低碳技术 太阳能蒸汽发生器

蒸汽在工业领域应用广泛，大部分来自于热电厂或锅炉房，成本很高，污染排放也比较高，特别是蒸汽锅炉房，受环保政策的影响，燃料都要改成燃气，进一步提高了成本。这种使用不可再生能源生产蒸汽的方式，蒸汽成本高，也不符合双碳政策的要求。

随着绿色电力的普及，利用电能产蒸汽的场景逐渐增多。从能源结构来看，主要分成三类：

第一类是直接用电加热锅炉产蒸汽，蒸汽热量全部来自于电能。这种方式实施简单，但是能耗很大。

第二类是利用高温热泵回收生产余热，蒸汽热量由余热和驱动电能构成。这种方式的生产成本最低，但需要有合适的余热源，不是所有的场合都能应用。

第三类是利用空气源高温热泵产蒸汽，蒸汽热量由空气热量和电量构成。这种方式的电能消耗少于电加热锅炉，且空气热量随处可见，不受现场条件限制。但是，由于空气温度低，系统耗电量也很大，经济性较差。

太阳能蒸汽发生器是在空气源热泵技术上进一步改进的。

蒸汽发生热泵需要电能驱动，可以使用光伏电。太阳能光伏板的效率较低，小部分转化为电能，大部分转化为低温热散失掉了。把这部分热量收集起来，作为热泵的低温热源，能够提高系统效率，降低生产成本。

太阳能蒸汽发生器就是利用太阳能热电联产技术和高温热泵技术结合产生的新型蒸汽发生装置，主要包括太阳能热电联产（PV/T）部分和高温热泵部分。

太阳能热电联产（PV/T）技术是光伏发电和集热的一体化设备。阳光照在光伏板上，首先产生电能，再由光伏板背部的集热器收集太阳能热量，通过空气或流体输送出来。这种结构的光伏板，可以将太阳能的利用效率提升50%以上，降低光伏板的表面温度，延长寿命提高发电效率。PV/T集热器产生的热量温度高于空气温度，作为余热源可以大幅度提高热泵产蒸汽的效率，降低消耗的电能。

高温热泵是利用电能驱动，回收低温余热产生高温热水或蒸汽的装置。高温热泵可实现超大温升，但是温升越大，耗电量越高。在太阳能蒸汽发生器中，高温热泵利用光伏电能驱动，回收集热器热量，产生蒸汽，与空气源热泵产蒸汽的技术相比，效率大幅度提高，耗电量明显降低。

根据用户需要蒸汽的不同，高温热泵还可以采用复叠结构，进一步提高产汽压力。特别是压缩式热泵与水蒸气压缩机的结合，提高了该装置生产的压力范围，适用领域更大。

太阳能蒸汽发生器可以合理搭配各部分的构成，实现蒸汽全部由太阳能制取的过程。本质上讲，这种方式产生的蒸汽热量全部来自太阳能，但是采用了发电和产热的能量梯级利用，实现热量品位提升，产生了高品位的蒸汽。受限于太阳能本身的波动性，本系统还需要设置备用产汽装置，以满足正常生产的需求。