地热开发利用在节能提效中大有可为

  [中国石化新闻网2022-05-07]近期《“十四五”现代能源体系规划》出台，提出到“十四五”末实现节能降耗成效显著，单位GDP能耗5年累计下降13.5%的目标。我国是能源消费大国，保障能源安全除了做好供给侧改革、提高国内能源供应能力、拓展和巩固海外供应渠道，持续提升能源利用效率和做好节能也非常重要。
  建筑行业是我国能源消费的三大领域之一，能源消耗几乎占国家能源消费的50%，仅建成后运行阶段的能耗也占全国能耗的20%，建筑运行产生的碳排放占总碳排放比例也与此相当。建筑在使用过程中消耗的能源主要包括采暖、通风、空调、照明、炊事、家用电器和热水供应等。其中，采暖、通风、空调和热水供应需求非常接近环境温度，低碳能源即可满足，但目前建筑能耗多是以煤炭为主的高碳能源。若能促进可再生能源在建筑，特别是新增建筑中的应用，将有助于碳达峰的实现。
  关于地热供暖，其实我国已有大量实践和商业运作项目。其中最有代表性的项目就是中国石化在河北雄县创建的地热供暖“雄县模式”，之后中国石化将此模式向北方地区积极推广，在具有中深层地热资源的地区创建了更多供暖“无烟城”，在满足民生需求的同时实现了节能减排。如今，中深层地热供暖的“雄县模式”正向以“地热+”“深层浅层结合”等为主要内涵的“雄安模式”升级迈进。
  中深层地热开发利用受资源分布和条件限制，资源分布导向特征鲜明；浅层地热开发利用基本上可“就地取材”，发展空间更大。我国20世纪80年代开始推广地源热泵，经过几十年的积累取得重要进展。目前代表浅层地热开发利用的土壤源热泵、地表水热泵、污水源热泵等技术已在全国31个省份普遍应用和实施，且有一系列地源热泵项目正在运行。
  根据中国建筑业协会地源热泵工作委员会的工程信息统计数据，我国土壤源热泵、地下水源热泵、地表水源热泵、污水源热泵等4种系统的使用占比大致为32%、42%、14%、12%。从建筑结构看，依托地源热泵供暖（制冷）的建筑既有公共建筑，又有普通住宅，供暖（制冷）面积从几十万平方米到几百平方米都有，地源热泵在各个类型的建筑中都表现出良好适用性。
  地热可在满足未来建筑能源需求增量中发挥重要作用。比如过去几十年，秦岭淮河以南地区不在冬季集中供暖之列，但民众冬季供暖需求是存在的，为解决供暖问题，除了少数城市有集中供热项目，民众普遍采用空调、电热膜、壁挂炉等方式取暖，但这些供暖方式的供热效果和能源利用效率较低。随着地区经济发展水平的提升及近年极端天气事件的冲击，冬季供暖呼声日益高涨。这些地区的集中供暖不同于北方城市的集中供暖，其是以小区、建筑群为单元的集中供暖，具有分布式集中特点。实施集中供暖必然导致能源需求的增加，若依靠煤炭和天然气、采用燃气燃煤锅炉方式供暖满足能源需求增量，一来会增加能源供应压力，二来也不利于减排和环境治理。在此形势下，在条件具备的建筑推广地热供暖（制冷）就成为重要选择之一。
  开发利用地热资源是世界各国应对能源供应波动冲击的重要手段。20世纪50年代，欧洲掀起研究和推广地源热泵的第一次高潮，只是当时能源价格较低，地源热泵系统的经济性并不突出，因而未得到大面积推广。但1973年第一次石油危机后，美国、日本的地源热泵市场已经发展起来，欧洲却还在停滞。美国和日本已在运用各自的知识和经验在国际上促进地源热泵销售，欧洲当时的重点聚焦是致力于用太阳能的研究来解决能源问题。直到第二次石油危机后，欧洲才意识到地源热泵系统的重要性，于是加快发展土壤、地下水等为热源的地源热泵机组。
  目前欧美的地源热泵系统可应用到有冷热需求的所有建筑，虽然不同地区有不同的气候条件，但这些地区的建筑都可从地源热泵系统中得到能量，技术已日渐成熟。地源热泵系统在北美目前主要用于冷热联供，在欧洲主要用于供热。从其发展轨迹及经济敏感性来看，对该系统影响最大的是化石能源价格。换言之，地热开发利用，以及地源热泵的广泛使用，是建立在国际油价不断攀升的基础上。油气价格飞涨使得很多以燃油和燃气为主要供暖能源的北欧国家逐步倾向于采用地源热泵系统。
  睿咨得公司近期调研报告显示，2021年欧洲“气荒”波及全球后，地热研发和项目投资计划明显“热”起来，有关地热钻井的投资，以及地热发电的各项计划，也在加快部署和落实。美国和欧盟目前都在加快推进已制订的地热发展计划。
  实现“地热+”“深层浅层结合”是地热开发利用的发展方向。我国地热开发利用有利于丰富地热产业的发展内涵，为各类建筑提供清洁高效的能源消费，满足民生需要，增强能源自给能力，从而助力现代能源体系的建设。从经济社会发展趋势看，当前及今后一个时期，我国城市化建设还有一定的增长空间，乡村振兴正步入稳定实施阶段，这些因素都将在一定程度上带动城乡建筑布局优化及面积增长。在此形势下，新增建筑在条件具备的情况下多关注地热的应用、重视热泵系统配套将产生积极的社会经济效益。