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2021年7月9日，在山西省能源局、鄉(xiāng)村振興局及64個地市、縣級能源局的指導(dǎo)、支持下，由山西省太陽能協(xié)會主辦，國際能源網(wǎng)、光熱專業(yè)委員會、光伏專業(yè)委員會、熱泵專業(yè)委員會承辦的“2021年第七屆山西清潔能源峰會”盛大召開。會上，國網(wǎng)山西省綜合能源服務(wù)有限公司董事長喬云廷做了主題報告。

作為國內(nèi)首個新型太陽能跨季節(jié)土壤蓄熱供暖供熱項目推進(jìn)者，喬云廷認(rèn)為，在實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的眾多途徑中，能源使用方面，充分利用太陽能無疑是最平衡、最綠色的首選能源。


清潔取暖有了新方案

隨著社會和生產(chǎn)力水平的飛速發(fā)展，能源與環(huán)境問題已成為制約人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要障礙。在我國北方，冬季供暖占到建筑總能耗的30-40%。喬云廷表示，雖然近年來，我國在北方大力推行清潔供暖、煤改電、煤改氣、生物質(zhì)、“太陽能+”以及各類熱泵等模式，取得了一定的環(huán)境效應(yīng)，但因其運(yùn)行成本高、政府補(bǔ)貼壓力大、減碳效果不明顯等問題依然是制約北方清潔供暖發(fā)展的不利因素。

針對這些問題，國網(wǎng)山西省綜合能源服務(wù)有限公司聯(lián)合山西省太陽能協(xié)會、山西啟迪清潔能源科技有限公司、太原理工大學(xué)、中北大學(xué)等機(jī)構(gòu)，組織專家團(tuán)隊，對現(xiàn)有國內(nèi)外的太陽能供暖技術(shù)，跨季節(jié)儲熱技術(shù)及大量實際案例進(jìn)行了深入的分析研究，提出了“新型太陽能跨季節(jié)土壤蓄熱供暖技術(shù)”，在大量小型試驗的基礎(chǔ)上，于2020年底在介休市建設(shè)了第一個村級規(guī)模的試驗示范項目，取得了階段性的成果。據(jù)了解，此項目是2020年介休市政府推進(jìn)冬季清潔取暖的“試驗項目”，是國內(nèi)首例新型跨季節(jié)土壤蓄熱供暖項目。

據(jù)喬云廷介紹，新型太陽能跨季節(jié)土壤蓄熱供暖技術(shù)是利用太陽能集熱場，將春夏秋豐富的太陽能進(jìn)行收集，通過熱介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)和中間水箱將熱能傳導(dǎo)給土壤蓄熱體存儲；在采暖季節(jié)，優(yōu)先由集熱場當(dāng)期收集的熱量向客戶供熱，不足部分從蓄熱池中提出補(bǔ)充（主供熱源），到供熱后期直供熱溫度達(dá)不到要求供熱溫度時，系統(tǒng)將啟動水源熱泵，提升供熱溫度，整個運(yùn)行過程由控制系統(tǒng)控制自動完成，邊界條件由人機(jī)對話設(shè)置。

跨季儲熱有四大原則

喬云廷表示，新型太陽能跨季節(jié)土壤蓄熱供暖技術(shù)在設(shè)計時遵循了四大原則：

一是太陽能貢獻(xiàn)≥80%，若配置一定（足夠）量的光伏發(fā)電貢獻(xiàn)率可達(dá)100%，實現(xiàn)真正的“零”碳；

二是建設(shè)成本可承受。與空氣源熱泵、地源熱泵的綜合建設(shè)成本可比；

三是運(yùn)行成本低廉，低于城市居民大暖供熱費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，無需政府補(bǔ)貼，無需電網(wǎng)增容；

四是運(yùn)行可靠、少維護(hù)、自動化程度高、壽命長。蓄熱體設(shè)計壽命30年以上。

“新型太陽能跨季節(jié)土壤蓄熱供暖技術(shù)適用于太陽能資源較為豐富、有土地資源且土層較厚、地下水位較低且居民居住相對集中有一定的規(guī)模的地區(qū)”喬云廷介紹說。

跨季儲熱助力“雙碳”目標(biāo)早日實現(xiàn)

喬云廷認(rèn)為如果能夠把非采暖季豐富的太陽能存儲到冬季，那將會為客戶提供充足穩(wěn)定的熱源，用戶對光熱的利用將不再受夜晚、陰雨和季節(jié)的影響。


介休新型太陽能跨季節(jié)土壤蓄熱供暖示范項目

新型太陽能跨季節(jié)使用的蓄熱載體是成本非常低廉的土壤，幾乎可以算作“零”購置成本，其穩(wěn)定性好，有一定的保溫性能。喬云廷介紹道：“我們可揚(yáng)長避短，通過擴(kuò)大蓄熱體體積和增大導(dǎo)熱管密度來彌補(bǔ)其熱容小和傳熱性能差的不足。因此土壤是跨季節(jié)大規(guī)模蓄熱材料的最佳選擇。高質(zhì)量的土壤蓄熱體服務(wù)周期可達(dá)30年以上。北方遍地是黃土，遍地有溝壑和非耕地。”

對于太陽能熱量能否實現(xiàn)跨季節(jié)儲存？喬云廷表示：“根據(jù)研究結(jié)論是能實現(xiàn)的。但前提是蓄熱體的體積足夠大、保溫足夠好。我們通過試驗與分析計算，在一定的體積和保溫條件下，180天的熱耗散率不會超過10%。”

最后，喬云廷充滿自信地說：“我們相信通過這項技術(shù)的推廣應(yīng)用，加上農(nóng)村建筑節(jié)能改造，必將很好解決我國北方特別是黃土高原地區(qū)廣大農(nóng)村地區(qū)居民的清潔供暖問題，助力我國“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)，為社會做出貢獻(xiàn)。” 

原標(biāo)題：用土壤供暖！春夏秋蓄熱冬季用，這種方式最“綠色”！