密云基地可研报告(编辑修改稿)

密云基地可研报告(编辑修改稿)内容摘要：

不足 3%。 综合来说，天然气 也 只是一种过渡性的能源解决方式，在更长远的未来，无论是我国的国民经济还是全球的能源消费都不能仅仅依靠这些传统的化石能源。 要想在更长的时间里支撑人类社会文明的可持续发展，我们还是要开发更多的新能源来满足社会的能耗需求。 这其中，太阳能利用技术是最有希望的。 2） 太阳能光热产业现状 针对太阳能光热转换产品，目前国际国内市场 仍处于不成熟的阶段。 根据用户对热能品位要求的不同大概分成太阳能高温热利用 、中温热利用和低温热利用三个层面。 Page 12 of 48 太阳能高温热利用 技术 ， 要求实现 集热器空晒温度可达 400～ 600℃ ，正常工作温度200～ 400℃。 该 技术 主要针对太阳能高温热发电， 太阳能生物质制氢、海水淡化、太阳能高温裂解制取清洁或替代燃料等 应用领域。 太阳能热发电就是利用聚光集热器把太阳能聚集起来，将某种工质加热到数百摄氏度的高温，然后以过热交换器产生高温高压的过热蒸汽，驱动汽轮机并带到发电机发电。 从汽轮机出来的蒸汽，其压力和温度均已大为降低，经过冷凝器冷凝结成液体后，被重新泵回热交换器，又开始新的循环。 利用太阳能进行热发 电的能量转换过程，首先是将太阳辐射转换为热能，然后是将热能转换为机械能，最后是将机械能转换为电能。 为了 提高太阳能集热效率，并 达到集热热源的高工作温度，整体系统必须包括集热组件和反射聚焦组件 ，聚焦组件多为球面 或多碟式 点聚焦的结构形式。 而且要求太阳能反射聚焦组件具有太阳能跟踪的功能。 太阳能高温热发电技术 在学术界 被认为是除风力发电之外最有经济竞争力的可再生能源发电技术。 欧美均制定了庞大的太阳能高温热发电技术开发计划，目前投入了大量的人力物力开发太阳能高温热发电技术。 太阳能高温吸热蓄热技术是太阳能高温热发电的关键 技术、它涉及高宽热流密度下的传导对流辐射耦合计算、高温传热、强化传热等诸多学术难题。 因此开展太阳能高温吸热蓄热技术研究一方面具有重要的战略意义，另一方面对于高温传热学的发展也具有重要的学术价值。 . 但是太阳能高温集热 蓄热 技术 大多 针对 国家 级别的大型项目， 比较小的太阳能热发电站也要几兆瓦 到几十兆瓦 ，占地面积 数 平方公里。 因此 项目只适合地广人稀且太阳能充足的 个别 地区。 技术开发成本高，市场应用面也比较窄 ，当前的市场 氛围 也不浓厚。 对民营企业来说，开发的技术经济性比较差。 当然对于基础雄厚的企 业，如国内的皇明碟式太阳能热发电系统 Solar dish thermal power system 塔式 太阳能热发电系统 Solar tower thermal power system Page 13 of 48 则将太阳能高温集热技术作为企业的中远期战略发展目标。 太阳能中温利用技术 ， 要求 实现集热器空晒温度达到 200～ 300℃ ，正常工作温度100～ 180℃ ， 同时 集热效率 仍能 保持在 50%以上。 该技术主要针对工业用蒸汽，吸收式制冷 ， 建筑供暖， 高温干燥等领域。 为了保证太阳能集热系统能够达到设计运行温度，系统也必须具有集热组件和反射聚焦组件。 反射聚焦组件多为槽式线聚焦结构，同时具备 一维 径向跟踪功能，也有可二维跟踪的技术。 槽式线聚焦太阳能集热器 中温太阳能集热技 术目前在国外应用也比较多，但大部分都用于工业用热，民用市场并没有很好的成长空间。 这主要的问题就是高温集热器要占用大量开阔空间，产品的建筑一体化问题没有得到很好的解决。 当然问题背后便是存在着巨大的发展机遇和广阔的市场前景。 中温太阳能集热技术的进一步发展将彻底改变现有建筑节能产业的面貌。 当前 ，国内的太阳能光热产品只集中在太阳能热水市场上， 这对太阳能产业来说充其量也就是春意盎然， 但 已经引 社会 起多方关注 ； 明天性能更加优越的中温太阳能集热产品在建筑节能市场上的全面展开时， 才是太阳能光热产业蓬勃发展的新时代。 太阳能低 温利用技术则只要求集热器空晒温度可以达到 120℃， 正常工作温度在50～ 80℃。 由于所得到的热源温度低，这类技术主要面向民用生活热水或工业用低温热水领域。 太 阳能低温热利用技术基本只考虑系统能量收益总量，不考虑热源要达到某 个工作温度，因此基本不设反射聚焦组件。 基本只是低温太阳能集热元件的组装。 但正是因为系统减少了反射聚焦环节，系统也减少了 一个热损环节 ，同时因为系统工作温度低，集热效率较高，所以低温热利用技术单位集热面积的能量收益是最大的。 Page 14 of 48 我国太阳能 光热产业主要以低温应用技术为主， 目标市场只能集中在生活热水和 工业用低温热水。 太阳能 热水 产品 市场正处于购销两旺的时期，这方面在全世界范围内也是 占主导地位 的。 目前比较成熟的太阳能集热产品有平板型太阳能集热器、真空管太阳能集热器及热管式太阳能集热器。 因为它们的结构不同，其保温性能有一定差异，因此它们的集热效率也明显不同。 平板集热器的特点是采光面积大，寿命长。 最早的桑普平板集热器的用户已经使用超过 15 年了，而 且仍然效果不错。 目前在欧美和我国的南方地区，大都使用平板集热器。 平板集热器在气温比较高的条件下，集热效率好一些，但随着环境温度的下降，其集热效率衰减的最大。 因此这类集热 器在南方还有一定市场，在北方的冬季时分，它的热效率明显不如真空管集热器和热管集热器。 全玻璃真空管就类似于一个拉长的暖水瓶，是双层玻璃结构。 外管是透明的玻璃管；内管内部走水，外壁是吸收涂层，将光能转换为热能；内外层之间真空。 全玻璃真空管结构简单，制造工艺非常成熟，所以国内厂家很多，产品质量差别不大。 由于玻璃本身抗击冷热冲击的能力较差，所以用户在使用时应当特别注意上水时间，以防炸裂。 另外，由于全玻璃真空管和水箱之间是靠橡胶圈密封的，所以只能做成普通的落差式热水器，无法制造高级的承压型热水器。 金属真空管区别于 全玻璃真空管的是：单层玻璃、金属吸热体。 金属真空管是靠金属吸热片直接接受太阳辐射并转化为热能，桑普的热管式真空管、直流式真空管、储热式真空管都是金属真空管。 目前国内使用最多的是热管式真空管，主要是做高级的承压式热水器。 直流式和储热式以出口为主，但国内已经有越来越多的别墅用户采用直流式真空管做分体承压系统了。 太阳能光热产业发展到现在，其技术的核心环节 有 三 点。 其一是如何提高产品的 太阳能吸收率 ， 增大 集热组件 的热能收益 ，这方面的技术开发主要是围绕着集热器吸热体表面的选择性吸收涂层的结构和组成来展开的 ，平板型集热器 的吸热翅片上常用的选择性吸收涂层是镀黑铬，全玻璃真空管内管的集热面上的常用选择性吸收涂层是铝 氮 铝磁控溅射涂层 ；其二是 保证集热产品很好的绝热保温性能，减小集热过程中的热损失 ，这方面的技术开发主要是围绕着提高产品保温性能及构造产品中的真空绝热腔来展开的 ，从实际使用情况看真空管的保温绝热效果要明显好于平板集热器的保温背板的效果 ；其三是增设反射聚焦组件，保持集热组件可以获得充足的太阳辐照度 ，如前所述，对于中温和高温太阳能集热技术，反光聚焦组件都是必不可少的 ，低温集热产品与反射聚焦组件的结合仍是个待开发的问题。 在 过去的二十年甚至更长的时间里， 国内 太阳能 Page 15 of 48 光热产业 面向主流市场 的 低温集热 产品技术开发都是针对 前 两点或其中之一进行的。 太阳能真空集热管之所以在国内得到了市场的广泛认可并逐渐替代平板型集热器，就是因为真空管的真空结构大大降低了集热元件的热损失 ，这一点是平板型集热器无法比拟的。 而近些年来真空管集热产品性能的逐步提高则是其内管吸热表面的选择性吸收涂层的进一步研究开发的明证。 新一代的热管式真空集热管在 原有真空管优良的保温性能的基础上提高了内部集热组件的传热效率，整体集热管的集热效率有进一步的明显提高。 正是 在诸多技术进步 的推动下，太阳能光热产业在国际国内市场上均取得了飞速的发展。 可见如果要进行太阳能光热产品的开发，上述 前 两个重要环节将是最有价值的着眼点。 尽管当前的太阳能光热产品市场正在飞速成长，但是 以上谈到的太阳能 低温 集热产品都是针对生活热水而设计的。 其特点是尽量保证系统热能收益的总量，而最终的热能温度并没有太高要求，毕竟对于常用常新的热水系统，每天的起始工作温度（即补水的温度）只有 10℃左右。 能获得多少太阳能都是收益，如果热水达不到使用温度可以启动辅助热源来补足。 但是，当我们谈到太阳能光热产业未来的发展方向，针对下一 个更大的目标市场 —— 建筑节能 的时候。 现有产品的性能就无法 满足 使用要求了。 因为无论对于建筑供暖还是夏季的吸收式制冷，太阳能热源 总要保持一定 的 工作温度 ，散热器供暖系统的供回水温度为 80℃ /60℃，即使是低温辐射供暖也要求供暖温度在 50℃左右，对于吸收式制冷系统，发生器的热源工作温度就更高了，至少要到 90℃。 显然针对上述 温度 要求，太阳能 低温集热产品本身是不具备能力的。 要想进一步提高太阳能系统的集热温度，就必须考虑上述第三个技术环节，增设反光聚焦组件，向中温集热技术发展。 谈到太阳能中温集热产品，设计人员将更多的 精力放在了如何升高太阳能集热系统的工作温度上，第一思路就是增加反射聚焦装置 ，还要安装自动跟踪系统。 当然这自然要耗费更多的成本 ，但是这样的集热系统在提高热源 温度的同时，也降低了系统整体的采光 集热面积，这会造成能量收益总量的流失。 可见 太阳能集热 在集热总量和保证热源温度方面存在 一定的 矛盾。 尤其是针对未来的建筑节能产业，无论是建筑供暖还是空调 ，没有热能总量 收益 的保证 ，节能效果根本无从体现。 因此 在 谈到 具体的应用环节 ， 也并不能一味的追求提高太阳能的集热温度，而忽视了收益总量。 对于当前具有广阔市场的低密度建筑供暖问题，太 阳能集热系统的可靠性就取决于，系统产品是否能够依靠有限 Page 16 of 48 的集热采光面，在保证建筑供暖工作温度的同时尽可能多的吸收利用太阳能，以体现其节能减排的效果。 3） 建筑节能产业现状 随着人类社会的进步，建筑以越来越丰富多变的形态与社会经济活动相结合。 它逐渐成为人类文明的最重要组成部分。 在资源方面，全球 50%的土地、矿石、 木材 资源被用于建筑； 45%的能源被用于建筑的供暖、照明 、通风， 5%的能源用于其设备的制造；40%的水资源被用于建筑的维护， 16%的水资源用于建筑的建造； 60%的良田被用于建筑开发； 70%的木制品被用于建筑。 建筑作为人类文明最重要的产物，耗费了地球约 50%的资源，建筑业已成为最不可持续发展的产业。 而在今后 50 年的建筑设计和建造中，还将有大量的建筑维系着过去 5000 年的模式，因此，探索建筑的可持续发展模式已成为建筑业可持续发展的迫切需要。 结合二十一世纪，全球共同面临的能源危机和日趋严重的污染问题， 建筑能耗 的 过渡膨胀和由此造成的 巨大 浪费已经成为我们不能再回避的重大 问题。 在我国 从建筑能耗在社会综合能耗比例来看， 1992 年为 15%，目前已达到 %， 2020 年将会增加到 40%，再加上原材料运输和损耗等，建筑能耗可能高达 50%；我国现有超过 400 亿平方米的高耗能建筑，不但对常规能源依赖性巨大，而且隐含着难以估计的能源浪费。 推动建筑向节能、绿色、智能化方向发展，将是国际建筑界实现可持续发展理念的大趋势，也是中国经济社会面临的重要任务。 广义上的建筑能耗包括建筑运行使用能耗和建材生产与建筑建造过程的能耗，但由于两者属于不同领域的问题，节能的重点和技术措施也有不同，下面仅讨 论建筑运行使用能耗。 我国建筑可分为 工业建筑 、农村 居住建筑 和城镇 民用建筑 三大类。 我只讨论城乡 民用建筑 （包括 居住建筑 和 公共建筑 ）使用过程中的能源消耗及相关节能问题。 当前 ， 我国建筑总能耗约占社会终端能耗的 ％。 其中，北方城镇建筑采暖和农村生活用煤约为 亿吨标煤／年，占我国 20xx 年煤产量的 ％；建筑用电和其它类型的建筑用能（炊事、照明、家电、生活热水等）折合为电力，总计约为 5500 亿度／年，占全国社会终端电耗的 27％～ 29％。 因此，降低建筑能耗是节能工作中最重要的任务之一。 我国城乡民用建筑总面积约为 400 亿 平方米 ，能源消耗状况可分 4 类进行分析。 a、 北方城镇供暖能耗 我国北方城镇 供 暖能耗占全国建筑总能 耗的 36%，为建筑能源消耗的最大组成部分。 Page 17 of 48 我国建筑节能水平远落后于发达国家，以与北京气候条件相近的德国为例， 1984 年前建筑采暖能耗标准和北京目前水平差不多，每平方米每年消耗 至 公斤标准煤，但到了 20xx 年，德国的这一数字却降低至每平方米 至 公斤标准煤，其建筑能耗降低至原有的 1/3 左右，而北京却一直是 公斤。 供暖 能耗高的原因主要有 3 个。 一是围护结构 保温 不良 ， 国内绝大多数采暖地区维护结构的热功能都比气候相近的发达国家差许多。 外墙的传热系数是他们的 至 倍，外窗为 2至 3倍，屋面为 3 至 6倍，门窗的空气渗透为 3 至 6 倍。 这使得冬季采暖需要热量较之高出 2～ 3 倍。 二是供热系统效率不高，各输配环节热量损失严重。 我国70%以上的采暖建筑采用 集中供热。