從政策和市場思考地熱行業的理性發展

胡志高

湖北風神凈化空調設備工程有限公司

1、當前能源形勢下的地熱發展

習總書記2020年9月提出了“3060”雙碳目標，即2030年前二氧化碳排放達到峰值，2060年前實現碳中和。

美國總統拜登2021年1月正式上任第一天，就簽署文件重新恢復其“3550承諾”(之前特朗普退出了《巴黎協定》)，即“到2035年，通過向可再生能源過渡實現無碳發電;到2050年實現碳中和”。今年4月末，拜登公布了更快的減排目標“3050”：到2030年，美國溫室氣體排放量將較2005年的水平減少50%，美國經濟到2050年前實現碳中和。

碳中和意味著社會經濟活動的二氧化碳排放和二氧化碳吸收總和為零，相比美國經濟已經比較發達，我國經濟還需要快速發展，在2035年要實現社會主義現代化，以及在2050年中華民族偉大復興的經濟增長目標下，能源需求的增長和碳排放下降的約束將使得我國完成碳中和目標更具挑戰性。

今年下半年以來，全球能源危機愈演愈烈，歐洲、美國、亞洲，包括中國部分城市也遭遇了能源供需矛盾的沖擊，天然氣、原油、動力煤價格均大幅上漲，帶來一些火電、鋼鐵、化工等企業開始減產或停工，引發一系列經濟混亂。因此我國的能源轉型也迫在眉睫，在確保能源安全穩定供應的情況下，必須加快減少化石能源使用，棄煤、棄油、棄核，限制天然氣，大力發展光伏、風力、水電、地熱等低碳能源、可再生能源。

“十四五”是碳達峰的關鍵期、窗口期，國家“十四五”能源規劃也明確了要構建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統。

在全球能源轉型、國家雙碳目標和國家“十四五”規劃中均明確了可再生能源替代化石能源的必然性和緊迫性。近期國家能源局專門把地熱能應用提上了快車道：其官網于今年9月10日發布了《關于促進地熱能開發利用的若干意見》，到2025年，各地基本建立起完善規范的地熱能開發利用管理流程，全國地熱能開發利用信息統計和監測體系基本完善，地熱能供暖(制冷)面積比2020年增加50%，在資源條件好的地區建設一批地熱能發電示范項目，全國地熱能發電裝機容量比2020年翻一番;到2035年，地熱能供暖(制冷)面積及地熱能發電裝機容量力爭比2025年翻一番。因此從能源轉型大方向和國家相關政策方面，地熱能應用將迎來巨大的發展。

2、 地熱行業市場發展歷程和現狀

地熱能應用分為淺層地熱能(地下200米范圍內，低溫資源，溫度小于15-20℃)、中深層地熱能(2000-4000米，中溫資源溫度在25℃～90℃，高溫資源90℃～150℃)和干熱巖型地熱能(4000～10000米巖石中，溫度大于150℃ )。中低溫地熱資源主要被直接用于溫室大棚、洗浴、烘干、建筑供暖等;高溫地熱資源主要用于發電。隨著技術的進步，中低溫地熱資源也可以逐步被用于發電。

我國地熱能行業的發展只有20多年，主要應用占比約70%是在淺層地熱能即地源熱泵，下面從地源熱泵的發展歷程回顧一下我國地熱行業的現狀。

我國從20世紀90年代開始地源熱泵的理論研究，經歷了地源熱泵發展起步期(1997～2005)2005年底出了第一版《地源熱泵系統工程技術規范》，全國地源熱泵應用面積從10萬平方米發展到約800萬平方米;

地源熱泵發展推廣期(2006～2010年)，2009年出版第二版修訂版國標，同時國家十一五科技支撐計劃中，明確了地源熱泵示范項目補貼政策，并在全國范圍內陸續評審了三批示范項目，國家和地方按1:1配套補貼資金;到2010年，全國地源熱泵應用面積約達到9000萬平方米。

地源熱泵發展鼎盛期(2011～2015年)，國家十二五節能專項規劃進一步要求推廣地源熱泵，同時出臺地源熱泵城市級示范補貼和集中連片示范項目補貼等政策，涌現出一大批城市級推廣項目和示范縣、區、鎮等大型項目，加快了地源熱泵規模化應用的步伐;截止2015年底我國淺層地熱能利用面積約4億平方米。

地源熱泵發展理性期(2016年～2020年)，國家發改委、國家能源局及國土資源部聯合發布了《地熱能開發利用“十三五”規劃》，這是我國首個地熱能產業規劃，這將從政策層面上有力地促進我國地熱能的快速發展。但是國家和地方補貼措施隨著財政資金的計劃管控逐步用完，有的甚至取消了。同時國家“十三五”節能專項規劃開始大力推廣綠色建筑，明確了綠色建筑的補貼政策。但在綠色建筑標識推廣過程中，對建筑全壽命周期整體的“四節一環保”標準(節地、節材、節水、節能及室內品質)，一定程度上控制了可再生能源在綠色建筑中的應用比例，根據一星、二星、三星級標準，地源熱泵只需要滿足10%-30%供暖/制冷負荷。截至2020年底，我國地熱能供暖制冷面積累計達到13.9億平方米。其中，水熱型地熱能供暖5.8億平方米，淺層地熱能供暖制冷8.1億平方米。但從“十三五”規劃指標來看，到2020年新增約7億淺層地熱能應用面積，實際約新增了4億多，勉強完成規劃指標的60%。可以說淺層地熱能的應用進入了理性發展期。

淺層地熱能經過了十年的高速發展，確實出現了一些工程實際的應用問題和技術問題，很多權威專家都在行業會議上公開提到地源熱泵行業的“三分之一”概論，即：只有三分之一的地源熱泵是成功的，達到了設計要求和運行效果，實測能效比超過驗收標準;三分之一的地源熱泵是需要完善的，可以正常運行，但沒有達到節能效果，需要局部改造，進一步能效提升;其余三分之一的地源熱泵是失敗的，基本單獨運行不起來，完全沒有達到設計要求和運行效果，需要徹底改造或輔助其他冷熱源。

目前國家開始調研全國范圍內的地熱資源，并鼓勵因地制宜的推廣應用，同時相繼出臺相關技術規范，對市場進行規范化監管。如國家標準的進一步修編，各省市相繼出臺的地方標準、行業標準：《湖北省地源熱泵系統工程技術規程》、《江蘇省地源熱泵系統技術規程》、《湖南省地表水地源熱泵系統工程技術導則》、《地源熱泵系統節能監測規范(河北)》、《地源熱泵系統運行技術規程》、《淺層地熱能利用監測技術規程》等等。

從地源熱泵上述發展歷程來看，地熱行業的健康和快速發展，一方面需要國家明確的政策支持，并大力推廣;另一方面需要行業的規范化監管，重拾信心，兩者缺一不可。

3 、青年地熱人的幾點思考

地熱行業一方面在前所未有的發展機遇需要快速發展，另一方面在目前面臨的很多技術、政策、監管等問題尚需解決，作為青年地熱人，深感責任重大。我們既要抓住發展機遇轉化為動力，加快推動地熱快速發展，又要面對發展過程中的現實問題，承擔壓力，勇于探索，快速解決問題，建立市場信心。現提出以下幾點思考，純粹個人觀點，僅供青年地熱人探討。

第一，針對既有地源熱泵項目的“三分之一”現狀問題，是否可以通過各省市成立專班，建立示范試點改造項目，建立地熱+數據監測的節能改造平臺。先羅列主要問題分類，比如：缺乏切實可行的施工監理操作等規范和嚴格的質量監管措施，運行策略較缺乏，部分項目設計施工運行水平不高，系統運行效率的監測與監管普遍缺失等。再根據實際問題分析討論，如地下水取水工藝或回灌問題導致局部沉降，地埋管堵塞、破損導致換熱效果降低，機房系統缺乏專業化運營導致能效降低，源側和負荷側系統設計或運行不匹配導致末端效果很差等等。這些因素影響了地源熱泵的市場表現，也使得部分用戶對地源熱泵技術產生懷疑，影響了淺層地熱能技術的進一步發展，必須逐個解決，才能逐步建立行業信心。

第二，地熱行業協會除了組織必要的技術交流論壇外，是否可以嘗試承擔行業監管作用，在高校科研課題、設計院施工圖紙、施工企業項目施工過程、設備材料廠家生產制造等之間建立互動交流，相互抽查監管，提高科研、設計、生產、施工等各個環節的質量把控，并在相關單位之間建立獎勵與問責體系。

第三，如何進一步深耕地熱領域，沉淀創新成果，有效轉化為社會效益和經濟效益。很多企業專利大部分為應付高新企業的三年評審，沒有實際成果轉化產生效益;高校及設計院大部分專利僅僅用于理論研究、職稱評審、課題申請或科研報獎等。需要把高校研發成果、市場實際需求、企業技術優勢和科研設計單位有效結合并聯動起來，既滿足市場需求，又能發揮各自優勢，形成合力，真正沉淀技術成果，避免大家各自為政，流于形式。

第四，真正實現地熱能的梯級利用，溫度對口，深淺結合。目前淺層地熱能應用占比較高，中深層地熱發展相對緩慢，主要是鉆探成本過高，水熱型受地質條件影響較大，還有回灌問題等;中深層地埋管換熱效率相對較低，換熱效率需要提升和初投資需要降低，否則沒有推廣優勢;“取熱不取水”的單井回灌換熱系統，要真正解決“熱短路”的問題，長期穩定的換熱效率難以保證。在雙碳目標下，淺層與中深層工藝上必須結合發展，利用好200米——2000米的地下換熱空間，降低成本，提高換熱效率。淺層地熱能也要因地制宜，不能盲目推廣，如：地下水和淺表水要慎用，盡量采用閉式換熱形式取熱不取水;地埋管要往高效換熱器方向推廣，比如樁基埋管、套管式換熱器、冰源熱泵等，同時要降低成本，進一步提高性價比;污水源熱泵可以結合城市建設配套做原生污水，在城市內就近建設換熱站，水溫較好利于推廣，能效比較高，當然也可以結合污水處理廠的中水，但輸配管網會較長。

第五，關于北方集中供暖及寒冷地區的煤改地熱嘗試。東北大面積居民限電引起的集中供暖問題，當務之急，解決民生問題。針對集中民用建筑，建立集中地熱能源站(淺層+中深層)，集中管網分戶供應;農村宅基地比較分散的地方，建議單戶煤改地熱，一戶一機，1-2口井的地源熱泵。主機選型時地埋側出水溫度和溫差均能低于4度，水泵選型匹配，做大流量小溫差，末端出水溫度不要高于45度，末端盡量采用風機盤管或暖風機，保證供暖效果，但是要標準化設備、批量定制，便于控制成本，沒有經濟性和實用性的持續保證，強行推廣煤改地熱只會曇花一現。

第六，地熱能的規模化應用，必須具有較大的經濟性優勢，以下幾個方向可以探討：一是淺層地熱能中的江/海水源熱泵，在有條件的園區或城市，可以做百萬平米的集中能源站;二是中深層水熱型地熱能，在水量和水溫條件好的情況下，高溫資源可以發電，中溫資源一對井可以供應至少十萬平米供熱，若低溫尾水結合熱泵提升，進一步梯級利用，還能供應幾萬平米供暖;三是集中住宅或公寓或住宿類酒店等建筑冷熱負荷指標較小的建筑群，其裝機容量折合單位面積指標更低，無論結合何種地熱能技術集中應用，從投資成本和運行成本上，相比常規能源都有較好的經濟性優勢。

第七，民營企業需與國企央企多種模式合作，利于快速推動地熱能規模化應用。國企央企有資金和資源優勢，但地熱能推廣項目并不多，市場一直難以全面打開，問題在于其集中在源側能源銷售服務的慣性思路，難以滿足用戶多元化和差異化的用能需求，即最終需求側的節能服務響應沒有完全打通。而民營企業的優勢正好在于靈活的商業模式和技術優勢，如果能有效結合國企央企的資金和上游資源優勢，以最大化滿足不同用戶差異化能源需求和最大化降低用戶能耗為目的，共同努力全面打開地熱能萬億級投資市場將是指日可待。

(注：原文刊登于2021年10月刊《中國地熱》雜志，作者系湖北風神凈化空調設備工程有限公司武漢公司總經理、中國技術監督情報協會地熱產業工作委員會青年委員會委員)