)能熱發(fā)電在分布式電力系統(tǒng)中的發(fā)展；

4)菲涅爾式：以DSG技術(shù)為主、菲涅爾太陽(yáng)能熱發(fā)電所涉及的膨脹機(jī)技術(shù)等逐步成熟，推動(dòng)太陽(yáng)能熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)在規(guī)?；娬镜陌l(fā)展，以及與工業(yè)用能相結(jié)合的熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用。

3　結(jié)語(yǔ)

“十三五”末即2020年，我國(guó)可再生能源消費(fèi)量占全社會(huì)能源消費(fèi)總量的比重要達(dá)到15%，這是中國(guó)政府向全世界做出的莊嚴(yán)承諾，也是擺在廣大可再生能源科技工作者面前的艱巨任務(wù)；其中，太陽(yáng)能熱利用的貢獻(xiàn)占比最高，需達(dá)到13.7%，這說(shuō)明太陽(yáng)能熱利用是我國(guó)發(fā)展可再生能源的重要支撐技術(shù)。

目前太陽(yáng)能熱利用技術(shù)雖遭遇發(fā)展瓶頸，但相信在全行業(yè)的共同努力下，一定能夠克服困難，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)低溫利用向中高溫利用、單供熱水向綜合供暖空調(diào)、民用向工農(nóng)業(yè)應(yīng)用的成功轉(zhuǎn)型，在開創(chuàng)新的發(fā)展機(jī)遇和市場(chǎng)空間的同時(shí)，為完成國(guó)家目標(biāo)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

[1] 中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì). 中國(guó)建筑節(jié)能現(xiàn)狀和發(fā)展報(bào)告[M]. 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2012.

[2] 中國(guó)太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟, 中國(guó)農(nóng)村行業(yè)協(xié)會(huì)太陽(yáng)能熱利用專業(yè)委員會(huì), 中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)太陽(yáng)能專業(yè)委員會(huì). 中國(guó)太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告(2013～2014)[R].北京, 2015.

[3] 鄭瑞澄, 韓愛(ài)興. 我國(guó)太陽(yáng)能供熱采暖技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. . 建設(shè)科技, 2013, (1): 12-16.

[4] 伊松林, 張璧光.太陽(yáng)能及熱泵干燥技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2011.

[5] 中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì), 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所,國(guó)家可再生能源中心. 中國(guó)太陽(yáng)能發(fā)展路線圖2050[R]. 北京, 2014.

2016-03-29

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展(863)計(jì)劃(2015AA050402)；中國(guó)建筑科學(xué)研究院應(yīng)用基金“太陽(yáng)能供熱制冷空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)工具開發(fā)研究”(20140109330730039)

鄭瑞澄(1945—)，女，研究員，主要從事太陽(yáng)能熱利用方面的研究。zhengrc@vip.sina.com