劉偉：雙碳目標下地熱可再生能源發(fā)展和應用

編者按：2021年12月7-8日，以“雙碳目標下的智慧方案與行業(yè)機遇”為主題的第十七屆中國分布式能源國際論壇于西安召開(kāi)。本次會(huì )議由中國能源研究會(huì )分布式能源專(zhuān)業(yè)委員會(huì )、中國能源網(wǎng)主辦，陜西分布式能源股份有限公司聯(lián)合主辦。會(huì )上，來(lái)自華清安泰北京科技股份有限公司劉偉以視頻方式做了“雙碳目標下地熱可再生能源發(fā)展和應用”主旨演講。以下內容根據大會(huì )演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

首先感謝中國能源網(wǎng)克服重重困難，精心組織策劃本次分布式能源國際論壇，使我們有機會(huì )在線(xiàn)上交流分享，因疫情原因，不能到現場(chǎng)，深表歉意。我給大家分享交流的主題是《雙碳目標下地熱可再生能源發(fā)展和應用》，結合自己多年來(lái)供熱行業(yè)的經(jīng)歷，結合自己在當前時(shí)代背景下做的交流和分享，不當之處還請批評和指正。

匯報大概分幾部分。

一、碳中和的時(shí)代背景

二、我國當前供熱狀況

三、地熱發(fā)揮重要作用

四、地熱未來(lái)發(fā)展方向

五、華清安康綠色發(fā)展之路

當前碳中和的時(shí)代背景，2020年9月22日，習近平總書(shū)記莊嚴宣布我國雙碳目標，確保在2030年碳達峰，2060年碳中和，給我們能源行業(yè)帶來(lái)了重大發(fā)展空間，同時(shí)帶來(lái)了機遇和挑戰。當前歐盟正在推行碳稅，一切將和碳掛鉤，很多國家已經(jīng)實(shí)現了碳達峰，而我們還有很長(cháng)的路要走，未來(lái)碳中和不單單是環(huán)境問(wèn)題，更是經(jīng)濟問(wèn)題?？倳?shū)記制定了目標，各個(gè)國家正在推行路線(xiàn)圖的領(lǐng)域，制定碳達峰路線(xiàn)。重要的方向是調整未來(lái)能源結構，降低化石能源總量，實(shí)施可再生能源替代，構建以新型電力為主的電力系統，以新能源為主體的新型電力系統，在2050年非化石能源占到70%以上，煤炭占比10%以下，非化石占比到90%以上，非化石電力終端消費占55%以上。未來(lái)黑色是指傳統的煤炭將越來(lái)越少，將來(lái)以綠色電力為主的能源時(shí)代，環(huán)境會(huì )越來(lái)越好，這些年在煤改電、煤改氣背景下，環(huán)境也已經(jīng)得到了明顯提升。

將來(lái)可再生能源電力，風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能為主體的，地熱能、生物質(zhì)能、核能，可再生能源電力將成為主要能源，我國將發(fā)展成世界上最大容量的可再生能源發(fā)電，從郊區到城市到每一個(gè)家庭到微觀(guān)，各個(gè)環(huán)節都可以用可再生能源電力，同時(shí)我們要高效用電。

地熱主要在供熱領(lǐng)域來(lái)應用，所以我們也結合供熱行業(yè)的發(fā)展，整體供熱迅速發(fā)展，結構發(fā)生了變化，需求增長(cháng)，同時(shí)南方供暖也有很大的增加。2018年北方城鎮供暖137億平米，農村沒(méi)有包含進(jìn)來(lái)，城市集中住宅87.8億平米占到64%，比2013年增加30億平米。這些年供熱結構發(fā)生重大變化，燃煤占比占到70%以上，這些年燃氣余熱利用，燃煤占比降低16%，燃氣升高8%，熱電聯(lián)產(chǎn)增高7%，其他能源升高1%，可再生能源只有3%，熱電發(fā)展空間還是很大的。每年新增20億平米建筑面積，其中居民15億，公建5億，以前采暖集中在西北、華北和東北區域，隨著(zhù)發(fā)展人口眾多，經(jīng)濟條件比較發(fā)達，采暖需求越來(lái)越大，南方地區集中采暖比較少，黃色代表有部分集中采暖，未來(lái)潛力是巨大的。

這四個(gè)方面存在很大問(wèn)題，能耗高、污染高、噪音高、不安全，很多燃氣爐事故，設備老化，耗電量大，導致一些火災事故發(fā)生等等。不僅能耗高，而且存在巨大安全隱患，南方地區冬季拉閘限電和美國德州的斷電等等，都與冬季高能耗采暖有一定關(guān)系，因為美國電力很便宜，直接用電采暖。

地熱在采暖方面也是應用了很多年，主要從分類(lèi)特征、應用價(jià)值、政策引導、發(fā)展潛力方面做一些交流。地熱分為深層地熱、淺層地熱和地表水地熱幾種，深層地熱水熱型，洗澡用泉水幾千年了，可以直接采暖，地下裂隙里面供壓裂技術(shù)封閉套管來(lái)解決，這與地下條件更是密切相關(guān)，需要高溫干預巖體，如果溫度低，出來(lái)的熱水就很少，目前技術(shù)是每口井大概兩千米深，只能解決五千到一萬(wàn)平米的供熱面積，只解決了供熱，還是潛力有限的，未來(lái)技術(shù)發(fā)展可能會(huì )有提升。

淺層地熱，水下熱泵、土壤源熱泵目前發(fā)展比較成熟。土壤源熱泵不受限制，哪里都可以做，就是成本高與低的問(wèn)題。實(shí)際上熱泵它受地下水的限制開(kāi)采。像西安污水熱泵也應用了很多年在推廣，制訂了一些強制的政策，我們從2008年北京奧運村就開(kāi)始用污水熱泵，這些都是寶貴的地熱資源。它的效率高為什么高?因為它消耗了1度的電從地下提取3度以上的地熱，以往是用火電、煤電，未來(lái)這種綠電、風(fēng)電、核電、光電來(lái)驅動(dòng)熱泵，實(shí)現100%的可再生能源，清潔綠電加地熱能，實(shí)現零碳供，潛力是非常巨大的。

通過(guò)一些比較，從投資方面地熱能投資最高，但加上折舊之后，全生命周期來(lái)看地熱泵是最低的，燃氣是比較高的，電氣熱是最高的，它消耗電量太大，所以碳排放是比較高的。碳排放這塊地源熱泵碳排放是最小的，燃氣是碳排放最高的，燃氣熱是其次，工業(yè)建筑也是這樣。因為本身熱泵就是一機兩用三用，因為這樣它的整體經(jīng)濟性會(huì )更好，長(cháng)生命周期也就會(huì )更低，碳排放也就更低。

政策上剛才講了習近平總書(shū)記2020年9月提出了雙碳，在之前其實(shí)很多年都在推，從“十二五、十三五”都在推進(jìn)可再生能源發(fā)展規劃，北方冬季清潔取暖規劃都提到了應用這塊。因地制宜推廣地熱能、供氣能，發(fā)揮高品質(zhì)電能，在長(cháng)江流域推動(dòng)地熱能發(fā)展，同時(shí)在今年4月份國家能源局推進(jìn)了地熱能開(kāi)發(fā)應用的意見(jiàn)，到2025年比2020年增加50%以上，2030年比2025年再翻一番。

各地都推進(jìn)了政策，北京、上海、河北、西安都制定了自己的城市新能源利用政策，北京市計劃“十四五”期間每年先做1000萬(wàn)供應，目前采用30%的投資補貼，上海在運行補貼推進(jìn)，都是為了構建清潔、低碳、安全、環(huán)保的能源體系。發(fā)展潛力上這些年呈高速增長(cháng)，已經(jīng)躍居全球第一，二十年了基本上增加了十幾億平米。

其他的也增加了，從2000年之前的1000多萬(wàn)平米現在增加到將近5億平米，環(huán)保潛力也非常大。它的可開(kāi)采量折合為7億噸標煤，其他的折合18.6億噸標煤加一起將近25億。2019年我國標煤消耗量28.1億噸，建筑占到40%，可見(jiàn)如果地熱能應用50%就全部替代了建筑熱能，實(shí)現了地熱能產(chǎn)暖，但這個(gè)比例比較高，占到10%20%逐漸提高，潛力也比較大。

地熱能技術(shù)發(fā)展也經(jīng)歷了幾個(gè)階段，從起步階段2000年前，第一個(gè)十年是推廣階段，第二個(gè)十年是快速發(fā)展階段，現在是高質(zhì)量發(fā)展階段，從早期的小規模建筑到京津冀推廣，從早期的單一地源熱泵系統，到現在規模越來(lái)越大，從華北、華中到全國應用，規模是50萬(wàn)平米、100萬(wàn)平米都有，從多能互補、智慧能源，未來(lái)向零碳供能發(fā)展，這幾個(gè)方面都取得了長(cháng)足的發(fā)展和進(jìn)步，同時(shí)形成了一系列標準。2005年國家制訂了國家地源技術(shù)規范，從設計和生物方面加以規范，每幾年做一次修訂，不斷的完善，北京市各地也制訂了自己的標準，2005年制定了技術(shù)，從施工方面加以約束和指導。

2020年制定了運行技術(shù)規范和能效技術(shù)規范，從運行管理能效上做了規定和指導，目的是提高運行效果效率，提高能效比，切實(shí)實(shí)現價(jià)值。發(fā)展中也曝露了一些問(wèn)題，故障率高等等這是系統設備上的問(wèn)題，地下井有滲漏、地源變化等等功能不穩定，問(wèn)題曝露了很多，也有很多負面消息，電容不好用，河北省一刀切，導致了地熱井全部關(guān)停，這是快速發(fā)展做產(chǎn)能的問(wèn)題，因為它是系統工程，早期沒(méi)有多少人知道，沒(méi)有引起重視，導致出現了這些問(wèn)題。應該全面系統的觀(guān)察認識地源熱泵，這是全局觀(guān)念，全生命周期理論管理。為什么這么說(shuō)?因為它是多學(xué)科工程從地質(zhì)到勘察、通水、排水、電氣、自控、計算機等多元化多學(xué)科支持;多相關(guān)方，建筑、設計、總包、分包、運營(yíng)等等十多個(gè)相關(guān)部門(mén)和政府主管單位，同時(shí)也有系統性，再是全生命周期性，從可研、設計、施工到運維幾十年的時(shí)間，充分認識這些把系統歸納和整理分析，解決每個(gè)環(huán)節問(wèn)題才能良好的運營(yíng)。

全生命周期理論涉及到從前期可研、勘察設計、審批、安排、檢測采集、運行數據統計和分析進(jìn)行節能管理和評價(jià)或者提升，是個(gè)循環(huán)迭代過(guò)程，不是建完就完事了，這是個(gè)全生命周期的事情，我們也分析了一下全生命周期理論來(lái)測算一個(gè)項目，前期可研只占到總成本不到千分之一，設計占了百分之零點(diǎn)幾，這是成本，施工成本占到20%左右，運營(yíng)成本占到80%，但是可以看出來(lái)可研階段是非常大的，不能隨便就通過(guò)了，要認真分析找到適合自己的因地制宜的路線(xiàn)，這樣將來(lái)才能運行。設計階段潛力也比較大，因為要設計選型，因為它是主機效率方，要有主動(dòng)的匹配性、系統控制等等選擇。再是施工環(huán)節的降本能力只有5%，因為除了量化，市場(chǎng)價(jià)都是透明的，人工也是透明的，所以這個(gè)環(huán)節只有努力降低減少浪費，成本降了才可以。而且二十年運行過(guò)程中總成本80%，節能潛力非常大，運營(yíng)好與壞差別非常大，普通的運營(yíng)工、燒鍋爐工他沒(méi)有專(zhuān)業(yè)知識，我們專(zhuān)業(yè)的管理節能能節一半以上，所以這個(gè)潛力是非常大的，占全生命周期的40%。

因為地源熱泵不是簡(jiǎn)單的打井工程，系統越來(lái)越大，很多沒(méi)有場(chǎng)地還要放在基層下面來(lái)打裝，全過(guò)程細化管理要落實(shí)到每一個(gè)環(huán)節。最后還要做系數檢測，這是全流程、全過(guò)程，不容得一點(diǎn)點(diǎn)馬虎的事情，這一項目尤其是在南方地區，經(jīng)常下雨，施工期又經(jīng)常在雨季，下雨肯定不行，所以就為了減工期快速施工完快速使用，導致質(zhì)量不過(guò)關(guān)，一定要高度重視這個(gè)事情，抓加強工程控制，當然運營(yíng)過(guò)程中也很重要。

運營(yíng)過(guò)程中也加強環(huán)節控制，有專(zhuān)門(mén)的管理機構，專(zhuān)業(yè)公司專(zhuān)業(yè)團隊和工程師和專(zhuān)業(yè)操作人員制定體系，運行管理體系，相關(guān)管理手冊、協(xié)同管理制度、操作流程等不是高高掛起來(lái)了，是結合項目特點(diǎn)因地制宜的。日常中員工加強培訓，后期運行中要定期做評價(jià)，能耗高與低，進(jìn)行對比看有沒(méi)有改進(jìn)空間等等。過(guò)程中它的預期比較長(cháng)，過(guò)程中有新技術(shù)出現要在改革中及時(shí)提升效率，實(shí)行節能降耗保值增值，項目進(jìn)行了將近20年，其實(shí)過(guò)程中一直在提升和改進(jìn)，不是減完了就沒(méi)事了，和現在的手段相結合進(jìn)行信息化。技術(shù)創(chuàng )新促進(jìn)地熱發(fā)展，技術(shù)模式的創(chuàng )新包括單一地質(zhì)向多能耦合綜合能源發(fā)展，與熱泵相結合，實(shí)現零碳。不但和單一的地熱能或者污水源熱泵，常規的燃氣、鍋爐相結合，熱網(wǎng)與電儲能、太陽(yáng)能、光伏、風(fēng)電都可以結合進(jìn)來(lái)，還有空氣能，結合自己的資源因地制宜的利用，進(jìn)而挖掘特色中能源安全和高效，經(jīng)營(yíng)模式從以往專(zhuān)業(yè)分包向EPC總承包，整體設計施工前或一體化，同時(shí)與運營(yíng)相結合實(shí)行EPCO業(yè)務(wù)，要與資本相結合，目前國企、央企平臺公司進(jìn)來(lái)，主要是在F端，或者是投融資平臺，我們下面專(zhuān)業(yè)化服務(wù)公司還要做好運營(yíng)和設計施工，這樣整體來(lái)實(shí)施，就能實(shí)現安全和低碳。

創(chuàng )新促進(jìn)地熱能發(fā)展，利用多元化主體的經(jīng)營(yíng)模式，這在能源領(lǐng)域是非常容易實(shí)施的，因為是穩定的在使用，冬天四個(gè)月，夏天四個(gè)月五個(gè)月，采用空調、熱水一體化，專(zhuān)業(yè)的讓服務(wù)公司這些規劃設計，能夠管理，單一的建設方、園區運營(yíng)商、建設方?jīng)]有這么多專(zhuān)業(yè)人員，開(kāi)發(fā)商也是沒(méi)有這么多專(zhuān)業(yè)人員，只是會(huì )蓋樓，在里面配齊這些專(zhuān)業(yè)人員有學(xué)習過(guò)程，所以就不如委托專(zhuān)業(yè)公司來(lái)做這些事情，這是未來(lái)的發(fā)展方向，我們也一直在走這條路線(xiàn)。

與分布式相結合，傳統熱電廠(chǎng)是搞大集中來(lái)進(jìn)行采暖，但能耗特別高，整體下來(lái)在0.3以上，輸送成本太高。未來(lái)向綠色綜合能源發(fā)展方向，園區、學(xué)校、住宅、醫院等等分布式建立能源站自行解決，不足的地方可以熱網(wǎng)相結合，有熱網(wǎng)的熱網(wǎng)結合，沒(méi)有熱網(wǎng)的自己建，這樣就解決小型化、區域化及時(shí)投產(chǎn)，而且能耗也比較低。目前我們在北京河北市的熱力公司都在這樣推進(jìn)，這是區域能源和分布式相結合，提供綜合能源服務(wù)，區域能源以電網(wǎng)預熱為主，增加新能源供熱和發(fā)電。在用戶(hù)端使用空氣能、儲能等共同相結合。

再是柔性熱網(wǎng)多源協(xié)同，網(wǎng)是柔性的，就像電網(wǎng)一樣四通八達，可以上升可以下達，新能源可以發(fā)電，供熱也是，用戶(hù)端的富余供熱可以供到大網(wǎng)里，多元協(xié)同這是多種能源形式整合到一起，這樣清潔高效穩定低碳。

順便介紹一下我們公司，華清安泰是以熱泵技術(shù)為基礎，通過(guò)地熱能、潛層地溫能、地表水、污廢水、空氣能等結合這些地熱能利用空氣能，通過(guò)儲能技術(shù)型結合，構建整體技術(shù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+能源網(wǎng)平臺，提供供冷供熱和生物用水服務(wù)，值得投資、運營(yíng)、建設、托管一體化服務(wù)。目前公司主要是下設分公司和子公司，以北京為主覆蓋京津冀西部和西南地區，四川、南昌、上海等地區來(lái)推進(jìn)。公司這些年做熱泵20年，配合政府參與了編輯國家標準和北京市地源熱泵的相關(guān)標準，同時(shí)每年配合發(fā)改委做北京市地源熱泵的培訓以及評估評價(jià)工作，像我們園區項目是北京市地熱實(shí)訓基地，很多朋友應該到那都去過(guò)。提升管理水平，提高管理效力，開(kāi)發(fā)了物聯(lián)網(wǎng)+智慧能源管理平臺，平臺包括北京市、河北省的節能低碳目錄，包含能耗管理、系統能耗采集分析，自動(dòng)化運營(yíng)、遠程監控，不斷可以看還可以調動(dòng)和控制，這個(gè)系統不像以前的比較簡(jiǎn)單，人工功能系統、儲能系統，它的策略是非常復雜的，只會(huì )認為是線(xiàn)上線(xiàn)下相結合，后勤管理實(shí)現系統化和全生命周期維修報表都在里面實(shí)時(shí)調度，我的一系列全環(huán)節節能降耗提高效率，這是公司的能源管控中心首頁(yè)面，全國的區域圖和維修保修，以及系統對比分析，都在其中，實(shí)現縱向橫向都能對比。同時(shí)熱泵能效檢測系統每5分鐘一個(gè)數據實(shí)施統計系統能效也可以降到1分鐘，輸出多少能消耗多少電，當日當月都可以整體評價(jià)。

同時(shí)，我們作為系統集成單位服務(wù)商，也開(kāi)發(fā)了自己的產(chǎn)品和能源管理平臺，成熟產(chǎn)品沒(méi)有再開(kāi)發(fā)繼續在做定制。像儲能也是我們關(guān)鍵產(chǎn)品，像我們從十幾年前做的項目一直到現在，只要有前沿實(shí)施，熱泵和儲能相結合提高主機效率降低費用，目前已經(jīng)推行了三年多，主機到每個(gè)模塊軟件都能內置它的信息碼，可掃碼報修，從設計、安裝運營(yíng)全過(guò)程來(lái)試用，我們的能源管理平臺也不但是自己在用，而且推廣到各個(gè)領(lǐng)域，智慧校園、智慧供熱、智慧工廠(chǎng)。

剛才講到創(chuàng )新模式投資建設一體化項目，目前投資了三個(gè)項目，都在建設當中。我們積極參與冬奧建設，有幸參與了兩項，一項是奧運村在延慶，準備做到100%的儲能，還有停車(chē)場(chǎng)也在旁邊，兩個(gè)是互相聯(lián)動(dòng)的，大巴車(chē)停到這可以擺渡到這，游客車(chē)不能開(kāi)上去，建設過(guò)程在原來(lái)的小山頭上建設奧運村，這邊是基房。我們積極參與副中心建設，這邊是行政辦公區60萬(wàn)平米，辦公、醫院、住宅等提供空調熱水和儲能以及調峰。我們的EPCO模式在用友產(chǎn)業(yè)園運行了16年，我到北京市火電能源局建設部的示范項目也經(jīng)常有人來(lái)參觀(guān)學(xué)習，已經(jīng)非常穩定，因為用友這個(gè)項目非常有代表性，所以我們企業(yè)2005年就決定做50萬(wàn)平米的園區，后來(lái)它的南方園區、山東園區都在推應用低熱能，因為這就是代表著(zhù)行業(yè)、企業(yè)對項目的認可。民營(yíng)企業(yè)它不搞結項工程，不搞花架子，住宅領(lǐng)域里面也是，解決熱網(wǎng)不到位的情況下，我們利用地熱能與它相結合，因為我們的項目規模比較大，所以小型這塊我們不讓擺，幸好有地熱能和能源塔能解決這個(gè)問(wèn)題。

我們還在一些農業(yè)領(lǐng)域應用，搞設施農業(yè)，原來(lái)是燃油，取消之后因為燃氣成本太高，就改成了地能熱泵系統，改完以后效果還是非常好的，目前都已經(jīng)投產(chǎn)運營(yíng)了，大家有機會(huì )可以去參觀(guān)一下。

我的匯報就到此結束，感謝大家聆聽(tīng)，希望大家有機會(huì )一起合作，共同推進(jìn)新技術(shù)發(fā)展。