夏热冬用，零碳供热！

五千年中华文明发源地，2022冬奥圣火采集地，张家口黄帝城太阳能跨季节储热供热项目

作者：董清风

　　能源是人类文明发展的基础，是推动人类文明程度进步和人类物质财富上升的驱动力。可以说，人类历史就是利用能源的历史。而太阳能的利用始于人类学会钻木取火，火则是使用了燃料里存储的太阳能。太阳能每个利用方式的转变或出现都伴随了人类文明及人本身的改变。

　　河北省张家口市涿鹿县黄帝城小镇，一座屹今5000年的古城堡，据传这是黄帝兴建的中华第一都城。“2022北京冬残奥会火种采集地”“2015年获批为张家口可再生能源示范区，我国首个、也是唯一一个国家级可再生能源示范区”，这些都是黄帝城响当当的名片。在这个现代科技与古老文明交错的地方，我国首个储热达到365天的商业化太阳能跨季节储热供热项目已成功运行。从而使黄帝城这座中华文明发源之地，再次成为中华大地上太阳能“夏热冬用”，“零碳供热”的发源之地；张家口示范区再次诞生了引领全国的可再生能源技术。

图：张家口市黄帝城小镇达华建国酒店跨季节储热供热项目

　　2023年早春，记者从北京出发西行100公里，到达涿鹿之野的黄帝城，下塌张家口达华建国酒店——全国唯一一个采用太阳能跨季节储热采暖的“零碳”供热酒店；办理入住、进入房间，温暖气息扑面而来，祛除了途中奔波的寒气。

　　酒店温馨而让人陶醉，但想到此行的目的，还是与项目的团队成员——中国科学院电工研究所杨军峰老师相偕来到项目地。目光所及，独具火焰造型的吸热塔，鳞次栉比的定日镜阵列蓄势待“发”。偏偏今天天公并不作美，上午11时还是阴天，太阳能塔式集热器没有工作。“酒店所有房间采暖，现在都用的是太阳能跨季节储热水体存储中夏天的热量。” 达华建国酒店总经理卢梅女士介绍说。

　　如此神奇，原来温暖我的竟然是夏日阳光……

　　据介绍，该项目是在中国科学院战略性先导科技专项（A类）《变革性清洁能源关键技术与示范》和国家发改委《张家口可再生能源示范区产业创新发展专项》的支持下，中国科学院电工研究所提供技术，达华集团旗下的山川秀美生态环境股份有限公司承担成套设备生产和工程建设。项目采用低聚光比塔式太阳能集热和跨季节水体储热技术结合，为张家口黄帝城达华建国酒店建筑面积4.7万m²供热。该系统自2022年3月8日试运行，2023年上半年设备陆续投入使用和完善，8月18日正式运行以来，已为酒店供热累计节电36万kWh。杨军峰老师介绍，随着技术的完善，该项目在2023-2024年采暖季供热量将可达到100~120万kWh。

　　一个冬季提供了30多万度电的夏天太阳能热能，供热效果怎样？用户感受如何？带着数据和疑问，记者将进一步采访~~

穿越时空的太阳热力，真的实现了！

夏季的食物可以加工储存到冬季再吃，那么炎炎夏日的太阳能呢，是否可以储存到冬季使用？在张家口达华建国酒店，我体验到了这种时空平移的太阳热能。

由中国科学院电工研究所提供技术，达华集团旗下的山川秀美生态环境股份有限公司承担成套设备生产和工程建设的“黄帝城塔式太阳能集热跨季节储热供热项目，采用太阳能塔式聚光吸热技术，把夏季烈日炎炎的太阳能以热能形式存储在跨季节储热水体里，在寒冬来临之际再释放出来使用，这种存储在水体中的能量可以被当成日常物资一样，输送至所需的地方，这无疑会给它的普及使用带来极大的优越性。

　　的确如此，我的房间是酒店顶楼南房，散热量大，夜幕降临，完全采用太阳能供热房间晚上最冷时温度也是21.5℃以上，工作、休息、洗浴都比较舒适。酒店提供的温度监测数据佐证了酒店在不同时段，不同环境温度下的客房的温度。

图：3月16日，环境温度与酒店各楼层南北房实测温度数据

　　2023年3月16日，当室外温度为-7.8℃时以及最低为-9℃时，酒店三楼南房达到了23℃；散热量大的一楼北房温度为19.7℃，完全满足了酒店供热要求。

这是该项目团队共同努力的结果。据中国科学院电工研究所运维团队提供的数据，2022年3月29日7:00，项目完成了24小时100%可再生能源供电不间断第三方测试，同时实现酒店24小时100%可再生能源供能。

　　测试后梳理出数据如下：3月29日6:30~3月30日7:00酒店供电644kWh；3月29日6:00~3月30日8:00，为达华酒店提供采暖热量和生活热水热量总计7919kWh，同时生物燃气正常供应测试过程大酒店用气量：97.63m³。

　　在正常运行中，2023年3月2日4:00，在环境温度为-8℃的条件下，酒店三楼南房达到了20.9℃，七楼也有20.5℃；三楼北房的温度达到19.5℃。

图：3月23日至3月28日，酒店不同时间点监测到的环境温度与供热温度

作为长期生活在春夏秋冬四季分明的京都，我对环境温度的感知相当敏感，但酒店房客来自世界各地，他们的感受如何呢？为此，我在每个楼层转了一圈，遇到房客与服务员，就跟他们聊聊对酒店供暖感受。工作人员表示“很满意”“很舒适”；房客则表示“没有不适”，当听说是用夏天的太阳能热能时，表示“暖和”“自豪”“中国科技很厉害了！”；服务员则说，现在值夜班明显感觉到比此前暖和多了；当问起前些天温度突降10多度时，她们回复“工作时没感觉到冷”。

看来太阳能跨季节储热供热温度稳定，不输于电采暖等形式，这种利用夏天穿越而来的太阳热力在供热，在黄帝城小镇是真正实现了，进一步的采访，得到了肯定答案。

图：夜幕下张家口达华建国酒店

　　来到室外，涿鹿小镇的夜风与寒凉还是一如往昔，像是与房间的划分为两个世界。一早散步中遇到了正在健步走的大哥，问他知道不知道酒店用的是太阳能供暖，他很自豪地说表示“太阳的温暖光耀天下第一都”，“高科技照耀了黄帝城”。

　　黄帝城不愧为“国家级可再生能源示范区”，老百姓对于低碳，环保，节能的认知度很高。然而，虽然张家口的温度与北京相似，但体感确实比在北京“冷得多”。这种因素下，完全采用太阳能供热，除了技术可行性，设备可靠外，经济上是否能算得过来帐呢？

张家口达华建国酒店总经理卢梅：太阳能储热采暖用得起，靠得住

　　温暖而舒适，代表着在没有任何辅助能源的条件下，完全采用太阳能跨季节储热供热能达到星级酒店想要的供暖的效果。但靠“天”吃饭的太阳能，在经济上是否也同样“给力”呢？

　　在这个阳光并不充沛的午后，与张家口达华建国酒店总经理卢梅女士喝茶聊天，也同时在酒店大堂里感受南方温暖适中的温婉含蓄，在乍暖还寒的初春感受10个月前太阳热力的舒缓细腻。

卢梅介绍，自启动太阳能供热以来，酒店没有使用一度电采暖了。通过一段时间的运行，认为太阳能供热项目初投资虽然比较高，但很“值得”。因为酒店客户不同于居民供热，住户供热标准为18℃；而酒店客人则需要的温度一般为20℃~24℃，所以，非供热季空调采暖也是酒店耗能的“大头”。这样算下来，太阳能供暖更划算，因为一次投资后，后期费用就很低了，所以称得上是“用得起”也“靠得住”的能源！

太阳能跨季节储热项目的“衍生”价值也很高。卢梅表示，一是打造地域旅游特色上，黄帝城是承载了中华古老文明的丰富内涵，加上这张代表中国新能源高科技名片后，对当地旅游、生态、人文也是一个新亮点。二是随着三期项目的建成，供热的范围持续扩大，还可以提高当地居民的生活质量。三是酒店本是市县等各级政府会议、公务员考试培训的首选酒店，为当地对外的一个窗口。该项目可打造成一个节能和可再生能源技术展示中心、高等院校学生实践基地、中小学生科普教育基地。如果再在光热镜场下进行养殖，太阳能烧烤、烹饪，则可化身成为有温度、有情感、有智慧的用户体验与生活乐园，那么“太阳能”“太阳能跨季节储热系统”“可再生能源示范区”的名片会再次刷新、强化。

“今天的思维和播种，决定了我们未来的收获。”卢梅总经理表示，张家口达华建国酒店也希望与中国科学院电工研究协同合作，以科技为核，提供当下“零碳”采暖以及“未来”能源价值。

“跨”季节太阳能供热，真的划算吗？

　　跨季节储热技术是一种相对于短期储热技术的一个概念，跨季节说明热量存储的时间至少要跨一个季节或者更长时间，这样才能真正实现夏热冬用。

       由中国科学院电工研究所与达华工程管理（集团）有限公司合作设计建设的黄帝城塔式太阳能集热跨季节储热供热项目自2022年8月份以来已进入商业化运行，为张家口达华建国酒店4.7万m²建筑面积供热。酒店总经理卢梅女士表示”太阳能供暖更划算“。

　　达华集团负责该项目的王树宝经理给记者算了一笔账：该项目设计20年，按目前运行情况分析，大概有在8到10年时间就能收回投资成本。他表示，一般晴好天气下，酒店每天用电量约为10000 kWh，当地电价为0.6元/kWh，这样每天就能省下电费近6000元。遇到极端天气，则能节省更多。

　　中国科学院电工研究所研究员、国家太阳能光热产业技术创新战略联盟理事长王志峰博士拿出一组数据说明，该项目2022年3月8日至2023年3月18日期间为酒店供热累计节电达30.3万kWh，单日最大节电量1.6万kWh。

　　酒店客房管理部门评价“太阳能采暖期间房间温度平均高于电供热时温度4℃~5℃”。而运维数据显示，3月27日18:00~3月28日8:00，14个小时的供热量为6272kWh。

随着项目建设，还可以在降本增效方面做文章。定日镜集热部分占项目投资50%以上，如果采用更大面积的定日镜（目前单台定日镜面积17.8 m²），成本也能再下降；就地控制约定日镜场投资的1/4，可以考虑利用无线集群控制方式（但要解决延迟问题）。此外，还可以在镜场下养畜禽等，发展“光热+”第三产业增加一定的收入。土地成本为储热部分的主要投资成本。王树宝还表示。

　　“划算”就说明了项目的可行性，能算过来经济账的技术和项目才更具生命力，能更快推广应用，造福于民。

图：太阳能供热示范系统

　　2018年4月，王志峰研究员团队研制了由760㎡太阳能塔式聚光吸热系统、3000m³高效低成本跨季节水体储热系统以及全系统动态热性能模拟优化的自控系统等组成小型集中型太阳能供热示范系统，可实现太阳能全年收集、存储，能够有效满足园区内3000㎡建筑冬季供热要求。该系统中涉及的关键部件完全使用中国科学院自主知识产权产品。

　　王志峰研究员带领的太阳能热利用技术团队长期致力于太阳能热发电技术研究，该项目也是借鉴部分光热发电技术，并将聚光吸热技术应用于供热采暖系统，在国内起到行业引领作用。黄帝城塔式太阳能集热跨季节储热供热示范项目商业化运行，证明了该技术从示范系统走到示范应用取得了良好成效。

人类利用太阳能可追溯到3000多年前的“阳燧取火” 加热食物。300多年前将太阳能作为一种能源和动力加以利用；上世纪70年代以来太阳能科技突飞猛进，1992年联合国召开 “世界环境与发展大会”使世界各国加强了清洁能源技术的开发，将利用太阳能与环境保护结合在一起，真正将太阳能作为 “未来能源结构的基础”。

　　每个利用方式的转变或出现都伴随了人类文明及人本身的改变，相信随着太阳能的“夏热冬用”在黄帝城商业化后，跨季节储热技术也将为能源“低碳”转型发挥更大的作用。(作者：董清风）