丹麦太阳能区域供热市场和发展动力_胡润青.pdf

SOLAR ENERGY 05/2014100 引言丹麦地处北欧，属温带海洋性气候，冬暖夏凉，最热的 7 月平均气温不超过 15 ～ 17 ℃，最冷的 1 月平均气温在 0 ℃上下一年四季均需提供生活热水和建筑供暖丹麦首都哥本哈根的全年水平面太阳能辐射量为 989 kWh/m2， 与贵阳市的太阳能资源基本相当太阳能区域供热是指太阳能集热系统与其他能源互补运行，为局部地区 ( 数个村镇或数个社区 ) 集中供应生活热水和建筑供暖，也可供应工业用热和空调制冷丹麦是全球最早推动太阳能区域供热的国家，在技术进步和激励政策的支持下，丹麦太阳能区域供热市场发展迅速，已成为全球最大的市场丹麦是全球区域供热比例最高的国家，超过 55% 的供热净耗能来自区域供热系统，全国有 460 个区域供热站，60% 以上的家庭由区域供热系统供应热水和供暖丹麦政府通过发电补贴等政策，推动小型热电联产电厂的发展、以及电厂转型为热电联产电厂，2011 年，丹麦热电联产电厂生产了 63% 的电力1 蓬勃发展、全球领先的丹麦太阳能区域供热市场丹麦太阳能区域供热市场和发展动力介绍了丹麦太阳能区域供热的市场发展现状和技术特点，介绍了 3 个太阳能区域供热案例项目，研究分析了丹麦市场发展的动力和经验，提出对我国市场发展的启示和建议。

丹麦；太阳能集热；区域供热；启示和建议摘 要：关键词：丹麦是全球最早推动太阳能区域供热的国家1988 年，丹麦就建成了第一个太阳能区域供热电站， 安装了1000 m2太阳能集热器 2003年，Marstal 太阳能区域供热项目建成投产，太阳能集热器安装面积达到 1.8 万 m2，是当时全球最大的太阳能区域供热项目丹麦太阳能区域供热项目均已与常规供热系统结合，提供生活热水和建筑供暖丹麦是欧洲最大、最成熟的太阳能区域供热市场2010 年以来，在丹麦高额能源税和其他可再生能源激励政策的支持下，太阳能区域供热进入商业化发展阶段根据国际能源署的统计[1]，到2012年底， 丹麦大型太阳能区域供热项目数(37个 ) 和应用规模 (193 MWth/27.5 万 m2) 均位居欧洲第一， 且远高于欧洲其他国家， 如德国(21个，3.9 万 m2)、奥地利 (22 个，3.1 万 m2)、瑞典 (21个，3.1 万 m2)到 2013 年 6 月[2]，丹麦已建成太阳能区域供热项目的太阳能集热器面积已达到31 万 m2，计划在建项目规模达到 39.7 万 m2欧洲 10 大太阳能区域供热项目均在丹麦。

这些项目是 Marstal(33300 m2，2012 年扩建 )、Braedstrup(18612 m2)、Vojes(17500 m2)、Grasten(17200 m2)、Ringkobing(15000 m2)、Veggeriose 产 业 论 坛国家发改委能源研究所 ■ 胡润青SOLAR ENERGY 05/201411(12075 m2)、Saby (11921 m2)、Gram(10073 m2)、Jagerspris (10000 m2) 和 Oksbol (10000 m2)2 日渐成熟、稳定的太阳能区域供热技术太阳能区域供热技术是指太阳能集热系统作为热源之一、 与既有或新建的供热系统联合运行，图 1 丹麦太阳能区域供热项目分布图数据来源：丹麦 PlanEnergi 公司实现区域集中供热的技术太阳能区域供热系统可提供生活热水、建筑供暖和工业用热，也可提供空调制冷近年来，全球太阳能区域供热技术发展迅速，在民用、商用和工业领域都有应用经过多年实践，丹麦太阳能区域供热技术日渐成熟、可靠，现已进入规模化、商业化发展阶段1) 太阳能系统丹麦太阳能区域供热系统的太阳能应用规模都较大，很多项目的集热器面积大于 1 万 m2，最大的 Marstal 项目达到 3.3 万 m2。

丹麦太阳能供热系统寿命可达 25 年，通常采用大面积的平板集热器， 集热器集中安装在地面上单块集热器面积可达 13 ～ 14 m2，是我国常用的单块集热器面积的 3 ～ 5 倍大面积集热器的优点是热损较低、效率较高2) 供热站系统大型太阳能区域供热系统多与常规供热站联合运行，太阳能热水直接并入供热站的储水箱，通过供热站为用户提供热力，供热站的出水温度约为70 ℃，回水温度约为40 ℃最为常见的太阳能 / 天然气系统包括天然气发电机组、天然气锅炉、太阳能集热系统和储热水箱与天然气系统结合的供热站，实际上是既供热也发电的能源站，热力为社区、村镇提供热水和建Ejstrupholm 6000Skrping 2000+5000Tversted 4000Strandby 8019Sæby 11921Flauenskjold 2975 Asaa 5000Saltum 1005 Lgstr 15500Karup 8000Feldborg 4000mhj-Grnbj. 5000Spjald 5500Tim 4200Ringkbing 15000+15000Skovlund 2970Tistrup 5400Oksbl 10000+5000Sig 3255Hejnsvig 3700Grding 7424Gram 10073+31000Lgumkloster 14000+36000 Toftlund 11000Vojens 17500+54000Snderborg 7576Gråsten 19017Broager 9988Rise 3750Tommerup 10000Ærskbing 7090Marstal 33365Sydlangeland 12500Sydfalster 12000Kvændrup 7000Christiansfeld 9400Trring 7284Tarm 18585Brædstrup 18612Nordby 2500Nykbing Sj. 19925Helsinge 4733+6000Sandved-Tomemark 3893Stege 15000Hng 20000Hvidebæk 12000Dianalund 2000Sveblle-Viskinge 7024+3000Skuldelev 3200Herlev 1025Jægerspris 13300Hillerd 3007Vejby-Tisvilde 8000Grenaa 10000Ry 3014Langå 8200Gammel Rye 2400Mou 4737Ulsted 5012Dronninglund 35000ExistingPlannedUnit:m2Frederiks 8300产 业 论 坛SOLAR ENERGY 05/201412筑供暖等服务，所发电力并入电网。

系统供热价格由开发商与用户协商确定，所发电力可与配电商、用户以及中间商直接交易，也可通过北欧电力市场交易一些项目还与地源热泵技术、生物质系统联合运行3) 太阳能贡献率太阳能贡献率是指太阳能集热系统所产生的热量在区域供热站总供热量中的比例太阳能贡献率的设定要综合考虑太阳能资源情况、能源需求情况、能源产品价格水平等多种因素不同项目的太阳能贡献率差异很大，低的只有2%～5%，高的可达80%多数情况下，太阳能是作为常规供热系统的预热能源或补充能源，太阳能贡献率不高在丹麦的发展初期，太阳能贡献率较低，仅为2%～5%，目前很多项目的太阳能贡献率都达到15%～20%，丹麦Marstal项目的太阳能贡献率高达55%随着技术的日趋成熟和稳定、经济性的日益提高，很多区域供热站开始大规模扩建太阳能系统(见表1)例如，扩建后的Vojens项目太阳能集热面积可达71 500 m2，为原规模的3倍以上序号 项目 现有规模 /m2 扩建规模 /m21 Ringkobing 15000 500002 Oksbol 10000 50003 Gram 10073 310004 Logumkloster 14000 360005 Vojens 17500 540006 Svebolle-Viskinge 7024 30007 Helsinge 4733 6000表 1 部分太阳能区域供热项目扩建计划数据来源：PlanEnergi 公司4) 储热技术。

储热技术是太阳能区域供热系统的重要组成部分，也是目前欧洲的研究热点从储热时间和储热量看，储热技术可分为短期储热和季节性储热短期储热水箱是目前丹麦最为普遍的配置，通常是储存当日或数日的热量季节性储热是指将夏季的热量储存至冬季使用，目前尚处于研发试点阶段正在研发的季节性储热技术主要是储热罐、储热坑、钻井储热、含水土层储热 4 种3 项目案例3.1 Jagerspris 项目[3-4]该项目由热力公司和热力用户共同投资建设，2010 年 7 月建成投产，为 4 个镇 1264 户家庭供热1) 系统配置该系统为太阳能、天然气热电联产机组、燃气锅炉联合运行，配备短期储热水箱平板型太阳能集热器安装在地面上，集热器面积 13405 m2，配备 2 个储热水箱；年设计太阳能供热量 6 GWh，太阳能贡献率 17%2) 初始投资太阳能集热系统的初始投资为295 万欧元，单位初始投资为 220 欧元 / m2，无补贴，项目投资回收期为 8.3 年3) 项目经济性[5]在无补贴的情况下，太阳能供热成本为 32 欧元 /MWh，运营成本仅为1.3 欧元 /MWh项目供热成本远低于 40 欧元 /MWh 的当地供热成本，具有很好的经济性。

4) 运行情况该能源站 ( 包括发电和供热 )仅配备 1 名全职工作人员，即项目经理，负责项目的日常管理维护；配备 2 名兼职办公室助理图 2 太阳能集热器阵列图 3 太阳能 / 天然气热电联产能源站产 业 论 坛SOLAR ENERGY 05/201413(每周工作时间分别为20 h和16 h) 夜间无人值守，有紧急事故时， 会自动通知项目经理和维护人员3.2 Strandby 项目[4-5]该项目由热力用户投资建设，2008 年 11 月建成投产1) 系统配置该系统为太阳能、热泵系统、天然气热电联产机组联合运行，配备短期储热水箱采用平板型太阳能集热器，集热器安装在地面上，集热器面积 8019 m2，配备 2 个 1500 m3储热水箱；太阳能年设计供热量 3.76 GWh，太阳能贡献率 18%2) 初始投资太阳能供热系统总投资 232 万欧元，其中太阳能集热系统约占 60%，水箱和管路等辅助系统约占 40%项目获得 48 万欧元补贴，项目投资回收期为 8.1 年3) 项目经济性不考虑补贴时，太阳能供热成本为 42 欧元 /MWh补贴后，供热成本为 34欧元 /MWh，低于当地供热成本 40 欧元 /MWh，具有较好的经济性。

4) 运行情况太阳能区域供热系统均运行良好，太阳能系统、吸收式热泵系统均达到了设计要求2009 ～ 2013 年太阳能系统的年供热量为3.4 ～ 3.9 GWh，运行稳定，达到了设计要求3.3 Bradstrup 项目[4-5]该项目 2007 年 9 月一期建成投产，2012 年扩建1) 系统配置该系统为太阳能和天然气热电联产机组联合运行，配备短期储热水箱采用平板型太阳能集热器，集热器安装在地面上一期项目，集热器面积 8000 m2，配备 2000 m3储热水箱；太阳能年设计供热量 3.4 GWh，太阳能贡献率 8%二期扩建后，集热器面积总计 18612 m2，太阳能年设计供热量 8.9 GWh，太阳能贡献率 20%2) 初始投资一期项目，太阳能供热系统的初始投资 165 万欧元，获得 35 万欧元补贴，项目回收期为 6.5 年二期项目，太阳能供热系统的初始投资为 536 万欧元，获得 90 万欧元补贴，项目回收期为 10 年3) 项目经济性不考虑补贴时，太阳能供热成本为 31 欧元 /MWh补贴后，供热成本为 25欧元。