湖北風(fēng)神胡志高：從政策和市場(chǎng)思考地熱行業(yè)的理性發(fā)展

從政策和市場(chǎng)思考地熱行業(yè)的理性發(fā)展

胡志高

湖北風(fēng)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(fā)展

習總書(shū)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(shí)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(xié)定》)，即“到2035年，通過(guò)向可再生能源過(guò)渡實(shí)現無(wú)碳發(fā)電;到2050年實(shí)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(jīng)濟到2050年前實(shí)現碳中和。

碳中和意味著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟活動(dòng)的二氧化碳排放和二氧化碳吸收總和為零，相比美國經(jīng)濟已經(jīng)比較發(fā)達，我國經(jīng)濟還需要快速發(fā)展，在2035年要實(shí)現社會(huì )主義現代化，以及在2050年中華民族偉大復興的經(jīng)濟增長(cháng)目標下，能源需求的增長(cháng)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(lái)，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(dòng)力煤價(jià)格均大幅上漲，帶來(lái)一些火電、鋼鐵、化工等企業(yè)開(kāi)始減產(chǎn)或停工，引發(fā)一系列經(jīng)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(fā)展光伏、風(fēng)力、水電、地熱等低碳能源、可再生能源。

“十四五”是碳達峰的關(guān)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(zhù)力提高利用效能，實(shí)施可再生能源替代行動(dòng)，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(zhuān)門(mén)把地熱能應用提上了快車(chē)道：其官網(wǎng)于今年9月10日發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)地熱能開(kāi)發(fā)利用的若干意見(jiàn)》，到2025年，各地基本建立起完善規范的地熱能開(kāi)發(fā)利用管理流程，全國地熱能開(kāi)發(fā)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(fā)電示范項目，全國地熱能發(fā)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(fā)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(guān)政策方面，地熱能應用將迎來(lái)巨大的發(fā)展。

2、 地熱行業(yè)市場(chǎng)發(fā)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(fā)電。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，中低溫地熱資源也可以逐步被用于發(fā)電。

我國地熱能行業(yè)的發(fā)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(fā)展歷程回顧一下我國地熱行業(yè)的現狀。

我國從20世紀90年代開(kāi)始地源熱泵的理論研究，經(jīng)歷了地源熱泵發(fā)展起步期(1997～2005)2005年底出了第一版《地源熱泵系統工程技術(shù)規范》，全國地源熱泵應用面積從10萬(wàn)平方米發(fā)展到約800萬(wàn)平方米;

地源熱泵發(fā)展推廣期(2006～2010年)，2009年出版第二版修訂版國標，同時(shí)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(wàn)平方米。

地源熱泵發(fā)展鼎盛期(2011～2015年)，國家十二五節能專(zhuān)項規劃進(jìn)一步要求推廣地源熱泵，同時(shí)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?；瘧玫牟椒?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(fā)展理性期(2016年～2020年)，國家發(fā)改委、國家能源局及國土資源部聯(lián)合發(fā)布了《地熱能開(kāi)發(fā)利用“十三五”規劃》，這是我國首個(gè)地熱能產(chǎn)業(yè)規劃，這將從政策層面上有力地促進(jìn)我國地熱能的快速發(fā)展。但是國家和地方補貼措施隨著(zhù)財政資金的計劃管控逐步用完，有的甚至取消了。同時(shí)國家“十三五”節能專(zhuān)項規劃開(kāi)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(guò)程中，對建筑全壽命周期整體的“四節一環(huán)保”標準(節地、節材、節水、節能及室內品質(zhì))，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(mǎn)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(lái)看，到2020年新增約7億淺層地熱能應用面積，實(shí)際約新增了4億多，勉強完成規劃指標的60%?？梢哉f(shuō)淺層地熱能的應用進(jìn)入了理性發(fā)展期。

淺層地熱能經(jīng)過(guò)了十年的高速發(fā)展，確實(shí)出現了一些工程實(shí)際的應用問(wèn)題和技術(shù)問(wèn)題，很多權威專(zhuān)家都在行業(yè)會(huì )議上公開(kāi)提到地源熱泵行業(yè)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(shí)測能效比超過(guò)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(méi)有達到節能效果，需要局部改造，進(jìn)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(lái)，完全沒(méi)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(kāi)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(shí)相繼出臺相關(guān)技術(shù)規范，對市場(chǎng)進(jìn)行規范化監管。如國家標準的進(jìn)一步修編，各省市相繼出臺的地方標準、行業(yè)標準：《湖北省地源熱泵系統工程技術(shù)規程》、《江蘇省地源熱泵系統技術(shù)規程》、《湖南省地表水地源熱泵系統工程技術(shù)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(shù)規程》、《淺層地熱能利用監測技術(shù)規程》等等。

從地源熱泵上述發(fā)展歷程來(lái)看，地熱行業(yè)的健康和快速發(fā)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(yè)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(diǎn)思考

地熱行業(yè)一方面在前所未有的發(fā)展機遇需要快速發(fā)展，另一方面在目前面臨的很多技術(shù)、政策、監管等問(wèn)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(fā)展機遇轉化為動(dòng)力，加快推動(dòng)地熱快速發(fā)展，又要面對發(fā)展過(guò)程中的現實(shí)問(wèn)題，承擔壓力，勇于探索，快速解決問(wèn)題，建立市場(chǎng)信心?，F提出以下幾點(diǎn)思考，純粹個(gè)人觀(guān)點(diǎn)，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(wèn)題，是否可以通過(guò)各省市成立專(zhuān)班，建立示范試點(diǎn)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(wèn)題分類(lèi)，比如：缺乏切實(shí)可行的施工監理操作等規范和嚴格的質(zhì)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(shí)際問(wèn)題分析討論，如地下水取水工藝或回灌問(wèn)題導致局部沉降，地埋管堵塞、破損導致?lián)Q熱效果降低，機房系統缺乏專(zhuān)業(yè)化運營(yíng)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(chǎng)表現，也使得部分用戶(hù)對地源熱泵技術(shù)產(chǎn)生懷疑，影響了淺層地熱能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，必須逐個(gè)解決，才能逐步建立行業(yè)信心。

第二，地熱行業(yè)協(xié)會(huì )除了組織必要的技術(shù)交流論壇外，是否可以嘗試承擔行業(yè)監管作用，在高?？蒲姓n題、設計院施工圖紙、施工企業(yè)項目施工過(guò)程、設備材料廠(chǎng)家生產(chǎn)制造等之間建立互動(dòng)交流，相互抽查監管，提高科研、設計、生產(chǎn)、施工等各個(gè)環(huán)節的質(zhì)量把控，并在相關(guān)單位之間建立獎勵與問(wèn)責體系。

第三，如何進(jìn)一步深耕地熱領(lǐng)域，沉淀創(chuàng )新成果，有效轉化為社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。很多企業(yè)專(zhuān)利大部分為應付高新企業(yè)的三年評審，沒(méi)有實(shí)際成果轉化產(chǎn)生效益;高校及設計院大部分專(zhuān)利僅僅用于理論研究、職稱(chēng)評審、課題申請或科研報獎等。需要把高校研發(fā)成果、市場(chǎng)實(shí)際需求、企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢和科研設計單位有效結合并聯(lián)動(dòng)起來(lái)，既滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，又能發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢，形成合力，真正沉淀技術(shù)成果，避免大家各自為政，流于形式。

第四，真正實(shí)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(fā)展相對緩慢，主要是鉆探成本過(guò)高，水熱型受地質(zhì)條件影響較大，還有回灌問(wèn)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(méi)有推廣優(yōu)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(wèn)題，長(cháng)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(fā)展，利用好200米——2000米的地下?lián)Q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(shí)要降低成本，進(jìn)一步提高性?xún)r(jià)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(chǎng)的中水，但輸配管網(wǎng)會(huì )較長(cháng)。

第五，關(guān)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(wèn)題，當務(wù)之急，解決民生問(wèn)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(wǎng)分戶(hù)供應;農村宅基地比較分散的地方，建議單戶(hù)煤改地熱，一戶(hù)一機，1-2口井的地源熱泵。主機選型時(shí)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(fēng)機盤(pán)管或暖風(fēng)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(méi)有經(jīng)濟性和實(shí)用性的持續保證，強行推廣煤改地熱只會(huì )曇花一現。

第六，地熱能的規?；瘧?，必須具有較大的經(jīng)濟性?xún)?yōu)勢，以下幾個(gè)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(wàn)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(fā)電，中溫資源一對井可以供應至少十萬(wàn)平米供熱，若低溫尾水結合熱泵提升，進(jìn)一步梯級利用，還能供應幾萬(wàn)平米供暖;三是集中住宅或公寓或住宿類(lèi)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(wú)論結合何種地熱能技術(shù)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(jīng)濟性?xún)?yōu)勢。

第七，民營(yíng)企業(yè)需與國企央企多種模式合作，利于快速推動(dòng)地熱能規?；瘧?。國企央企有資金和資源優(yōu)勢，但地熱能推廣項目并不多，市場(chǎng)一直難以全面打開(kāi)，問(wèn)題在于其集中在源側能源銷(xiāo)售服務(wù)的慣性思路，難以滿(mǎn)足用戶(hù)多元化和差異化的用能需求，即最終需求側的節能服務(wù)響應沒(méi)有完全打通。而民營(yíng)企業(yè)的優(yōu)勢正好在于靈活的商業(yè)模式和技術(shù)優(yōu)勢，如果能有效結合國企央企的資金和上游資源優(yōu)勢，以最大化滿(mǎn)足不同用戶(hù)差異化能源需求和最大化降低用戶(hù)能耗為目的，共同努力全面打開(kāi)地熱能萬(wàn)億級投資市場(chǎng)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(fēng)神凈化空調設備工程有限公司武漢公司總經(jīng)理、中國技術(shù)監督情報協(xié)會(huì )地熱產(chǎn)業(yè)工作委員會(huì )青年委員會(huì )委員)