力诺瑞特加速太阳能光热应用从民用转向工业

太阳能锅炉

太阳能锅炉,简单说,即使用光热技术,对冷水进行预热,再提供给工业锅炉。这项技术的发明者是山东力诺瑞特新能源有限公司。2011年5月,力诺瑞特全球第一个CPC中高温系统在工业热能领域的应用项目——力诺瑞特CPC中温太阳能锅炉落成,并启动了“工业绿动力”计划。据核算,采用这项技术,这座锅炉每年可节约标煤1156吨,减排二氧化碳3005吨,实现了太阳能中高温技术的第三次成果转换,标志着中国太阳能光热产业正式进入工业热能应用阶段。

“太阳能锅炉是把太阳能应用从民用转向工业应用的真正开始。”国家发改委能源研究所副所长李俊峰在太阳能锅炉发布会上曾表示,长期以来,国内太阳能厂家的主要产品都集中在热水器上,属民用范畴,广泛的工业领域应用率几乎为零。而力诺瑞特太阳能锅炉项目依托于其耗时五年、投资1.2亿元研发的太阳能热能应用系统技术,意在为燃煤、燃气、燃油锅炉做高效热力补充,实现对造纸、食品、化工等八大工业生产的热能利用,并力图在“工业绿动力”后续产业的带动下,实现对全国13200亿元的工业热能市场总量的开发。

“太阳能锅炉”

开启太阳能工业节能之门

我国工业能耗自1996年以来一直占据全社会总能耗的70%以上,工业与太阳能的结合始终是难以攻克的课题。对此,业内专家称,工业用热温度较高,以造纸、食品、烟草、木材、化工、医药、纺织、塑料等八大工业行业为例,其用热温度大部分在80℃——250℃之间,要使太阳能在这些产业中顺利应用,必须在核心太阳能功能部件上达到较高温度。

力诺瑞特太阳能锅炉项目正是在CPC中温集热器与锅炉集成热力系统之上,采用企业独有的全玻璃真空中温镀膜管、CPC反光板等技术,通过聚焦吸收更多的太阳热能,将15℃左右的冷水加热至95℃,为10吨燃煤锅炉提供预热热水,再由锅炉将95℃热水加热成150℃蒸汽,突破了国内原有集热器的低温限制,解决了中国太阳能中高温工业热利用技术的难题。

该锅炉系统集热面积达5200平方米,整个系统每年可节约标煤1156吨,减排二氧化碳3005吨,一经完善形成成套技术后,还可以在建筑节能和太阳能空调上应用和推广。北京工业大学环境与能源工程学院院长马重芳表示:“目前国际节能减排主要有四个方向,一是提高现有能源的能效,二是使用可再生能源,三是碳储存,四是使用核能,力诺瑞特的中温锅炉技术实现了提高能效和使用新能源的双轨前进,代表了国际节能的正确方向。”

太阳能中温技术在升级中走向成熟

30年前,中国第一台太阳能热水器诞生,太阳能应用开始惠及居民生活；15年前,第一台真空管型太阳能热水器上市,热水集热效率大幅提升；9年前,力诺瑞特分体式太阳能诞生,太阳能第一次实现与建筑结合；2010年,力诺瑞特真空管集热器温度提升至150℃,热能应用成为现实；2011年,力诺瑞特CPC中温集热器与工业锅炉成功“嫁接”,太阳能应用从民用大面积转向工业。30年间,中国太阳能产业从最初的浅湾试水,到如今的蓝海深航,太阳能经历了从无到有、从有到精、从精到广的跨越式前进,其中技术创新成为其中最大的推动力。

一般人可能不了解的是,太阳能真空管是地道的“中国创造”,发明者是清华大学的殷志强教授。这项技术以非常低廉的成本,解决了中国人的生活用热水问题,并催生了庞大的产业。真空管问世二三十年来,形成了中国太阳能热利用产业,生产规模居世界首位。这是中国的强项,国际竞争地位有利。

力诺瑞特与清华大学电子工程系、上海交通大学进行合作,围绕集热器及光热技术的工业应用进行系统集成创新,目标就是提供“可靠的技术”,并形成我国在太阳能光热利用领域的国际竞争优势。正是通过校企合作创新,力诺瑞特在太阳能150℃中温和450℃高温集热、太阳能空调制冷、太阳能工业应用等领域不断取得技术突破,在让力诺瑞特不断占据中国乃至世界太阳能光热技术应用前沿的同时,也为国内太阳能产业升级带来了更多动力。

中国太阳能热利用委员会主任罗振涛表示:“力诺瑞特CPC中温太阳能锅炉是目前我见过的规模最大、系统最完善、水温最高、太阳能与工业结合最好的系统,该技术是太阳能在工业领域应用的典范,标志着我国中温技术在升级中走向成熟,是民族工业的骄傲。”

据了解,目前在低温阶段全国太阳能热利用年推广4000万平方米的热水器,年可节煤800万吨,减排二氧化碳1800万吨。而太阳能热在工业领域的应用,效益更为重大。工业能耗占全省总能耗的70%以上,其中热力能耗占工业能耗的50%左右。若整个工业耗能的10%用太阳能替代,年可节约标煤2430万吨,减排二氧化碳6075万吨,对推动工业节能降耗、确保完成“十二五”万元工业增加值降低18%的目标具有重要意义。

“工业绿动力计划”启动万亿新市场

力诺瑞特太阳能锅炉或许是首次把新能源直接应用于工业生产领域,与过去主要是“减量”的节能减排措施相比,更重视新能源对传统能源的替代,因而从未来影响来看,蕴含着革命性的意义。正因为如此,从发展伊始,就得到了政府相关部门的高度重视。

不久前,省经信委还出台了相关奖励补贴措施,奖补对象是利用太阳能集热系统对蒸发量5吨以上的工业锅炉给水进行辅助加热,标准是实现锅炉系统持续稳定运行、进水温升达到60度以上,根据节能效果给予补贴。

在此之前,我省已将太阳能集热系统应用项目纳入省级节能专项资金扶持范围,主要是支持学校建设太阳能浴室。2007年以来,共支持了673个太阳能集热系统应用项目,累计安排补贴资金1.95亿元,年可节约标准煤5.53万吨,减少二氧化碳排放量13.8万吨。

目前太阳能工业热力系统技术性能和成熟度,已完全可以推广到造纸、纺织、食品、烟草、木材、化工、塑料、医药等八个用热行业。省经信委建议在全省启动“工业绿动力计划”,建立中温太阳能工业热力系统示范工程,形成设计、生产、推广、服务的标准规范及产业化模式,为工业生产提供绿色、清洁、可持续的太阳能资源,实现太阳能热利用领域与工业热能利用领域的一体化完美结合；通过项目示范,形成设计、生产、推广的标准规范,最终实现产业化推广。“十二五”期间,推广太阳能集热面积1170万平方米,实现节能195.8万吨标准煤,减排二氧化碳513.6万吨。

政府的引导,带来了市场的呼应。在不到一个月的申报时限内,全省已有20家用能企业与力诺瑞特合作申报,目前,各相关市正进行资格审查。据了解,山东有各类锅炉约5万台,若全部实现与CPC中温太阳能工业热力系统结合,可安装中温集热器8840万平方米,从节能角度,每年节约标煤1960万吨,减排二氧化碳4420万吨；所蕴含的市场容量为1220亿元!

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。

探索太阳能锅炉新型推广模式

太阳能锅炉研发完成后,力诺瑞特组织专门团队进行推广应用,先后对印染、酿造、牛奶厂、油脂提取、塑料管业、沥青加热、粮食储备库、屠宰厂、造纸厂、木料烘干、农村住宅采暖等11个行业进行了调研,对其工艺进行了详细的了解。同时,把客户需求作为创新目标,优化系统,改进元件,完善应用。其中,每组集热器的载荷由每平方米60公斤下降到三四十公斤,扩大了适宜安装的空间,收到节约用地的效果。

省经信委建议进一步加大科技研发力度,完善以市场为导向、以太阳能企业为主体、产学研相结合的技术创新体系。鼓励省内骨干太阳能企业深化产学研合作,重点围绕太阳能工业热能利用核心技术、系统技术以及工程技术开展研发攻关,进一步提高太阳能工业热力系统的温度,扩大应用范围,提升太阳能应用层次。

太阳能锅炉的目标用户是工业企业,这是与居民消费完全不同的市场:一方面,规模大、节能效益显著；另一方面,企业的特点也决定更高的要求。力诺瑞特在调查中发现,企业判断是否采用节能新技术,如果不是政策具有约束性,他们首先考虑的是投入产出效益,标准是日常资本投入的利润率。接受调查的工业制造企业平均利润率在10%-15%左右,他们希望应用太阳能锅炉所作的投资,也带回相当水平的收益。

太阳能集热系统成本,根据用能企业的实际状况各不相同,按集热面积核算,大致为每平方米1000元；效益主要是节约能源形成的,年可节煤210公斤,按目前煤炭的市场价格,大约四五年可以收回成本。在全自动控制的基础上,太阳能系统寿命高达10-15年,这样计算,长远看效益是很可观的。但是,初始投资需求比较大,一次投入几百万元,相当多的企业还是感到有压力。所以,尽管燃煤锅炉最需要进行改造,但从成本收益角度看,油、电、气的用能企业更容易接受。

从长远看,煤炭价格是上涨的,而太阳能集热系统成本将随着规模扩大而降低,相反的趋势,将使越来越多的企业接受这一创新应用；但目前投资大、回收周期长,确实是推广应用的一个障碍。

力诺瑞特总经理申文明表示,要解决这一问题,需要创新推广模式,采用信誉销售(合同能源管理的雏形)等方式,减轻用能企业的投资压力。为此,力诺瑞特独家投资注册成立了山东力诺瑞特节能服务有限公司,在合同能源管理和节能改造方面将各项太阳能工业热能节能改造先进技术广泛应用于工业热能节能领域。但是,这需要政府主持制定太阳能系统能源计量、审计标准,使太阳能的节能量有法可依。对于小型用能企业,可以将系统模块化,由企业自行组织安装,公司提供技术标准和技术支持,降低成本。