3月29~30日,“2025 国际可再生能源供热技术大会” 在邯郸鲲乐湾圆满收官。专家们分享的创新技术和实践经验持续引发关注。现在,让我们再次聚焦部分参会发言嘉宾,挖掘他们报告中的智慧与技术突破,一同探索可再生能源供热技术的全新发展格局。
邯郸鲲乐湾:全球绿色低碳 “模范生”
邯郸鲲乐湾作为全球首个大规模光热新能源与文旅融合项目,亮点十足。这里有11.4万平方米的超大型槽式集热场,相当于16个标准足球场大小,还有12个5000立方米的储热箱以及2个2300立方米的乙二醇储冷箱。
凭借先进的清洁能源转化技术,该项目实现制冷、制热、制冰、制雪的“多能供给”,满足园区97%的供能需求,每年节约用电超1.1亿度,减排二氧化碳3.8万吨。
前沿技术探索:创新供热新路径
国家杰出青年基金获得者,浙江大学教授、热能工程研究所副所长肖刚在《基于热化学储热的灵活性供热技术研发与应用探索》的报告中,为我们开启了一扇全新的供热技术大门。热化学储热技术凭借其能量密度高、储能周期长等显著优势,成为解决可再生能源间歇性与供热稳定性矛盾的有力支撑。肖刚教授团队通过优化储热材料与反应装置提升系统效率和稳定性,在工业余热回收利用中,实现能源梯级利用,降低企业对传统能源的依赖。
华北电力大学教授侯宏娟围绕《多能源互补区域供热热源规划与智慧管控技术研究》展开阐述。我国北方地区供热面积达238亿平方米,采暖季碳排放约10亿吨,占全国总量的10%,供热行业节能减碳需求迫切。研究提出基于机器学习的热负荷预测技术,预测精度高且鲁棒性强。在工程案例中,某太阳能-空气源热泵区域供热工程采用太阳能集热器8.97万平方米、空气源热泵机组4463kW,供暖面积14.29万平方米,供热半径约2km。通过贝叶斯超参数优化,热负荷预测精度显著提升。此外,研究还提出基于改进白鲸算法的多能源系统容量配置优化技术,优化后运行成本降低8.3%。智慧供热管控平台示范项目通过大数据分析和智能算法,实现了供热管网的精细化管控和节能运行,为供热行业的智慧化、低碳化发展提供了技术支撑。
河海大学教授、河海大学新能源学院副院长郭苏针对 “含复杂供热管网的电热综合能源系统关键技术研究” 进行了深入探讨。郭苏教授团队针对综合能源系统(IES)供热管网提出了一种水力热力耦合动态机理模型,通过改进的前向反馈迭代法(MFBI),有效提高了计算精度和收敛性。例如,在案例验证中,与实际运行数据相比,动态模型的温度平均相对误差仅为0.091%,流量平均相对误差为0.396%,显著优于准动态模型。此外,报告还提出了基于能量共享机制和水力稳定性的多社区综合能源系统(MCIES)运行调度框架,通过优化调度,系统总成本和碳排放量分别降低了22.19%和43.25%。研究成果通过电、热、冷等多能流的时空协同,为IES的高效运行和可再生能源的深度整合提供了理论支持和技术保障。
建筑节能:让建筑 “绿色呼吸”
上海交通大学二级教授、动力与能源工程系主任代彦军分享了“太阳能光伏光热高效综合供热与应用”的见解。建筑能耗占全球能源消耗的36%,碳排放占39%,其中采暖、热水等用热需求占比高,节能减排潜力巨大。上海交通大学研发的太阳能PVT热泵系统,将光伏与光热技术结合,实现高效热电联产。与传统光伏组件相比,PVT组件发电效率与传统PV组件相比提升至10%~20%,工作温度降低27.3℃,太阳能综合利用率高达83%。实验表明,给定条件PVT热泵系统平均制热COP达6.0,年发电增益达10.6%。该系统已在酒店,公寓、油田生产、宿舍热水、校园采暖等多个项目中应用,节能效果显著,助力实现建筑节能与低碳目标。
中国建筑材料工业规划研究院李建峰主任聚焦 “建材工业能源利用及绿色化发展态势”,阐述了行业在绿色化发展方面的新态势。我国建材行业能源消耗以煤炭为主,占行业总能耗的68.66%,2022年消耗总量达37049万吨标准煤,其中水泥行业占比59.13%。报告分析了水泥、平板玻璃、陶瓷等行业的能源利用现状及绿色化发展态势。水泥行业通过光伏电站建设和燃料替代,如海螺水泥光伏装机量达513MW,年减少二氧化碳排放显著。平板玻璃行业推广光伏电站和余热电站,咸宁南玻玻璃余热电站年发电量达3700万千瓦时。陶瓷行业探索光伏电站和氢能燃料替代,蒙娜丽莎集团投产全球首条氨氢零碳燃烧示范线。报告预测,未来建材行业将加强能源管理,提升能源利用效率,推广可再生能源,减少对传统化石能源的依赖,降低建筑使用过程中的能耗。
拓展应用领域:供热技术的跨界新玩法
在低温供热干燥领域,云南师范大学二级教授、云岭学者及云岭教学名师李明带来了《低温环境下太阳能与热泵联合干燥藏药的创新与实践》的创新实践。针对藏区(香格里拉)低温环境下传统干燥方式效率低、易破坏药效的痛点,其团队研究发现,利用太阳能储能与热泵耦合技术,夜间补能可显著提升热泵在低温环境下的制热性能,平均COP达到2.42,较无补能模式提升80%。在优化干燥箱流场后,物料层均匀性指数提升至0.85,提高15%。此外,高逆温差二氧化碳热泵干燥系统在低温工况下可实现≥90℃的稳定出风,COP达2.79,制热量提升35.64%。通过多种技术集成优化,藏药干燥周期大幅缩短,能耗降低,如天麻干燥周期缩短41.6%,能耗降低20%以上,供热稳定,天麻素含量达药典标准的2.9倍,为藏药干燥提供了高效、节能、环保的解决方案,推动了高原特色农业的现代化发展。
中国林业科学研究院研究员、研究室主任周永东分享了 “木材干燥能源利用及发展趋势”。我国木材工业是全球最大的生产、消费和贸易国,2022年产值超2.35万亿元,木材产量1.22亿m³,进口量8123.82万m³。木材干燥是木材增值及满足二次加工的关键技术,其能源利用现状与发展趋势备受关注。目前,我国人造板年产量超3亿m³,干燥能耗占总能耗70%,其中纤维干燥占纤维板生产能耗的50%。热能中心通过燃烧木材废弃物供热,热效率可达90%以上。热泵干燥、真空干燥等新技术逐渐应用,节能效果显著。未来,木材干燥将向生物质能源、清洁能源替代、联合干燥及能效提升方向发展,助力木材工业绿色发展。
GlassPoint技术中心首席技术官Markus Balz在题为《Solar steam for industry(工业用太阳能蒸汽)》的报告主要围绕工业供热脱碳挑战、GlassPoint解决方案、市场情况及项目进展展开,报告以2017年建成投运的Miraah太阳能EOR项目为例,项目通过改进技术,实现昼夜供能,提高了产能系数。该技术在效率、土地利用、材料使用和碳排放方面优势明显,系统蒸汽峰值效率达66%,土地利用效率高,材料使用量少,单位峰值容量的隐含碳低,相比传统光伏(PV)技术,在多个方面表现更优。正在推进的沙特阿拉伯Ma’aden Solar I 项目,峰值能源输出达1.9GWth,持续蒸汽输出超 500MWth,储热14小时,可节省大量天然气并减少二氧化碳排放。
新加坡南洋理工大学南大能源研究院、热力系统实验室研究员杨立中分享了国际LNG冷能利用的最新动态。LNG气化过程中释放的大量冷能,通过发电、空气分离、冷链物流等技术路径,正在成为可再生能源体系的重要补充。LNG冷能品位高、供应足、亚太地区增长快,潜力巨大,可是当前利用率较低。储冷技术可以平衡LNG冷能供给与需求之间的时空错配,只是技术尚不成熟。国际上LNG冷能利用技术的发展历程呈现出简单化、轻工业化、梯级化和碳中和化的趋势,因此,未来高效的储冷技术将是梯级利用体系中面向轻工业、碳中和需求的简单系统。
多能互补:打造绿色生态新样板
针对高原建筑供热难题,西安建筑科技大学二级教授、教育部特聘教授刘艳峰带来的 “太阳能建筑环境提升技术”聚焦高原地区可再生能源供热技术,在主被动组合太阳能利用技术方面,团队研发的示范建筑太阳能系统日总得热量达621.7kWh,室内平均温度17.1℃,昼夜温差仅7.2℃,节能率达63.9%。在零碳建筑光伏光热综合供能技术建立仿真模型,优化设备容量。光伏直驱相变地板供暖技术通过系统优化,实现供暖总达成率100%。高原县城级大型太阳能供暖技术在西藏浪卡子县示范工程中,满足8.26万平米建筑供暖需求。这些技术为高原地区建筑环境提升提供了高效、节能的解决方案。
在园区能源管理层面,中国建筑设计有限公司国家住宅与居住环境工程技术研究中心低碳建筑技术研究所所长、国家一级注册建筑师鞠晓磊分享了 “园区可再生能源综合利用” 的成功经验。他在报告指出,建筑全过程碳排放占社会总量的38.2%,减碳潜力巨大。我国多地已开展零碳园区建设实践,如张家口的国家风光储输示范工程、北京金风科技亦庄智慧园区等,成效显著。报告以冬奥雪上项目为例,通过数字化模拟和场景分析,提出区域用能需求与可再生能源供给的动态匹配技术体系,实现园区内可再生能源的100%消纳。青岛中德生态城核心区D2组团通过微电网技术,将光伏余电在园区内流转消纳,使消纳率提高至92.28%,年减排二氧化碳11吨。展望未来,零碳园区将成为实现双碳目标的重要抓手,催生新兴服务业态,推动绿色低碳产业集群化发展。
针对城镇光伏余电消纳难题,西安建筑科技大学二级教授、教育部青年长江学者王登甲提出了“集中水体蓄热” 解决方案。我国能源燃烧占二氧化碳排放的88%,电力、供热行业排放占比超40%,而太阳能利用是推动其低碳转型的关键。2024年我国光伏累计装机容量达8.9亿千瓦,同比增长45.2%,但西部地区光伏利用率偏低,弃光严重,平均弃电率达30.2%。报告提出利用光伏余电供热并结合水体蓄热技术,可有效解决余电消纳问题。以西藏某县城为例,通过设计光伏余电集中蓄热系统,发现当光伏装机容量与用电量比值(k值)大于30%时,余电量显著增加,且电锅炉的余电消纳能力优于空气源热泵。研究还表明,光热与余电蓄热结合的系统在供暖保证率和成本上更具优势。未来,随着光伏产业的发展和清洁供暖需求的增加,该技术有望在西部地区大规模推广,助力电力和供热行业的低碳转型。
全维进化:太阳能烧陶瓷与水泥
中国科学院电工研究所研究员、太阳能热利用技术研究部主任雷东强探讨了 “太阳能高温聚光制备水泥熟料与陶瓷技术探索”。由中国科学院电工研究所牵头承担的国家重点研发计划“可再生能源技术”重点专项“太阳能高倍柔性聚光制备水泥熟料与陶瓷关键基础问题研究”项目聚焦于利用太阳能聚光技术替代传统化石燃料,制备水泥熟料和陶瓷,以实现建材行业的低碳转型。研究团队设计了高倍聚光器,实现采光口聚光功率≥100kW,峰值能流密度≥1.5MW/m²。通过实验发现,太阳能烧制的水泥熟料和陶瓷在物相形成和微观结构上与传统方法有所不同,例如太阳能烧制的水泥熟料中C3S含量可达73.4%-75.5%,远高于标准值66%。此外,团队还开发了多种反应器模型,如阶梯式和回转式水泥熟料反应器,以及太阳能陶瓷反应器,并搭建了太阳能窑炉系统集成实验平台。下一步计划建立新型二次聚光场,完善聚光能流分布,并建立示范装备,为建材行业的绿色低碳发展提供新路径。
在 “碳中和” 目标的引领下,这些专家的研究成果与实践经验犹如点点繁星,汇聚成推动可再生能源供热技术蓬勃发展的强大力量。从技术研发到实际应用,从单一领域突破到多行业协同发展,每一个探索都为我们勾勒出未来绿色供热的美好蓝图。相信在政策的持续支持、技术的不断创新以及市场的积极响应下,可再生能源供热技术将在能源转型的征程中绽放更加绚烂的光彩,为构建清洁、高效、可持续的能源体系奠定坚实基础,真正实现 “绿色热能・驱动未来” 的宏伟愿景。