“将可再生能源供暖作为区域能源规划的一项重要内容，根据当地资源禀赋和用能需求推广可再生能源供暖技术，合理布局可再生能源供暖项目，支持建设可再生能源与其他供暖方式相结合的互补供暖体系。”今年初，国家能源局发布《关于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》，为可再生能源清洁供暖指明了方向。《通知》表示，利用可再生能源供暖是我国调整能源结构、实现节能减排、合理控制能源消费总量的迫切需要，是完成非化石能源利用目标、建设清洁低碳社会、实现能源可持续发展的必然选择。在关于继续推进太阳能供暖方面，《通知》鼓励大中型城市有供暖需求的民用建筑优先使用太阳能供暖系统；鼓励在小城镇和农村地区使用户用太阳能供暖系统；在农业大棚、养殖等用热需求大且与太阳能特性相匹配的行业充分利用太阳能供暖；在集中供暖网未覆盖、有冷热双供需求的地区试点使用太阳能热水、供暖和制冷三联供系统；鼓励采用太阳能供暖与其他供暖方式相结合的互补供暖系统。此外，支持对太阳能季节性储热供暖等关键技术和设备的研发。
近日，国家能源局印发的《2021年能源工作指导意见》中也提到，将加大清洁取暖工作力度，因地制宜实施清洁取暖改造，实现北方地区清洁取暖率达到70%。
太阳能热利用技术
可再生能源清洁供暖有助于落实碳达峰、碳中和目标，实现绿色低碳转型发展，同时还与我们的生活也息息相关，既是当前的迫切要务，也是一项长期艰巨的任务。作为可再生能源利用的重要领域，太阳能供暖具有使用寿命长、应用场景广泛等特点，在同等供热情况下，可节约40%—60%的能源成本；在资源丰富地区，太阳能适合与其他能源结合，实现热水、供暖复合系统的应用，近年来取得不错的业绩和口碑。
通俗地说，太阳能供暖是将太阳能辐射能量直接转化成热能供人类利用。太阳能热利用系统，就是用太阳能集热器收集太阳辐射并转化成热能，并通过传热介质，经由换热器进行转换为应用场景需要的温度。太阳能热利用技术一般由太阳能集热器、传热系统、储热系统、连接管路、辅助热源、换热系统及控制系统等组成。在我国北方地区太阳能光热资源丰富，可重点应用于太阳光热发电、供热采暖、工业加热等领域。
太阳能采暖简述
太阳能采暖根据使用温度的范围，太阳能热利用一般可分为：
太阳能中低温热利用：工作温度40～100℃，生活热水、建筑用能；
太阳能中温热利用：工作温度 100～400℃，工业（食品、医药、纺织等）蒸汽及供热、农业用热、有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，简称ORC)发电等用热；
高温太阳能热利用：工作温度 400～1000℃太阳能光热发电、制氢等。由于太阳能能流密度低，为了实现太阳能中高温利用，需采用太阳能聚焦集热技术，即利用大量的反射镜面将太阳能直射光线聚焦到相对较小的吸热表面，将吸热介质加热到中高温水平。按照聚光方式可分为槽式、塔式、碟式、菲涅耳式等多种类型。
根据国家太阳能光热产业技术创新战略联盟发布的《2020中国太阳能热发电及采暖行业蓝皮书》，太阳能供暖主要分为被动式采暖和主动式采暖；其集热系统主要有真空管型集热系统、平板型集热系统、太阳能集热系统。其中，我国2020年生产太阳能集热器类型中，真空管型占74.3%，平板型占25.7%。
太阳能储热的重要性
作为一种可再生的新能源，太阳能热利用有着巨大的市场潜力，但当前我国太阳能光热+清洁供暖户用供暖中，依然要解决夏季过热、冬季和雨雪天气不能用的“短板”，其中储热便是其一个至关重要的因素。
丹麦是全球最早推动太阳能区域供热的国家，也是当今世界上最大的太阳能区域供热市场。据丹麦能源署发布的官方报告《太阳能供热发展策略》，到2030年，太阳能供热将承担丹麦15%的供热负荷。可见，在丹麦太阳能供热与其他供热方式相比已经具有不可忽视的作用。据《欧洲太阳能区域供热典型案例分析》报告显示，除却政府大量的资金支持以外，丹麦在平板集热器生产技术、储热技术系统设计技术及多能源混合应用技术方面不断进行研究。运用水储热、地埋管储热技术收集太阳能热量，将太阳能供热系统与热泵、生物质能结合进行供热。目前，丹麦大型区域供热技术发展较为成熟，其供热系统后期维护工作量小，可实现24小时无人值守，维护成本低而且系统生产成本也较低，其投资经济性好。
此外，储热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，可用于解决热能供给与需求失配的矛盾，在太阳能利用、电力“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广阔的应用前景，目前已经成为世界范围内的研究重点。太阳能储热技术可以克服太阳能辐射能量不稳定、不连续的缺点，可大大提高系统的稳定性和可靠性。
跨季节太阳能储热供热采暖系统
跨季节太阳能储热集中供热系统，是与短期蓄热或昼夜型太阳能集中供热系统相对而言的。跨季节储热技术可以有效解决能源供需在时间、空间上的不匹配，特别是搭配太阳能系统，可以有效避免太阳能的间歇性缺点，为农村采暖、煤改清洁能源、区域能源供给提供新的技术路线。
根据储热介质，常见的跨季节储热技术可分为潜热储热、显热储热和热化学储热，自上世纪七十年代末，欧洲和北美各国便开始尝试推广各类太阳能跨季节储热技术，目前国内也已有实际项目实践。
专家介绍，跨季节储热适合于采暖季相对较短，非采暖季较长的区域。目前一般采用土壤或者水体，对地质有一定要求，必须勘察地质，并且需要较大的土建工程。
采用跨季节储热太阳能供热采暖系统更有利于能源全年综合利用，提升太阳能保证率，系统维护成本及运行成本降低，提高系统经济性。针对日趋发展的大型太阳能供暖系统，跨季节储热温度主要以生活热水、供暖为主要市场领域，目前采用的储热主要以热水箱（水池）为主，太阳能集热器一般选用真空管、平板集热器。考虑到冬天太阳能的辐射强度较弱，避免集热器热损较大的问题，一般针对光资源较好，温度不要太低的区域，场地不受限制的区域才能具备经济性。
1、太阳能空气集热器采暖系统
太阳能空气集热器采暖系统，就是用太阳能集热器收集太阳能辐射能并转换成热能，以空气作为集热器回路中循环的传热介质，以岩石堆积床作为储热介质，热空气经由风道送至室内进行采暖。
太阳能空气集热采暖系统一般由太阳能空气集热器、岩石堆积床、辅助加热器、管道、风机等几部分组成。
2、被动式太阳能采暖技术
被动式太阳能采暖技术，主要是利用被动式太阳能房，不采用机械动力而在建筑物本身采取一定措施后利用太阳能进行采暖的房屋或者建筑，以区别于需要其他设备和动力的主动式太阳能房或者建筑。
被动式太阳能不仅能在不同程度上满足建筑物在冬季的采暖要求，而且也能在夏季遮蔽太阳辐射，散逸室内热量，使之达到降温的目的。
太阳能集热系统典型案例概览
◎ 内蒙古宏庆德村7.1万平方米槽式集热供暖项目
内蒙古旭宸能源有限公司宏庆德村槽式集热供暖项目位于包头青山装备制造产业园区宏庆德村，占地248.1亩，建设槽式聚光集热镜场7.1万㎡。利用5万㎡公司厂房屋顶，在不影响原有厂房的情况下，对屋面进行改造，安装了太阳能槽式镜场2.2万㎡。镜场总集热面积9.3万㎡，为奥特莱斯商业、住宅区、装备制造产业园区内供暖50万㎡建筑面积，以及向市内移动输送热水需求。
◎ 西藏阿里扎达槽式太阳能供暖项目
成都博昱新能源有限公司西藏阿里扎达槽式太阳能供暖项目，位于西藏阿里地区札达县，项目地海拔超过4000米，太阳辐照量2771kWh/㎡.a。采用槽式太阳能集热器为某水电站1万余㎡办公楼供暖，日均供能量12800kWh。共安装槽式集热器168套，集热面积3400㎡，出口温度90℃。太阳能供热系统设计寿命20年。
◎ 中国科学院电工研究所塔式太阳能供热示范系统
2018年10月5日，中国科学院电工研究所太阳能热利用技术研究部研制的小型集中型太阳能供热示范系统，在没有任何辅助能源的条件下，为张家口市涿鹿县矾山镇黄帝城小镇达华建国酒店共计3000-5000㎡的建筑供暖，成功将多年研发的集中型太阳能供热技术推向示范应用。供热系统主要由太阳能塔式聚光吸热系统、跨季节水体储热系统、自控系统等组成，可实现太阳能全年收集、存储，有效解决建筑冬季清洁供热问题。定日镜采光面积760㎡，跨季节水体储热容量3000m³，满足园区内3000㎡建筑冬季供热要求。
◎ 兰州大成屋顶聚光集热场实景
2017年，兰州大成采用自主知识产权的线性菲涅耳式聚光器+储热系统，建成太阳能热电联供能源站，可以用于发电或供热使用。项目建成后非供暖季用于发电，供暖季承担2万㎡厂房和7500㎡办公/生活设施供暖需求。项目采用屋顶线性菲涅耳聚光太阳能作为主要供热能源，可以提供整个供暖季近70%的热量；低谷电及储热系统作为辅助能源，不需要使用任何燃料，真正实现“零碳”排放。该项目在整个供暖季中供暖电费低于60万元，相较于之前采用的燃煤锅炉供暖形式，企业供暖运行费用下降近70%，环境效益极大提升。
◎ 甘肃瓜州“碟式太阳能光热+燃煤锅炉”清洁能源改造项目
东方宏海新能源科技发展有限公司甘肃瓜州“碟式太阳能光热+燃煤锅炉”清洁能源改造项目,设计安装12台碟式太阳能聚光跟踪集热系统设备。一期项目共计安装6台碟式太阳能聚光跟踪集热系统设备+1台600kW电锅炉设备，于2018年11月开始建设，12月底集热并入管网进行供暖；项目能够满足全镇白天时段供暖，夜间使用电锅炉低谷电加热进行供暖，供暖面积约7000㎡。
太阳能光热采暖成为行业最具活力的增长点
随着技术创新和北方煤改清洁能源利好政策的驱动，我国太阳能采暖项目得以大面积实施与落地。目前，太阳能采暖和工业用热过程中的太阳能替代是未来提升行业产能、促进建筑供能体系低碳化的途径，同时也是未来太阳能热利用产业发展的重要方向。《2020中国太阳能热发电及采暖行业蓝皮书》表明，2020年，我国新增太阳能供暖面积突破1000万㎡，成为行业最有活力的增长点之一。2020年新增用于供暖的太阳能集热器面积为245万㎡，新增建筑供暖面积1225万㎡。累计用于供暖的太阳能集热器面积为330万㎡，累计建筑供暖面积1650万㎡。
2021年既是“十四五”的开局之年，也是实质性落实碳达峰碳中和目标的元年。太阳能光热采暖也在市场需求，政策、技术等因素的加持下，正在由央企到民企，由太阳能光热企业领衔，凝聚全民共识形成合力，促进创新发展、可持续发展。（文/董清风)
