一、项目基本情况
项目名称：内蒙古旭宸能源有限公司包头太阳能光热利用项目；
建设地址：内蒙古包头市青山区兴胜镇宏庆德村；
建设内容：建设太阳能光热镜场9.3万㎡，项目总投资为5亿元，已完成国内首例大型槽式太阳能供暖项目，实现供热面积50万㎡，并已稳定运行5年，供热效果良好。
1、项目背景
内蒙古自治区包头冬季平均气温可达零下10℃，供热不足会严重影响人民生活。但包头本地的供热行业存在供求关系紧张、资源利用率较低、可再生能源利用不足等问题，而且这些问题还呈现出日益尖锐化的趋势，已经对经济的发展造成了一定的制约作用。
随着全球范围节能减排呼声的高涨，“双碳”战略的实施，寻求绿色、清洁、可持续的供热方式被提到了政府的议事日程，国家和地方相继出台了一系列减排降耗的重要举措。其中，淘汰传统的燃煤锅炉是重中之重。
太阳能是一种广泛分布的可再生清洁能源，作为替代燃煤锅炉的供热解决方案，在北方地区具有高度可行性。包头市青山区装配制造产业园具有极其适合大规模开发太阳能资源的地理条件：
（1）有大量的工业厂房屋顶可利用，就近有奥特莱斯小区、企业办公用房等供热需求。
（2）区域内地广阔、人口密度较低；
（3）太阳能资源丰富，总辐射量在4800～6400MJ/㎡之间。内蒙古的太阳能年总辐射量在4750～6500MJ/㎡，仅次于西藏，居全国第二位；包头市年日照时数达到3084～3452小时，年可利用天数300～330天，年总辐射量为6000～6439MJ/㎡，相当于212～220kg标准煤，太阳能资源丰富且稳定，可开发潜力巨大。
为此，太阳能光热联盟理事单位——内蒙古旭宸能源有限公司（简称旭宸能源）充分利用这些资源，以我国可再生能源产业导向，结合自身的技术优势，审时度势地提出了在包头市青山区装配制造产业园内建设一个聚光太阳能集中供热系统，从而在满足节能减排、保护环境的情况下供应目标辖区居民住宅冬季供热及生活热水需求。
2、太阳能供热系统技术方案
该聚光太阳能供热系统由集热系统、循环系统、储能系统，以及控制系统四大部分组成。
集热系统采用了抛物面反射式聚光技术。通过跟踪太阳抛物面反射镜汇聚太阳辐射光到真空集热管上，真空管内部以导热油为介质，将汇聚光转化为热能，并通过循环系统，根据供热一次管网所需温度，输出高品质热能以满足建筑的供热需求，在太阳能日集热总量低于供热总量时，系统自动释放储能系统中的热量。如储能系统中的热能低于安全设定值时，系统会自动根据电力资源情况对储能系统进行能量补充。在特殊情况下，系统在太阳能及储能系统全出力的情况下，若系统仍不能保障一次供热管网的需求时，系统可启用保障性补热步骤。
图：聚光太阳能供热系统技术原理
总经理王宇介绍，旭宸能源产品采用太阳能槽式聚光系统，通过导热油输送到地下的热交换系统，经过油水换热设备，把太阳能储存在保温水箱；加热后的热水直接输送到用户家中，实现全程零排放、零污染，经济成本只有燃煤的四分之一，且实现低成本维护。其技术全部具有自主知识产权，目前已经申报和获批的专利技术已达百余项，诸多科技成果的产业化将为内蒙古地区太阳能光热产业发展和全国太阳能热利用产业技术转型升级具有重要的示范效应。
3、设备介绍
临界超高温槽式集热器（如下图所示）是太阳能利用的核心技术之一。临界是指集热器系统最高温度达到饱和蒸汽的极限温度。
王宇表示，该高温集热器是旭宸能源经过多年的研发和实践，克服了同类产品价格高，生产工艺复杂，运输安装繁琐的难关；实现了生产成本低，生产周期短，集热效率高，便于安装运输，系统寿命长；耐老化，耐风沙，可抵御小型砂石和冰雹等自然灾害。与全球同类产品相比，聚光系统的综合成本低75%以上。其反射镜是聚光系统的核心部件，不仅要具有良好的反射率，还要有极好的表面强度，同时能够满足在室外各种气候条件下长期工作的条件。旭宸能源的反射镜采用自主研发的专有技术，使用超白低铁玻璃，经过高温物理钢化、镀反射银层、铜铬镍稀土合金保护层及太阳能专用抗风化保护层制成，反射率≧93.5%，表面张力α≥95Mpa，工作环境温度-50℃到+50℃，使用寿命可达25年以上，不锈蚀、不变形、不磨损。
其主要特点如下：
（1）集热器孔径3.2米，单模组长度8米。
（2）集热器聚焦比为80:1。
（3）集热器高运行温度达420℃。
（4）集热器光热转换效率为75%。
据了解，目前采用大体量的保温储能水箱是最经济的储能方式之一。一是利用水的比热容高达4.2kj/kg·℃；二是水相对于其它储能材料成本是最低的；三是大体量的保温储能水箱造价相对低；四是储能系统运行温度低相对安全；五是储能相对温差小，热损耗小；六是利用加热时传导系统高，换热面积小；七是使用、匹配系统方便，提高了储热效率。“为了确保供热的连续性，我们在包头市装配制造产业园聚光集中供热项目中，采用了以聚光太阳能供热为主，风电供热为辅的多能互补技术。”王宇介绍。
图：大型储能保温水箱
该聚光太阳能槽式聚光系统专用导热油具有导热性能优良、防腐、阻垢、长效稳定、环保的特点。在高温情况下 性能非常稳定，其热膨胀性远低于水；并且可保护铁、铝、铜、锡等大部分金属和聚乙烯、聚丙烯等合成材料不受腐蚀；无毒环保，其主要原料为芳烃，在使用过程中，万一系统发生意外泄露太阳能导热油的情况，人体接触或吸入该导热油对人体无害。
4、项目效益
内蒙古自治区拥有是丰富的太阳能资源，地方气候寒冷、缺乏常规能源，有着巨大的采暖需求和得天独厚的资源条件。旭宸能源利用专业的太阳能热利用技术，实现包头市乃至内蒙古地区太阳能供暖技术产业化应用；通过建设示范性工程为地方经济开辟新的经济发展途径，带动太阳能供暖产业及其上下游产业的全链条发展，实现数亿元的产业规模。该项目全年热水销售及供热季收入4000余万元。
太阳能光热利用项目是解决人民冬季清洁取暖的民生工程，具有广阔的发现空间和巨大的市场潜力。太阳能供热与燃气供热、电供热结合形成能源互补，在推动地区经济发展、实现能源结构优化的基础上，实现低成本、减排放、降能耗的可持续发展，项目对于加快能源产业结构调整步伐，推动供给侧结构性改革，落实“三去、一降、一补”政策，建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济可持续健康发展具有重要意义。
投资该产业具有较强的市场可行性、经济收益可行性，因此该项目的建设不仅可以促进我国新兴太阳能供热系统产业的快速发展，还可有效满足当前市场需求，促进我国低碳环保业及相关产业链快速发展，同时对于促进经济社会可持续发展有着长远的意义。太阳能光热利用应充分贯彻落实了节能减排、改善环境的国家产业发展政策，大幅减少了石化能源给环境带来的污染，充分发挥了清洁能源在供热领域的优势。
二、项目推广
太阳能光热综合利用分为三种利用形式：
第一种：在城市周边拥有大面积土地的各类型园区、工业厂、企业建设光热镜场，满足周边企事业单位、居民供暖需求；
第二种：在有限制的情况下，通过改造屋顶承重结构，在复合屋面上铺设太阳能镜场，满足供热及生活、工业热水需要；
第三种：通过分布式太阳能光热供暖系统，代替中小城镇、农村的燃煤锅炉，利用系统一对一或一对多的形式实现居民生活热水及供暖需求。
1、宏庆德村太阳能光热利用项目
宏庆德村太阳能光热镜场及数控中心
宏庆德村“太阳能光热+”项目利用闲置土地，建设镜场7.1万m²。2016年10月完成部分镜场建设，实现商业、住宅8万m²供热。2017年6月底，整体项目完工。
2、5万m²厂房屋顶太阳能光热利用项目
5万m²厂房屋顶太阳能光热镜场
厂房屋顶太阳能光热示范项目利用5万m²厂房屋顶，经第三方机构进行论证，设计安全、稳定、可靠的复合屋顶方案，在不影响原有厂房的情况下，对屋面进行改造。项目建设太阳能镜场2.2万m²。该项目有效利用原有厂房屋顶，节约利用有限土地资源，实现单位面积土地效益最大化。此方案能够满足自身厂房、办公用房以及配套建筑的供热、热水及蒸汽需求。
该项目的智能化非常高，整体项目的运营、监控、应急处理都实现智能化的管理。管理成本以及运营成本都很低。
王宇说：“上述两个项目全部完工后，共建设镜场9.3万m²，能够实现供暖面积不低于250万m²，能够实现年收集热能1.79亿千瓦时（合63.3万吉焦），相当于每年节约标准煤2.1万吨，减少二氧化碳排放5.8万吨、氨氮化合物约155吨，二氧化硫178吨。”
3、色气湾幸福大院分布式太阳能光热利用项目
2016年，旭宸能源在青福镇色气湾村幸福大院实施分布式太阳能光热利用项目，在6栋平方屋顶安装分布式太阳能集热板200m²，满足1000m²的供热需求，经过两个供暖季的运行，供热效果良好。该项目的实施经有效解决北方农村地区冬季供暖污染问题。分布式供热能够彻底解决农村地区采用燃煤供热对环境的污染，有效改善周边环境质量。
4、太阳能光热产业推广
太阳能具有广泛、安全、长久和可再生等特点，在常规能源供给紧张和环境压力不断增大的背景下，太阳能的应用领域不断拓展，逐步渗透到生产和生活的每一个角落。
（1）生活供暖
太阳能光热利用项目可有效解决居民的供暖问题。太阳能供暖系统结构解单，运行可靠，安全，具有承压能力强、吸热面积大等特点，是太阳能与建筑一体化最佳选择之一。其应用范围为：企业、事业单位、工厂、院校、宾馆酒店、医院、社区、游泳池(包括机关等集体单位和家庭)等阳光资源良好且需供暖的区域。
（2）生活热水及移动热源车、移动供热体系
太阳能供热系统除了冬季供热外，全年还能为居民小区提供接入式生活热水服务，也可通过移动热源车为宾馆、洗浴中心、医院、学校、散户居民提供全天候热水服务。
城市移动热源
（3）养老业
色气湾养老院分户式采暖
（4）旅游业
通过太阳能光热技术应用，满足发展绿色产业—旅游业的耗能需求，真正实现绿色旅游，绿色环保，绿色生活出行，建设优美山川。
水木嘉年华旅游项目
（5）农业
太阳能光热的利用广泛应用于农业中的种植、养殖、生态休闲、观光、冷库、干燥及食品加工等行业。利用太阳能满足农业发展各个阶段的能量需求，利用太阳能，满足农作物从育种到生长成熟各个阶段的能量需求。
生物科技恒温室
（6）工业
太阳能工业蒸汽利用有：蒸汽发电、干燥、杀菌、印染、制冰、工业制冷等方面，我们只输出清洁的蒸汽，不给环境增加负担。
太阳能工业蒸汽
三、前景规划与建议
1、技术创新中心
以技术创新提高产品品质、降低项目成本，实现规模应用。
2、供热应用领域拓展
拓展开发太阳能光热应用领域，深化产业链，加强市场竞争力。
3、建立检测平台
积极努力建成国家级光热技术创新与检测平台，为太阳能光热领域的科研、检测、标准制定、培训、咨询等提供技术支持和综合服务。
4、资源融合
制定、培训、咨询等提供技术支持和综合服务。
5、企业对外合作前景
太阳能是真正的零能耗、零污染、可再生的清洁能源。可以说太阳能的能量是用之不竭的，每年到达地球表面的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。
旭宸能源现投资建设太阳能光热利用制造与产品，具备的产能可供应全国范围内的各省市、以及境外建设镜场；公司建成的包头太阳能光热利用项目也可为周边居民社区提供24小时供暖以及生活热水。
融合发展、合作共赢，王宇表示：“旭宸能源将采用PPP模式（即政府和社会资本合作，是公共基础设施中的一种项目运作模式）进行项目建设。在该模式下，私营企业、民营资本与政府进行合作，参与公共基础设施的建设。国有独资公司可以政府为平台，与旭宸能源合作建设镜场、供热管道等供暖设备，再向被供暖方收取供暖费用。同时，公司常年对外销售太阳能光热技术和供暖设备。”
