莘阳能源
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地热能创新融合发展正当时
时间：2019-11-13
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清洁取暖是关系数亿人的民生、民心问题。眼下，北方地区开始进入供暖筹备期。地热能作为一种低碳清洁环保能源，在政策驱动和市场影响下，地热能的开发利用逐渐被社会大众理解、熟知和接受。8月19日－21日，“华清荣益•2019第十一届中国国际地源热泵行业高层论坛”在北京成功召开，与会嘉宾共同探讨交流了地热能供暖的有益经验及突出问题，把脉行业未来发展方向。
作为引领地源热泵行业发展风向标的会议，本届论坛聚集了中国工程院院士曹耀峰、中国科学院院士汪集旸、中国地源热泵产业联盟理事长方肇洪等业内权威专家，以及国内外政府官员、行业学者、企业代表等。与会专家指出，地热能发展要因地制宜、因时制宜、因事制宜。地热能要融入能源综合利用系统中，与其他能源利用形式协同发展，为促进清洁能源融合发展注入正能量。
清洁高效供暖需从能源系统整体构架着手
清洁取暖是指利用天然气、电、地热、生物质、太阳能、工业余热等清洁化能源，通过高效用能系统实现低排放、低能耗的取暖方式，包含以降低污染物排放和能源消耗为目标的取暖全过程。业内人士认为，“达到清洁高效供暖的目的，需采用耦合能源系统，从能源系统整体构架着手。”
国家发改委能源研究所能源可持续发展研究中心主任康艳兵在会上指出，“清洁高效供暖”不仅仅是局部的清洁，也不仅仅是片面的高效经济，而是要从全局的高度、从整个能源系统角度、从全生命周期视角，对所有可能的供暖方式进行比较分析和科学论证后，最终得到的最科学合理供暖方式才是“清洁供暖”。
如何实现清洁供暖？天津市建筑设计院伍小亭总工给出了自己的答案：减少供暖终端能量与品位需求——建筑节能、按需调节、低温供暖；减少供暖过程能量损失——降低系统规模、提高管网质量、避免“超品位”供热。在伍小亭总工看来，“能源利用环节‘不清洁’，会使清洁能源只是字面上的清洁。”
“我们不仅仅要看热泵方式的本身，还应该关注整个系统，包括末端的问题，不仅要看当前的情况，也要关注全生命周期。”康艳兵认为在关注能源整体系统的同时，还要着力提升行业技术水平，提高产品质量，“虽然说现在有一些技术问题已经解决了，我觉得技术问题永远在路上。”
康艳兵以中央空调末端产品风机盘管为例，他表示，有的企业生产的风机盘管噪音很大，国家进入高质量发展阶段，哪怕产品投入高一点，卖贵一点，但就没有噪音，“这是我们未来的追求，要追求高精尖的东西，而不是原来粗放式的发展，要通过科技创新提高行业发展的质量和品质”。
就项目具体应用而言，康艳兵强调，“要分类实施、因地制宜，科学选择技术路线。”他表示，全国南方和北方、城镇与农村、住宅与商业楼所采取的供暖技术路线是不同的。对于北方城镇来说，以城镇的集中供热更合适，发挥好热电联产能力，充分利用余热及蓄热调峰作用。在农村要考虑到老百姓具体的承受能力，要适合。对于大型公共建筑来讲，采暖负荷小，需修改设计规范。
中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心主任李宁波表示，我国南方以制冷空调为主，多辅以冷却塔等补充散热设备；北方则以供暖空调为主，多辅以深层地热、太阳能、锅炉、电热器等补充加热设备。
“地热+”多能互补深度融合，助力产业升级
地热能开发利用在强调“因地制宜”的同时，积极推动地热能多元化利用，已成为行业发展的方向。
国家发展改革委和国家能源局联合下发的《关于推进多能互补集成优化示范工程的实施意见》中指出，在新城镇、新产业园区、新建大型公用设施等新增用能区域，加强终端供能系统统筹规划和一体化建设，因地制宜实施传统能源与风能、太阳能、地热能、生物质能等能源的协同开发利用。
建设多能互补集成优化工程提出了宏大的目标：到2020年，各省（区、市）新建产业园区采用终端一体化集成供能系统的比例达到50%左右，既有产业园区实施能源综合梯级利用改造的比例达到30%左右。
华中科技大学地源热泵研究所所长胡平放在演讲中指出，多能互补系统的一个重要特征是供能端和用能端存在多种不同能流系统的耦合，各系统模型不同，特性差异大，且具有不同的建模和分析方法。就地热能与其它清洁能源集成利用模型建立而言，他指出，“应根据地热供能量、各种清洁能源供能量与建筑总需求量之间的能量平衡关系，建立地热与多种清洁能源利用耦合数学模型。”
被誉为“绿色新国门”的北京大兴国际机场是目前国内最大多能互补地源热泵工程，该项目可再生能源利用主要包括太阳能光伏发电、浅层地热、污水源热量、烟气余热等，通过利用多能互补、智能耦合的方式，把地源热泵、烟气余热回收热泵以及污水源热泵进行了多能耦合，形成稳定可靠的复合式系统，可满足257万平方米建筑的冬季供暖和夏季制冷需求。
同样备受关注的“2019中国北京世界园艺博览会”三大主体建筑采用“地热两能+水蓄能+常规能源调峰”的能源方案，向世界展示了我国绿色发展新理念和生态文明建设成果。作为项目的施工建设者，北京华清荣益地能科技开发有限公司技术部部长孙志亮在会上介绍了世园会空调系统建设运营情况，该项目设置了3座能源站，共钻凿100米深换热孔2170个及2眼深层地热井。“地热能结合地源热泵给大型场馆供暖制冷这是很好的选择方案，项目还特别利用了谷电蓄能和调峰，考虑的很周到。“与会者这样评价说。
基于因地制宜，多能互补的思路，李宁波提出以浅层地热能为主，多种能源相结合的供能形式。概况为“四个结合”：深浅结合、调蓄结合、天地结合、表里结合，他表示多种能源的综合应用可提升整体系统的经济性和运行可靠性。
强化地源热泵复合能力，扩大应用覆盖范围
基于单一利用地热、浅层地温能以及再生水热能资源存在的局限性，两种或三种方式的系统结合已逐渐被推广和大范围应用。
中信建筑设计研究总院有限公司副总工程师陈焰华介绍，多种能源之间相互补充和梯级利用，达到1＋1大于2的效果。包含面向需求侧的供冷、供热和供生活热水等多种用能需求互补以及面向供给侧的多种资源组合，实现多能互补协同供应。“区域能源的综合利用就能够因地制宜地与可再生能源利用相结合，实现区域能源供应的清洁、高效、低碳、安全，实现各种能源的平衡、互补和发挥其综合效益。”陈焰华说。
区域能源的内涵不断深化，从区域能源的定义出发，李宁波提出了“区域地热能”概念。“在目前工艺条件下，通过合理的开发技术和手段，能够获取经济实用的地热能，并且可以有机融入区域能源综合利用系统。”李宁波表示，从能源供给端到使用端，实现高度的环节统一与智慧管理，在一定范围内形成资源节约、经济性好、持续和保障性高的能源供给链，满足区内不同的用能需求。
地热能已开始在区域能源领域发挥积极作用。以雄安新区地热供暖为例，截至2018年年底，雄安新区的雄县和容城地热供暖面积达700万平方米，基本实现了雄县、容城县城区地热集中供暖全覆盖，形成了统一政策、统一管理、统一规划、统一开发的“雄县模式”，李宁波认为这是一个典型的区域供热案例。
南京市建筑设计院暖通总工张建忠认为，地源热泵系统可以让空调系统更加节能，而地源热泵系统如果加上其他好的系统可以让地源热泵技术更加丰富。他以南京河西G51地块项目为实例介绍了“地源热泵+水源多联式空调技术住宅应用”。据介绍，此项目采用了地埋管+冷却塔辅助冷却、水源多联式空调、地源热泵热水系统+热回收技术，综合应用了多种技术，实现多能互补协同供应。该项目被评为南京市可再生能源应用示范项目。
就复合地源热泵系统应用而言，山东建筑大学地源热泵研究所所长刁乃仁表示，“地源热泵要增强与城市集中供热复合能力。变‘冤家’为‘亲家’，与城市集中供热复合，充分发挥集中供热优势，优势互补。”与单一热源相比，这样地源热泵系统可承担基本负荷，占用地下空间减少，初投资降低，承担冷热负荷量可观，市场竞争力增强，可应用范围扩大。
与过去地热能开发利用相比，近年来，地源热泵系统更大、更复杂，能源利用区域性、融合性更强，创新性、技术性、管理模式要求也越来越高，这更需要地热能从业者将管理、资源、资本、施工、技术、运营等基础性工作做扎实、做牢固。与会嘉宾表示，地热能凭借其资源储量大、绿色低碳、清洁环保等优势，在未来清洁能源综合开发利用中将大有可为。（文/代海雷）