王志峰：太阳能热利用在多个应用领域取得突破

国家太阳能光热产业技术创新战略联盟(下文简称：国家光热联盟)理事单位——北京启迪清洁能源科技有限公司·北京华业阳光新能源有限公司(下文简称：华业阳光)多年来，创新拼搏，砥砺前行。近期，华业阳光就太阳能热利用技术进步与产业的高质量发展等问题与国家光热联盟理事长、中国科学院电工研究所王志峰研究员进行深入交流，形成文字访谈如下，以供参考。

王志峰

中国科学院电工研究所 研究员、博导

中国科学院太阳能热利用及光伏系统重点实验室 主任

国家太阳能光热产业技术创新战略联盟 创始人、理事长

国家重点研发计划“超临界CO2太阳能热发电关键基础问题研究”项目首席科学家

问：王老师您好，请给我们介绍一下现阶段太阳能热利用在多个领域的应用情况。

王志峰：太阳能热利用是指将太阳能转换为热能加以利用的技术，主要包括太阳能热发电、太阳能热水器、太阳能建筑供热、太阳能工业过程供热、太阳能农业利用和太阳能海水淡化等六种应用场景。

太阳能热水器方面，目前我国太阳能热水器保有量达5亿平方米，平均每三人拥有一平方米，位居世界第一。国际上太阳能热水器的安装量超过7亿平方米，平均每十人拥有一平方米。

太阳能热发电方面，科技部自“十一五”启动兆瓦级太阳能热发电系统集成技术项目以来，太阳能热发电技术走上快车道，现有实验电站3座;2016年启动规模化太阳能热发电示范项目，我国目前商业化并网装机容量570MW。在风光新能源大基地建设中，正在实质性推进建设的太阳能热发电装机容量约1.7GW，主要位于吉林白城、甘肃酒泉、青海海西和海南州以及西藏等地区。

太阳能建筑供热方面，2019年我国拥有被动式太阳能建筑2074.3万平方米;2020年新增主动太阳能供暖建筑面积1000万平方米，仅河北省就新增360万平方米;2021年新增建筑面积1225万平方米。2020年以来，西藏仲巴县，岗巴县和萨嘎县城的建筑冬季采暖100%依靠带有不同储热周期的太阳能供热系统。

在工业过程供热方面，2022年6月，中国科学院电工所与武汉理工大学材料学院、艺术与设计学院合作实现了太阳能聚光直接烧结陶瓷，属国际首次，被科技部和国家环保部选为2022联合国气候变化大会的展品，代表我国最领先的绿色节能技术。这些技术为陶瓷行业燃料替代提供了新思路。

按照国际能源署(IEA)报告，中国太阳能热利用技术贡献减排CO₂量约合1亿吨/年。太阳能热利用技术已经成为我国低碳能源系统构建的重要组成部分，太阳能热利用技术进步与产业的高质量发展是推动我国能源转型和“双碳”目标实现的重要支撑!

问：请您对“双碳”目标下，太阳能热利用技术在新型能源体系中的战略作用进行一些分析。

王志峰：太阳能热发电系统集清洁发电/大规模储能于一体，是支撑以新能源为主体的新型电力系统电网安全、光伏与风电消纳的重要技术形式。在新一代电力系统中，有大量的波动性风电和光伏，电网中必须配备大容量储能装置。中国科学院、西安交通大学、清华大学，中国电科院的联合研究表明，在储热和汽轮机支撑下，太阳能热发电系统运行稳定并可按需输出电力，与化学储能电池比，具备同步交流电力系统的转动惯量、暂稳态响应、故障穿越、短路容量、电压频率响应等所有技术要求，可提高电网抗扰动能力，改善接入地区电能质量;具有长时大容量储能的光热发电具有较强的电力输出解控特性，是灵活、稳定、安全新型电力系统构建的重要支撑技术。根据国家发展改革委等九部门联合印发的《“十四五”可再生能源发展规划》，2025年太阳能热发电装机容量目标300万千瓦。

王志峰老师制作太阳能陶瓷坯体

问：请您介绍一下我国目前太阳能光热转换技术的发展情况。

王志峰：高效太阳能光热转换技术是推动建筑、工业过程热能清洁替代和双碳目标实现的重要能源形式。根据《中国建筑节能年度发展研究报告(2022)》，我国目前建筑能耗总量10亿吨标煤，建筑供热能耗80%以上由煤炭和天然气提供，水泥和化工等工业过程热能是碳中和目标实现的主要障碍。不同温度段(40-1600℃)的太阳能光热转换技术，均可实现温度对口条件下高于45%的能源转换效率，实现建筑和工业过程的太阳能直接转换与利用，推动行业节能降碳。

问：请您分享一下国际太阳能热利用科技研发的最新态势。

王志峰：国际能源署2021年发布的《到2050年实现净零排放全球能源行业路线图》认为在净零碳方案中，由于太阳能资源丰富，太阳热能价格低廉，到2050年太阳热能将满足35%的需求，比今天的7%大幅度增加。该《路线图》预测，至2030年，全球太阳能热发电装机容量的复合平均年增长率(CAAGR)为28%。到2030年达到73GW，2040年达到281GW，到2050年达到426GW。据国家太阳能光热联盟和中国可再生能源学会太阳能热发电专委会不完全统计，通过Horizon 2020计划，欧盟支持了超过40个太阳能热发电以及太阳能中低温工业及建筑应用的研发项目，以保持欧盟在太阳能热利用领域的技术进步和国际市场优势。

问：您能对我国太阳能热利用技术可持续发展的主要路径进行一些分析吗?

王志峰：“七五”到“十四五”期间，科技部以高新司为主部署了太阳热能发电技术的系列研究项目，从关键材料、器件、装备、系统等项目加强攻克了一批核心技术，带动我国太阳能热利用产业的蓬勃发展。根据中国工程院《先进能源领域评估报告》(2022年2月)，我国太阳能热利用技术与国际水平对比显示，16项技术领跑、9项技术并跑、15项技术跟跑，分别占比40%、 22.5%、37.5 %，相对领先的技术平均领先5年，落后的技术平均落后3年，差距在拉大的技术3项，占9 %，差距在缩小的技术13项，占 32.5%。在“十三五”以来的“双碳”背景下，对标2060碳中和，我国亟需加强太阳能热利用领域技术研发，为我国电力、工业、建筑等领域碳中和目标实现提供支撑。

同时要在补齐行业短板，降低成本;加强太阳能光热高温热能工业燃料替代技术研究，发挥光热在新能源系统中战略支撑作用;深化基础研究，加紧部署前沿颠覆性技术研究，凸显科技在我国光热产业发展的引领作用，提升国际竞争力;深化基础研究;强化前沿颠覆性技术部署等几个方向大力推进。