“双碳”目标下，浅层地热能如何发展？

文/胡平放

        浅层地热能是指从地表至地下200m深度范围内，储存于水体、土体、岩石中的温度低于25℃，采用热泵技术可提取用于建筑物供热或制冷等的地热能。地热能包括浅层与中深层地热，浅层地热的蕴藏量虽不如中深层地热能，但分布广泛，几乎所有的陆地以下都有可利用的浅层地热能，且目前开采利用技术基本成熟。浅层地热能的突出优点是，可采用地源热泵技术利用其供冷供暖，效率比传统方式高20-40%, 且利用了大量可再生能源，减少化石能源使用，显著减少二氧化碳排放，因此浅层地热能的开发利用对大力推动碳达峰碳中和有非常重要的意义。

        浅层地热能利用技术在我国已发展20余年，为我国的节能减排事业做出了巨大贡献。截止2019年我国浅层地热能利用面积已达8.4亿平方米，装机容量与应用面积均居世界第一。每年减少约4000万吨二氧化碳排放。我国浅层地热利用发展的特点包括：（1）发展快。浅层地热能利用市场发展空间大，初期发展速度很快，近年进入平稳发展期。（2）应用面积大，大型建筑多。一个项目从几万平米发展到几十万，甚至上百万平米。（3）各地域利用发展程度不同，覆盖面广，各种建筑类型都有应用。（4）系统类型多样。据统计，我国地埋管地源热泵、地下水源热泵、地表水源热泵使用比例分别为45.４％、24.9％、29.７％。

        浅层地热能利用二十余年来对优化我国能源结构、降低能源消耗、提高能源利用效率和减少碳排放起到了重要作用。

        我国从上世纪80年代开始，经历了地源热泵发展起步期（20世纪80年代～21世纪初）、地源热泵发展推广期（21世纪初～2013年）和地源热泵发展稳定期（2014年～）。但目前存在一些不容忽视的问题。主要问题有：缺乏切实可行的施工监理操作等规范和严格的质量监管措施，运行策略较缺乏，部分项目设计施工运行水平不高，系统运行效率的监测与监管普遍缺失，导致这部分地源热泵系统潜在的节能优势未能充分发挥或运行失败。各地初期优惠政策逐步取消。这些问题与因素影响了地源热泵的市场表现，也使得部分用户对地源热泵技术产生怀疑，影响了浅层地热能技术的进一步发展。

总体上，地源热泵是一项非常好的节能环保技术，但目前其潜力还没有得到应有的发挥。美国在商业建筑空调设备中，地源热泵占比超过20%，新建建筑中超过35%。而我国每年新建建筑面积约20亿平方米，使用地源热泵的不到5%，在新建公共建筑中占比也小于10%，与美国等国家相比有较大差距。在碳达峰碳中和背景下，我国的浅层地热能利用面临新的机遇，如何进一步发展，笔者提出以下思考：

1、客观认识地源热泵的技术优势与特点，严格区分地源热泵自身不足与由于不科学应用导致的效果不理想问题，不因为部分项目因人为原因导致的失败或效果不理想而对地源热泵技术产生怀疑，坚定对地源热泵节能环保优势和在碳达峰碳中和中的重要作用的认识。加强对社会大众的宣传，让部分用户解除疑虑。

2、加强技术与监管措施到位，继续积极推广浅层地热能的利用与地源热泵技术。要重视各项技术应用的科学合理性，严格监管，做好从勘察、设计、施工到运行的各个环节，保证达到地源热泵应有的节能效果。尽量避免由于施工与运行质量等原因导致的系统效果不达标问题。要注意运行监测，保证监测系统正常工作，使获得的系统能效、地温、地下水温度等数据得到及时分析反馈，及时发现现有系统是否节能。浅层地热能技术已有较多研究成果，要尤其注意科技成果的转化应用，加强产学研用协作，企业应与高校科研院所密切交流合作，从具体产品与工程实际出发提出问题，以解决问题为导向，共同开展研发工作。

3、认识多能互补的重要性。地源热泵不是一种完美技术，既有节能环保的突出优势，也有初投资较高、施工要求高等不足。特别是其适应性问题要注意，不是所有场合都适用地源热泵技术。多能互补技术可利用各种能源优势，优势互补，是一种值得提倡的科学用能方式，太阳能技术、蓄能技术、风能技术、传统冷水机组、燃气锅炉等能源利用形式与地源热泵结合可适应不同建筑负荷特点和需求，包括地源热泵中的不同形式的复合也值得考虑，使浅层地热能发挥更好作用。当然其科学组合设计与运行策略非常关键，需要精细考虑。目前污水源热泵技术应用相对偏少，有较大的发展空间。

4、目前地源热泵应用面积在建筑中的比例仍然较低，潜力较大。要科学合理制定地源热泵的发展规划，相关管理部门与行业既要积极倡导，又不应盲目提出过快的目标。管理部门的主要职责应放在加强质量监管、节能监察力度方面。通过相关政策不断鼓励引导浅层地热能产业的发展。

注：原文刊登于2021年7月《中国地热》杂志