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“太陽能工農業應用系統”中外戰場較量與戰略
發布者:wwh | 來源:中國太陽能產業資訊網 | 0評論 | 5376查看 | 2015-08-14 07:23:00    
  資料顯示,我國工業能耗占全社會總能耗70%以上,巨大的能耗比致使太陽能熱利用行業進入工業領域空間巨大。目前,太陽能熱水器在農村幾乎無人不曉,作為一種清潔、安全、可靠、節能、低碳能源,在農業領域也有著非常廣泛的應用,目前已經在蔬菜種植、家畜及水產品養殖、沼氣領域等發揮著重要作用。

   一、國外太陽能在工業領域的應用

        國外對太陽能熱利用技術在工業領域應用現狀的研究始于20世紀七八十年代。歐美的12個國家曾對工業領域的用熱情況進行了調查和研究。國際能源署于1976年啟動了太陽能取暖與制冷計劃;1977年啟動了與美國、俄國、德國、以色列、澳大利亞、瑞士、西班牙7國作為執行委員的太陽能熱動力和太陽能化學能系統計劃,對太陽能的技術現狀以及工業熱應用過程的現狀及前景進行了研究。

         研究報告顯示,截止到2006年底,歐盟25國有85個太陽能熱利用技術在工業領域應用的工程,總量為25MWth(35700平方米)。這些工程分布在19個國家,涵蓋了11個不同的工業領域,平均每個工程的規模為320kWth,標志了太陽能熱利用技術在工業領域的成功應用。

         二、國內太陽能在工業領域應用

         據統計,我國目前在用燃煤工業鍋爐約47萬余臺,每年消耗標準煤約4 億噸,約占我國煤炭消耗總量的四分之一;排放二氧化碳約占全國排放總量的10%。若全國鍋爐都能與太陽能結合,一年就節約原煤約4000萬噸,減排二氧化碳約8000萬噸,僅太陽能產業在全國就將帶動13200億元的新市場。

         太陽能工業應用領域,有效將太陽能光熱與工業廢污熱水回收相結合,可實現20%能源替代,并可推廣至造紙、食品、煙草、木材、化工、醫藥、紡織印染、塑料等八大行業。如常熟市錦弘印染有限公司7460m2太陽能預熱型加熱系統、浙江亞太特寬幅印染有限公司5000m2太陽能熱水系統、太倉熱電廠日產水量120噸的熱水預熱系統、常熟凱達印染有限公司1.5萬m2太陽能熱水系統、杭州達利集團1.3 萬m2印染用太陽能熱水工程等。據不完全統計,若全國企業利用太陽能+廢污熱水回收相結合,按照太陽能提供20%的能量計算,1年可節約原煤約8000萬噸,減排二氧化碳約16000萬噸,節能減排效果顯著。

         工業用熱很大一部分在60℃以上,多數集中在80℃~100℃左右,特殊用熱在250℃左右。可利用太陽能把水加熱到60℃~80℃,再進入工業鍋爐升溫100℃以上,可大幅度節約蒸汽費用或燃煤費用,又可大大縮短加熱水升溫時間,提高工作效率,同時為節能減排作貢獻。

              各行業生產工藝對熱水溫度需求:

              
         太陽能集熱器可大規模地應用在工業領域,工業車間有足夠大的屋頂面積,并不影響外觀,同時又具隔熱的效果,環保、節能、減排既符合國家的節能減排政策,又降低企業運營成本,大大提高企業競爭力。

         三、國外太陽能在農業領域的應用

         突尼斯很多種植大棚使用了太陽能加熱方式,可以提高土壤溫度1.5℃,棚內作物可提早收獲一個月。法國的科西嘉島也建立了三公頃利用太陽能加熱的種植大棚,收到了良好效果。塞浦路斯還集中了各國太陽能集熱器的優點,建立了比較先進的用于塑料大棚的太陽能集熱器。法國國家農業園藝研究所利用太陽能加熱棚內的熱水循環裝置也是很成功的辦法。

        太陽能干燥技術的研究和推廣應用工作已在世界上許多國家展開,主要有美國、英國、法國、德國、加拿大、澳大利亞、新西蘭和日本等國。太陽能干燥的推廣應用大部分在熱帶和亞熱帶國家,如南非、烏干達、菲律賓、泰國、印度、孟加拉國及中國等。泰國早在20世紀80年代就推廣使用一種太陽能干燥器烘干谷物,在非收獲季節,還可以用于干燥胡椒、辣椒、咖啡豆、小蝦等,可全年利用。印度研制了太陽能與煙氣聯合的谷物干燥機,日干燥能力為650~1000kg,也有每小時干燥能力為375kg的太陽能谷物干燥機;還有用于干燥胡椒的太陽能干燥房,效果很好。此外,印度在煙草和馬鈴薯等農作物方面,也在推廣太陽能干燥。印度尼西亞的太陽能干燥多數為溫室型,也有用木屑作燃料加熱水作輔助能源的組合干燥裝置,干燥對象主要是谷物等農作物。

        據相關資料報道,國外已建成一批采光面積超過500m2的大型太陽能干燥器,其中美國4座、印度2座、阿根廷1座,這標志著太陽能干燥在世界上已經進入生產應用階段。由于全球的能源和環境問題日益突出,近十年來太陽能干燥技術的應用有較大的發展。國際太陽能干燥技術的推廣應用情況有以下幾個特點:

      (1)太陽能干燥對象以谷物、煙草、水果等農副產品為主,其次是木材。

      (2)太陽能干燥的發展方向是提高太陽能干燥裝置的熱效率和降低成本。

      (3)注重實用性,盡量使用廉價材料。例如以干沙做吸熱體,用塑料薄膜做透光材料。

     (4)許多國家對太陽能等新能源的開發和推廣應用都有相應的鼓勵和扶持政策。例如在瑞典對節能干燥技術有15%的財政資助。德國、美國、澳大利亞、日本及印度尼西亞等國,對太陽能干燥實行免稅、減稅、補貼、無息或貼息貸款等優惠措施。

        四、我國太陽能在農業領域應用

        我國是農業大國,農業是我國重要的經濟支柱,工業化農業已成為目前農業規模生產的發展趨勢。但是,從(cong)生態學角(jiao)度看,以大(da)量投(tou)入化肥、農(nong)藥、機械(xie)、能源為主要特點的工業(ye)化農(nong)業(ye),對土地和資(zi)源實行的是(shi)掠(lve)奪式開發利(li)用(yong),忽(hu)視了(le)農業(ye)生產的(de)生態效益(yi)及環境保(bao)護問題,潛藏著(zhu)嚴(yan)重的(de)后果。發展(zhan)工業(ye)化(hua)農業(ye)應(ying)用(yong)太陽能(neng)已(yi)成為發展趨勢,可促進低投入(ru)、高產(chan)出,低能耗、少排(pai)放的(de)生態農業。

        太陽能在農業中的應用領域比較廣泛,如太陽能溫室養殖、太陽能農業大棚、太陽能干燥、太陽能海水淡化等都已經應用到實際生產中,尤其是對能源較為缺乏的農村來說,合理利用太陽能具有非常重要的意義。

         我國西部地區日照時間長、太陽能資源豐富、盛產各種水果蔬菜,果蔬脫水干燥成為當地延長農業產業鏈的重要舉措之一。通過利用太陽能干燥技術設備對改善中小型農產品加工企業生產工藝落后、資源利用率低、能耗排污高、環境污染嚴重等狀況具有重要意義。太陽能溫室對養殖業同樣具有很重要的意義,不僅能縮短生長期,對提高繁殖率、降低死亡率都有明顯的效果。解決了農業上很多的問題,增加了用戶的收入。利用太陽能與溫
室大棚結合可以更好地調節大棚內溫度,使得植物更好地生長。也可以種植對溫度要求更為苛刻的經濟作物,并延長溫室大棚使用時間,為用戶獲得更好的效益。除此之外,通過對土壤的加熱,也可以滿足觀賞溫室及空中花園的需求。因此,太陽能溫室已成為中國農、牧、漁業現代化發展不可缺少的技術裝備。

         太陽能溫室在中國北方,還能與沼氣利用裝置相結合,用它來提高池溫,增加產氣率。

         目前,太陽能集熱器與養殖業的結合,主要根據高低溫水循環原理,控制水池溫度,使水保持恒溫。農業用熱很大部分都在35℃以下,利用太陽能集熱器完全可以滿足需求。此項技術除了用在養殖業上,并可以給游泳池供熱,適用于初春、深秋、寒冬三個時間段。
         

  五、太陽能在工農業應用中的問題


  通過上(shang)面對國內外現(xian)狀的(de)(de)分析,可以發現(xian)太陽能(neng)在(zai)工農業中的(de)(de)應用前景比較(jiao)廣闊,也(ye)做(zuo)了(le)一(yi)些工程實例,但仍然(ran)存在(zai)一(yi)些問題,總結如下:


  1.太(tai)(tai)陽能熱(re)(re)利(li)用(yong)技術在(zai)(zai)工農業領(ling)域(yu)的(de)(de)應用(yong)工程較少,許多工業領(ling)域(yu)的(de)(de)決(jue)(jue)策者(zhe)甚至不(bu)了解太(tai)(tai)陽能工業加熱(re)(re)系統(tong),決(jue)(jue)策者(zhe)也非常保守(shou),總是(shi)會選(xuan)擇傳(chuan)統(tong)的(de)(de)、久(jiu)經時(shi)間證明的(de)(de)技術和產品,嚴重地阻(zu)礙了太(tai)(tai)陽能熱(re)(re)利(li)用(yong)技術在(zai)(zai)工農業領(ling)域(yu)的(de)(de)應用(yong)。


  2.在成本方(fang)面(mian),盡(jin)管太陽(yang)能(neng)工農業加熱(re)系(xi)統(tong)在運(yun)行中的(de)費用較低(di),但其與許多可再生(sheng)能(neng)源一樣初(chu)期投資成本較高。在技術(shu)方(fang)面(mian),許多工農業生(sheng)產(chan)過程中用熱(re)要高于傳統(tong)太陽(yang)能(neng)熱(re)利(li)用產(chan)品能(neng)提供(gong)的(de)溫度,需(xu)要配(pei)備(bei)輔(fu)助能(neng)源。


  3.在規范標準方面,有(you)太陽(yang)能工(gong)農業熱利用(yong)項目(mu)的安裝經驗(yan)的機構(gou)為(wei)數不多(duo),成熟的規劃指(zhi)導、技術(shu)文件缺乏。在人(ren)才方面,太陽(yang)能工(gong)業加熱技術(shu)應用(yong)的相關(guan)人(ren)才非(fei)常缺乏。


  六、發展太陽能工農業系統應用的措施


  太(tai)陽(yang)能熱(re)利(li)(li)用的(de)發展(zhan)比(bi)太(tai)陽(yang)能光(guang)伏發電在(zai)技術(shu)、利(li)(li)用上更(geng)(geng)(geng)復(fu)雜(za),其市(shi)場的(de)推廣(guang)和應用環(huan)境也更(geng)(geng)(geng)難創(chuang)造(zao)。但是(shi)(shi),做好太(tai)陽(yang)能熱(re)利(li)(li)用工(gong)作是(shi)(shi)一項(xiang)戰略(lve)性任務,我(wo)國應借鑒(jian)國外先進的(de)技術(shu)和經(jing)驗,采取(qu)更(geng)(geng)(geng)有效(xiao)的(de)措施(shi),推動(dong)我(wo)國太(tai)陽(yang)能全面熱(re)利(li)(li)用的(de)實(shi)施(shi),使其更(geng)(geng)(geng)快發展(zhan)。


  1.應(ying)重(zhong)視太陽能工農業系統利用技術的研究(jiu)和(he)開(kai)(kai)發。政府宜動員多(duo)方力(li)量,提出(chu)一些明(ming)確的目標(biao)和(he)要(yao)求(qiu),引導(dao)和(he)支持(chi)有志于此(ci)的企業參(can)與進(jin)來,共(gong)同研究(jiu)、開(kai)(kai)發和(he)提高(gao)技術水(shui)平。


  2.要構(gou)建(jian)推動太陽(yang)能(neng)(neng)工(gong)農業(ye)應用(yong)(yong)市場發(fa)展的(de)法(fa)律和(he)政策(ce)措施體系(xi)(xi),制定一套(tao)完善的(de)補貼(tie)制度,鼓勵(li)各工(gong)農業(ye)企業(ye)積極利用(yong)(yong)太陽(yang)能(neng)(neng)熱利用(yong)(yong)系(xi)(xi)統,升級改(gai)造原有高能(neng)(neng)耗系(xi)(xi)統,促進(jin)其參與國(guo)家(jia)節能(neng)(neng)降(jiang)耗減排工(gong)作。


  3.要(yao)(yao)加強對太陽能(neng)工(gong)(gong)農業(ye)(ye)系統(tong)(tong)應(ying)(ying)用(yong)(yong)的(de)宣傳(chuan)。目前對太陽能(neng)工(gong)(gong)農業(ye)(ye)系統(tong)(tong)技術(shu)和應(ying)(ying)用(yong)(yong)的(de)支(zhi)持主(zhu)要(yao)(yao)是業(ye)(ye)內專家(jia)和企業(ye)(ye),在廣大工(gong)(gong)農業(ye)(ye)企業(ye)(ye)之間(jian),還沒有形成(cheng)一個良好(hao)的(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)環境。這需(xu)要(yao)(yao)積極宣傳(chuan),爭取讓(rang)太陽能(neng)工(gong)(gong)農業(ye)(ye)系統(tong)(tong)技術(shu)成(cheng)為工(gong)(gong)農業(ye)(ye)企業(ye)(ye)節能(neng)改(gai)造中的(de)一個基本(ben)元(yuan)素。實際上,在每一家(jia)工(gong)(gong)農業(ye)(ye)企業(ye)(ye)中,都(dou)存在太陽能(neng)工(gong)(gong)農業(ye)(ye)系統(tong)(tong)技術(shu)應(ying)(ying)用(yong)(yong)的(de)潛在需(xu)求,因為每一家(jia)工(gong)(gong)農業(ye)(ye)企業(ye)(ye)都(dou)需(xu)要(yao)(yao)熱能(neng)。


  4.要加(jia)強(qiang)(qiang)太陽能(neng)工農業(ye)系統技(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)國(guo)(guo)(guo)際合作(zuo)。我(wo)國(guo)(guo)(guo)太陽能(neng)熱(re)利用(yong)整體技(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)提高(gao)和加(jia)快應(ying)用(yong),離不開(kai)國(guo)(guo)(guo)際上的(de)合作(zuo)。雖然我(wo)國(guo)(guo)(guo)在(zai)市場和技(ji)術(shu)(shu)(shu)應(ying)用(yong)方(fang)(fang)面的(de)空間很大,但在(zai)技(ji)術(shu)(shu)(shu)方(fang)(fang)面,相比國(guo)(guo)(guo)際上還存在(zai)一定的(de)差距。彌(mi)補技(ji)術(shu)(shu)(shu)方(fang)(fang)面的(de)差距,我(wo)們不可能(neng)一切都從零(ling)開(kai)始(shi),應(ying)大力加(jia)強(qiang)(qiang)國(guo)(guo)(guo)際合作(zuo)。


  七、提升目標建議


  1.“十三五”初期,在河北(bei)、山(shan)東、江蘇、浙江、東北(bei)等地(di)區進(jin)行工農(nong)業(ye)系統(tong)應用示范工程(cheng),每(mei)個(ge)地(di)區選(xuan)擇2~3種工農(nong)業(ye)用熱節(jie)能(neng)改造潛(qian)力較大的(de)企業(ye)進(jin)行3~5個(ge)示范項(xiang)目,通過示范工程(cheng)收集數據、總結經(jing)驗,形成規范文(wen)件(jian)后進(jin)行規模推(tui)廣(guang)。


  2.“十三五”中期(qi),在河北(bei)、山東、江(jiang)(jiang)蘇、浙江(jiang)(jiang)、東北(bei)等(deng)地區各種工農業(ye)用熱改(gai)造(zao)類(lei)型示(shi)范(fan)總(zong)結(jie)的基(ji)礎上,形(xing)成不同(tong)類(lei)型的“工農業(ye)用熱改(gai)造(zao)項(xiang)目指導意(yi)見”,向(xiang)更大范(fan)圍推廣(guang)示(shi)范(fan)。


  3.“十三五”期間,為(wei)(wei)既有工(gong)農業用(yong)熱項目改造(zao)和新建工(gong)農業用(yong)熱節(jie)能(neng)規(gui)(gui)范(fan)要求(qiu),規(gui)(gui)模化推廣編制相關標(biao)注及規(gui)(gui)范(fan)性(xing)文件,加強(qiang)專(zhuan)業人才(cai)力量(liang)建設與(yu)培訓(xun),提高太陽能(neng)工(gong)農業供熱業務水平,為(wei)(wei)規(gui)(gui)模化推廣應用(yong)太陽能(neng)工(gong)農業系統打下堅實基礎,為(wei)(wei)國(guo)家工(gong)農業節(jie)能(neng)降耗做出積極貢(gong)獻。


  八、主要措施建議


  1.行業(ye)協會應組織業(ye)內(nei)各(ge)企業(ye)人員參加太陽(yang)能工農業(ye)系(xi)統(tong)技術、施工、運營(ying)管(guan)理知識(shi)培(pei)訓班(ban);


  2.清(qing)理(li)完(wan)善(shan)相關(guan)標準,在政府相關(guan)管理(li)部門的支持下,組織國內專家(jia)立項編制、修訂與“太陽(yang)能(neng)工農業系統(tong)”相關(guan)標準與管理(li)規(gui)范文件;


  3.行業協會分階(jie)段(duan)對修訂后的標準與(yu)管理規(gui)范文件在(zai)業內組織宣貫;


  4.政(zheng)府出(chu)臺政(zheng)策(ce)支持太(tai)(tai)陽能(neng)工(gong)農(nong)業系統的(de)示范、推廣(guang)應用,力爭“十三五(wu)”期間太(tai)(tai)陽能(neng)工(gong)農(nong)業系統面積達到(dao)0.5~1億平方(fang)米;


  5.政府相關(guan)部(bu)門(men)與(yu)行業協(xie)會(hui)形成聯動機制(zhi),具體實施、推廣太(tai)陽(yang)能工農業系統項(xiang)目(mu),并(bing)不斷跟蹤總結、完善(shan)相關(guan)制(zhi)度規范。

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