薛道荣

自20世纪70年代末以来，历经80年代选择性吸收涂层的研究开发，90年代的全玻璃真空太阳能集热管及热水器产业发展以来，经过了2010年前后5年多的家电下乡政策，太阳能光热产业发展达到了历史顶峰。至今，我国太阳能光热产业已走过了30余年，太阳能光热保有量已达到4.7亿m2[1]，年安装量依然保持在3000万m2以上，占据全球75%的份额，保持着太阳能热利用世界大国的地位，具有举足轻重的影响力，成为了一代中国太阳能人的骄傲。

1.现实困局

随着太阳能光热低温热水技术的成熟，农村人口城市化，农村市场的逐渐饱和，以及常规能源热利用的快速发展，严重挤压太阳能低温热水市场的发展空间，太阳能热利用低温市场发展乏力。

太阳能光热高温发电的技术进步，推动了太阳能光热高温发电示范项目的实施。但受限于初投资成本、上网电价、产业化技术成熟度，以及光伏发电成本的高速下行，太阳能高温发电产业发展受到严重限制。被寄予厚望的太阳能中高温工业热利用，也因太阳能光热产业的逐步萎缩，技术、产品、产业化发展不足而未出现突破性进展。因此，太阳能光热利用行业几乎处在停止发展的关键时期。

2.发展契机

2017年至今，国家各部委先后发布了多项涉及太阳能光热利用的政策，主要包括：《关于开展中央财政支持北方地区冬季清洁取暖试点工作的通知》（2017年）、《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021年）》（2017年）、《打赢蓝天保卫战三年行动计划》（2018年）、《乡村振兴战略规划（2018-2022年）》（2018年）、《关于解决“煤改气”“煤改电”等清洁供暖推进过程中有关问题的通知》（2019年）、《产业结构调整指导目录（2019年本，征求意见稿）》（2019年）、《关于做好可再生能源发展“十四五”规划编制工作有关事项的通知（国能综通新能〔2020〕29号）》（2020年）。

2020年全国政府工作报告指出“深化重点地区大气污染治理攻坚”。国家政策对太阳能光热利用发展提供了可持续的政策支持，为太阳能光热利用的发展指明了方向。对比常规清洁能源，太阳能热利用具有显著的技术优势，主要表现在以下几个方面。

2.1 免费性

太阳能是大自然赋予人类的一种不收取任何费用的取之不尽、用之不竭的清洁能源。对比具有消费特性的电能生物质能、燃气、醇基燃料等常规能源，太阳能光热利用是唯一一种可以通过消费能源收回设备初投资的能源。因此，充分发挥太阳能光热的免费清洁优势，可显著降低用户的运行成本。

2.2 清洁性

对比能（包括热泵等类电设备）、生物质能、燃气、醇基燃料等常规能源，太阳能光热利用是唯一在使用过程中没有污染物排放的能源。当使用常规能源时，企业需要通过投入巨额减排设备实现污染物排放指标，同时需要持续投入运行成本维持污染物排放指标合格，给企业带来巨大的财务负担。

2.3 兼容性

工业用热主要集中在80～250℃。太阳能光热利用技术可以提供60℃以上，最高可达到500℃的用热需求，完全能够满足民用、工业用热温度要求。在原有供热系统条件下，太阳能光热系统能够与包括电能（包括热泵等类电设备）、生物质能、燃气、醇基燃料等常规能源设备进行系统对接，实现能源优势互补。

太阳能光热利用存在着初投资高、对比常规能源输出不稳定的缺点。因此，太阳能光热利用的发展方向为太阳能“光热+”清洁能源技术路线，以合理配置太阳能保证率，充分发挥太阳能免费的优势，同时发挥常规清洁能源稳定的优势，实现太阳能光热和常规清洁能源优势互补，共同发展，推动太阳能光热利用产业二次腾飞。

3.市场分析

3.1 清洁取暖市场

《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021年）》指出：截至2016年底，我国北方地区城乡建筑取暖总面积约206亿m2。其中，城镇建筑取暖面积141亿m2，农村建筑取暖面积65亿m2。“2+26”城市城乡建筑取暖面积约50亿m2。我国北方地区取暖使用能源以燃煤为主，燃煤取暖面积约占总取暖面积的83%，天然气、电、地热能、生物质能、太阳能、工业余热等合计约占17%。取暖用煤年消耗约4亿吨标煤，其中散烧煤（含低效小锅炉用煤）约2亿吨标煤，主要分布在农村地区。

考虑到采暖建筑安装太阳能的局限性，采用“光热+”清洁能源技术路线供热取暖时，按照1:10配置太阳能光热系统，总建筑取暖面积以206亿m2计算时，太阳能光热配置面积将达到20.6亿m2，按工程造价1500元/m2计算，市场总额将达到约3万亿元，以十五年为期限完成总目标时，则年均市场份额将达到2000万元。同样，对于南方地区及国外地区有巨大的清洁供暖市场需求和发展空间。因此，太阳能光热利用在供热供暖市场空间巨大，可持续性强[2]。

3.2 中高温工业热利用

从表格1中可以看出，工业用热主要集中在80～250℃。玻璃金属熔封中高温太阳能集热管集热器可以提供60～500℃的热能，通过水、导热油、蒸汽、熔盐等介质，满足工业用热需求。社会能量需求构成数据统计，热能需求占总能源消耗超过70%，其中300℃以下热能需求占总热能需求的53%，占总能源消耗37%[3]。

国家统计局发布的《中华人民共和国2019年国民经济和社会发展统计公报》显示，2019年，全国原煤产量完成38.5亿吨，同比增长4.0%。全年能源消费总量48.6亿吨标准煤，比上年增长3.3%。其中，煤炭消费量增长1.0%，煤炭消费量占能源消费总量的57.7%，比上年下降1.5个百分点。如果将增长3.3%的能源中10%由太阳能光热替代，则需要每年可替代标煤1500万吨，折合需要太阳能集热器约1亿m2，折合每年工程造价约1500亿元[4]。目前工业用热的蒸汽锅炉逐步由燃煤锅炉转向燃气锅炉和电锅炉，企业用热成本大幅度增加，给太阳能中高温工业热利用提供了绝佳的契机，但也面临着巨大的挑战。

4.技术方案

4.1 中温无水相变集热技术

基于目前太阳能热利用市场新发展主要集中在北方冬季清洁取暖方向，并逐步拓展到中高温太阳能热利用方向。

常规太阳能热水系统主要提供从低温15℃生活冷水加热到50℃以下的生活热水，难以满足平均供热温度50℃的供热采暖温度需求。因此，北方冬季清洁取暖若采用太阳能光热集热技术应使用中温集热技术，以满足平均工作温度不低于50℃的基本要求，同时具有较高的集热供热效率。

表1

基于中温速热原理，采用了高性能的无水相变中温太阳能集热管，配置小直径超厚保温的储热水箱，可以基本满足农村户用采暖的供热温度和集热效率需求。

未来的户用采暖系统将从非聚焦结构向非跟踪小聚焦方向发展，以进一步提升冬季中温供热条件下的集热供热效率，提升系统的综合性价比。

4.2 中高温聚焦集热技术

对于分布式供热供暖需求，及中高温工业热利用市场需求，应采用中高温聚焦集热技术。目前较为成熟的中高温集热管槽式集热器技术，则体现其显著的性能优势。通过十余年的发展，其成本也显著下降，并开始在部分示范项目中体现出对比价格优势。中高温集热管槽式集热器技术核心主要体现在玻璃金属熔封集热管、反射镜、钢构和跟踪系统四个方面。随着技术和产线的不断优化和成熟，中高温集热管槽式集热器成本将进一步的下降，并将具有强大对比竞争优势。高温发电技术的成熟，也进一步推动槽式集热系统由高温发电向中温热利用方向转型。

4.3 “光热+”智慧能源

关于智慧能源，《智慧能源——我们这一万年》作者认为：智慧能源就是指拥有自组织、自检查、自平衡、自优化等人类大脑功能，满足系统、安全、清洁和经济要求的能源形式。对比目前的太阳能光热利用系统，甚至常规清洁能源系统，均处于粗放式的能源管理模式和理念。因此，太阳能中高温热利用的主要方向应是“光热+”智慧能源方向，实现能源的智慧管理。

采用智能能源理念，初步实现“光热+”综合云平台方案，通过物联网云平台技术，实现对“光热+”供热采暖系统的PC端和App端的远程控制，显著提升了系统故障解决速度和效率，有效降低了系统故障率。在充分了解用户使用习惯和使用条件等情况下，通过云平台系统的自学习结合人工干预功能，可显著降低系统的运行成本，提高用户对系统的便捷操作性和满意度。通过大数据云平台功能，可以综合分析所有接入项目的系统运行状态，为政府决策提供有效、可靠的数据支撑。因此，“光热+”综合云平台的初试成功，充分体现出智能能源体系和理念的优势及发展趋势的正确性。

5.节能降费分析

5.1 非跟踪太阳能光热系统

如表2所示，设定不同辐照量地区，采暖时间以120天为基准，前后各延长15天，合计以150天计算。对比电费0.54元/kWh，采暖季节回收期为4～6年，全年百分之百使用，回收期仅为2年左右。按采暖季节利用率100%，非采暖季太阳能光热利用率为50%来计算，回收为3年左右。

同等条件下，对比燃气费折合电能费用为0.4元/kWh，采暖季节回收期为5～8年，全年百分之百使用，回收期仅为3年左右。按采暖季节利用率100%，非采暖季太阳能光热利用率为50%计算，回收期为3～5年左右。

上述计算是以非跟踪中温太阳能光热系统用于采暖和非采暖季节供热对比分析。无论是单独用于供暖、部分用于供热，或全年应用，对比电费及燃气费用，太阳能光热的投资回收期具有显著的竞争优势，同时节能减排效果明显。

5.2 槽式中高温太阳能集热管集热器

如表3所示，为不同项目地DNI条件下，槽式中高温太阳能集热管集热器投资回收对比分析，其中对比电价为0.76元/kWh，天然气折电价格为0.4元/kWh。由表中可以看出，在对比电价系统投资回收期一般为3年左右，特别条件投资期达到4.4年。对比天然气投资回收期一般在5年左右，个别条件投资回收期达到7年。按投资回收期5年计算时，主要折合电价低于0.5元/kWh，个别条件达到0.6元/kWh左右，但均低于0.76元/kWh的平均工业电价。按20年测算时，则折合电价在0.07～0.15元/kWh之间，与煤电价格相当。

由此可见，对比电费及燃气费用，槽式中温太阳能光热在工业热利用方面的投资回收期具有显著的竞争优势。

6.政策呼吁

相对于其他能源产业，特别是对比光伏、风电、储能等产业，国家对于太阳能光热产业的政策支持力度明显偏弱，这对中高温太阳能产业的发展非常不利。因此要解决一下几个方面的问题：（1）太阳能热利用行业内要做好抱团取暖的准备，在做好充分的技术和产业准备的前提下，向政府发出一致的声音，以政府引导的因地制宜的指导方针提供多种解决方案，表明中温太阳能热利用技术在供热采暖及工业热利用方面是成熟、可靠的、可持续的，以影响政府推动太阳能热利用推广的决心和政策决策。（2）快速提升企业及行业内部技术、工程、管理水平，充分利用行业协会、行业外渠道，积极发出声音，大力宣传太阳能热利用技术、产业的节能、减排、降费、降耗的优势，引起政府、投资者对太阳能热利用行业的关注、投入。

表2 对比电能节能分析

表3 槽式中高温太阳能集热管集热器投资回收对比分析

7.结论

7.1 市场容量大

太阳能热利用市场由低温热水和高温发电方向快速转向中温供热供暖和工业热利用市场方向，为太阳能热利用的转型升级提供了广阔的市场空间。应因地制宜地提出合理的商业模式，推动中高温太阳能“光热+”在北方冬季清洁供暖和中高温工业热利用市场快速发展。保守计算，可形成3000亿/年的市场份额。

7.2 技术趋于成熟

通过中高温太阳能“光热+”清洁能源经济效益分析，充分表明了太阳能光热具有良好的节能、减排、降耗、降费等方面的显著效益。中温“光热+”北方冬季清洁供暖示范及槽式高温发电技术的应用，表明中高温太阳能“光热+”智慧能源的技术趋于成熟。

7.3 政策

加强太阳能光热利用业内企业、协会、专家及有志之士团结合作，集中力量发挥行业平台优势和影响力，推动政府、业外资本、行业对太阳能光热利用的关注和支持，促进太阳能光热行业的稳定、健康、可持续发展。