從政策和市場思考地?zé)嵝袠I(yè)的理性發(fā)展

胡志高

湖北風(fēng)神凈化空調(diào)設(shè)備工程有限公司

1、當(dāng)前能源形勢下的地?zé)岚l(fā)展

習(xí)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(xiàn)碳中和。

美國總統(tǒng)拜登2021年1月正式上任第一天，就簽署文件重新恢復(fù)其“3550承諾”(之前特朗普退出了《巴黎協(xié)定》)，即“到2035年，通過向可再生能源過渡實現(xiàn)無碳發(fā)電;到2050年實現(xiàn)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年前實現(xiàn)碳中和。

碳中和意味著社會經(jīng)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(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年要實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化，以及在2050年中華民族偉大復(fù)興的經(jīng)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(zhàn)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(yè)開始減產(chǎn)或停工，引發(fā)一系列經(jīng)濟混亂。因此我國的能源轉(zhuǎn)型也迫在眉睫，在確保能源安全穩(wěn)定供應(yīng)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?zé)岬鹊吞寄茉础⒖稍偕茉础?/p>

“十四五”是碳達峰的關(guān)鍵期、窗口期，國家“十四五”能源規(guī)劃也明確了要構(gòu)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(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。

在全球能源轉(zhuǎn)型、國家雙碳目標和國家“十四五”規(guī)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?zé)崮軕?yīng)用提上了快車道：其官網(wǎng)于今年9月10日發(fā)布了《關(guān)于促進地?zé)崮荛_發(fā)利用的若干意見》，到2025年，各地基本建立起完善規(guī)范的地?zé)崮荛_發(fā)利用管理流程，全國地?zé)崮荛_發(fā)利用信息統(tǒng)計和監(jiān)測體系基本完善，地?zé)崮芄┡?制冷)面積比2020年增加50%，在資源條件好的地區(qū)建設(shè)一批地?zé)崮馨l(fā)電示范項目，全國地?zé)崮馨l(fā)電裝機容量比2020年翻一番;到2035年，地?zé)崮芄┡?制冷)面積及地?zé)崮馨l(fā)電裝機容量力爭比2025年翻一番。因此從能源轉(zhuǎn)型大方向和國家相關(guān)政策方面，地?zé)崮軕?yīng)用將迎來巨大的發(fā)展。

2、 地?zé)嵝袠I(yè)市場發(fā)展歷程和現(xiàn)狀

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

我國地?zé)崮苄袠I(yè)的發(fā)展只有20多年，主要應(yīng)用占比約70%是在淺層地?zé)崮芗吹卦礋岜?，下面從地源熱泵的發(fā)展歷程回顧一下我國地?zé)嵝袠I(yè)的現(xiàn)狀。

我國從20世紀90年代開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(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》，全國地源熱泵應(yīng)用面積從10萬平方米發(fā)展到約800萬平方米;

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(nèi)陸續(xù)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(yīng)用面積約達到9000萬平方米。

地源熱泵發(fā)展鼎盛期(2011～2015年)，國家十二五節(jié)能專項規(guī)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(xiàn)出一大批城市級推廣項目和示范縣、區(qū)、鎮(zhèn)等大型項目，加快了地源熱泵規(guī)?；瘧?yīng)用的步伐;截止2015年底我國淺層地?zé)崮芾妹娣e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?zé)崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》，這是我國首個地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)規(guī)劃，這將從政策層面上有力地促進我國地?zé)崮艿目焖侔l(fā)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(jié)能專項規(guī)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(jié)一環(huán)保”標準(節(jié)地、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)能及室內(nèi)品質(zhì))，一定程度上控制了可再生能源在綠色建筑中的應(yīng)用比例，根據(jù)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?zé)崮芄┡评涿娣e累計達到13.9億平方米。其中，水熱型地?zé)崮芄┡?.8億平方米，淺層地?zé)崮芄┡评?.1億平方米。但從“十三五”規(guī)劃指標來看，到2020年新增約7億淺層地?zé)崮軕?yīng)用面積，實際約新增了4億多，勉強完成規(guī)劃指標的60%?？梢哉f淺層地?zé)崮艿膽?yīng)用進入了理性發(fā)展期。

淺層地?zé)崮芙?jīng)過了十年的高速發(fā)展，確實出現(xiàn)了一些工程實際的應(yīng)用問題和技術(shù)問題，很多權(quán)威專家都在行業(yè)會議上公開提到地源熱泵行業(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(shè)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(jié)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(shè)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(diào)研全國范圍內(nèi)的地?zé)豳Y源，并鼓勵因地制宜的推廣應(yīng)用，同時相繼出臺相關(guān)技術(shù)規(guī)范，對市場進行規(guī)范化監(jiān)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(yè)標準：《湖北省地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》、《江蘇省地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》、《湖南省地表水地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)導(dǎo)則》、《地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范(河北)》、《地源熱泵系統(tǒng)運行技術(shù)規(guī)程》、《淺層地?zé)崮芾帽O(jiān)測技術(shù)規(guī)程》等等。

從地源熱泵上述發(fā)展歷程來看，地?zé)嵝袠I(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(guī)范化監(jiān)管，重拾信心，兩者缺一不可。

3 、青年地?zé)崛说膸c思考

地?zé)嵝袠I(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(jiān)管等問題尚需解決，作為青年地?zé)崛耍罡胸?zé)任重大。我們既要抓住發(fā)展機遇轉(zhuǎn)化為動力，加快推動地?zé)峥焖侔l(fā)展，又要面對發(fā)展過程中的現(xiàn)實問題，承擔(dān)壓力，勇于探索，快速解決問題，建立市場信心?，F(xiàn)提出以下幾點思考，純粹個人觀點，僅供青年地?zé)崛颂接憽?/p>

第一，針對既有地源熱泵項目的“三分之一”現(xiàn)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?zé)?數(shù)據(jù)監(jiān)測的節(jié)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(jiān)理操作等規(guī)范和嚴格的質(zhì)量監(jiān)管措施，運行策略較缺乏，部分項目設(shè)計施工運行水平不高，系統(tǒng)運行效率的監(jiān)測與監(jiān)管普遍缺失等。再根據(jù)實際問題分析討論，如地下水取水工藝或回灌問題導(dǎo)致局部沉降，地埋管堵塞、破損導(dǎo)致?lián)Q熱效果降低，機房系統(tǒng)缺乏專業(yè)化運營導(dǎo)致能效降低，源側(cè)和負荷側(cè)系統(tǒng)設(shè)計或運行不匹配導(dǎo)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(xiàn)，也使得部分用戶對地源熱泵技術(shù)產(chǎn)生懷疑，影響了淺層地?zé)崮芗夹g(shù)的進一步發(fā)展，必須逐個解決，才能逐步建立行業(yè)信心。

第二，地?zé)嵝袠I(yè)協(xié)會除了組織必要的技術(shù)交流論壇外，是否可以嘗試承擔(dān)行業(yè)監(jiān)管作用，在高校科研課題、設(shè)計院施工圖紙、施工企業(yè)項目施工過程、設(shè)備材料廠家生產(chǎn)制造等之間建立互動交流，相互抽查監(jiān)管，提高科研、設(shè)計、生產(chǎn)、施工等各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量把控，并在相關(guān)單位之間建立獎勵與問責(zé)體系。

第三，如何進一步深耕地?zé)犷I(lǐng)域，沉淀創(chuàng)新成果，有效轉(zhuǎn)化為社會效益和經(jīng)濟效益。很多企業(yè)專利大部分為應(yīng)付高新企業(yè)的三年評審，沒有實際成果轉(zhuǎn)化產(chǎn)生效益;高校及設(shè)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(fā)成果、市場實際需求、企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢和科研設(shè)計單位有效結(jié)合并聯(lián)動起來，既滿足市場需求，又能發(fā)揮各自優(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，真正實現(xiàn)地?zé)崮艿奶菁壚茫瑴囟葘?，深淺結(jié)合。目前淺層地?zé)崮軕?yīng)用占比較高，中深層地?zé)岚l(fā)展相對緩慢，主要是鉆探成本過高，水熱型受地質(zhì)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(yōu)勢;“取熱不取水”的單井回灌換熱系統(tǒng)，要真正解決“熱短路”的問題，長期穩(wěn)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(jié)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?zé)崮芤惨虻刂埔耍荒苊つ客茝V，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(jié)合城市建設(shè)配套做原生污水，在城市內(nèi)就近建設(shè)換熱站，水溫較好利于推廣，能效比較高，當(dāng)然也可以結(jié)合污水處理廠的中水，但輸配管網(wǎng)會較長。

第五，關(guān)于北方集中供暖及寒冷地區(qū)的煤改地?zé)釃L試。東北大面積居民限電引起的集中供暖問題，當(dāng)務(wù)之急，解決民生問題。針對集中民用建筑，建立集中地?zé)崮茉凑?淺層+中深層)，集中管網(wǎng)分戶供應(yīng);農(nóng)村宅基地比較分散的地方，建議單戶煤改地?zé)幔粦粢粰C，1-2口井的地源熱泵。主機選型時地埋側(cè)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)機盤管或暖風(fēng)機，保證供暖效果，但是要標準化設(shè)備、批量定制，便于控制成本，沒有經(jīng)濟性和實用性的持續(xù)保證，強行推廣煤改地?zé)嶂粫一ㄒ滑F(xiàn)。

第六，地?zé)崮艿囊?guī)模化應(yīng)用，必須具有較大的經(jīng)濟性優(yōu)勢，以下幾個方向可以探討：一是淺層地?zé)崮苤械慕?海水源熱泵，在有條件的園區(qū)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?zé)崮?，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(yīng)至少十萬平米供熱，若低溫尾水結(jié)合熱泵提升，進一步梯級利用，還能供應(yīng)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(jié)合何種地?zé)崮芗夹g(shù)集中應(yīng)用，從投資成本和運行成本上，相比常規(guī)能源都有較好的經(jīng)濟性優(yōu)勢。

第七，民營企業(yè)需與國企央企多種模式合作，利于快速推動地?zé)崮芤?guī)?；瘧?yīng)用。國企央企有資金和資源優(yōu)勢，但地?zé)崮芡茝V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(cè)能源銷售服務(wù)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(cè)的節(jié)能服務(wù)響應(yīng)沒有完全打通。而民營企業(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(jié)合國企央企的資金和上游資源優(yōu)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?zé)崮苋f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?zé)帷冯s志，作者系湖北風(fēng)神凈化空調(diào)設(shè)備工程有限公司武漢公司總經(jīng)理、中國技術(shù)監(jiān)督情報協(xié)會地?zé)岙a(chǎn)業(yè)工作委員會青年委員會委員)