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中国地源热泵年利用能量居世界第一

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【摘要】:
国际地热协会每五年主办一次世界地热大会,本届世界地热大会于2015年4月19-24日在澳大利亚墨尔本国际会展中心隆重举行,来自80个国家的1500余地热专家、产业和政府代表参加这次盛会。  地源热泵在学科专业上作为地热学的一个分支,又被称为地热热泵,在这次世界地热大会上接受了一次新的检阅。  在本届世界地热大会上,地源热泵专题论文共56篇,其中43篇被发表和交流,另有13篇版贴展示。这些资料无疑反

  国际地热协会每五年主办一次世界地热大会,本届世界地热大会于2015年4月19-24日在澳大利亚墨尔本国际会展中心隆重举行,来自80个国家的1500余地热专家、产业和政府代表参加这次盛会。

  地源热泵在学科专业上作为地热学的一个分支,又被称为地热热泵,在这次世界地热大会上接受了一次新的检阅。

  在本届世界地热大会上,地源热泵专题论文共56篇,其中43篇被发表和交流,另有13篇版贴展示。这些资料无疑反映了世界地源热泵新的发展世态。

2015世界地热大会的世界地源热泵统计数据 地源热泵依靠热泵技术利用低温(常温)的地热能量用于供暖,我们来看1995-2015年间5次世界地热大会统计的地热热泵与常规地热供暖的发展对比图(图1)。该图显示了无论装机容量和年利用热能,地热热泵(GHP)的增长速率都远高于常规地热供暖(GeoHeat)的增长。

  据2015年世界地热大会的统计数据,地源热泵的利用量比2010年世界地热大会的统计数据增长了1.62倍,平均年累进增长率为10.3%。2015年世界地热大会的统计的地源热泵的设备容量为49898 MWt(兆瓦热量),在五年间增长了1.51倍,平均年累进增长率为8.65%。这么看来,近5年的增长率比前一个5年(2005-2010年)有所减小,这里有增长带来的分母加大的影响。如果我们对比近5年与上一个5年的绝对增长量,则地源热泵的设备容量增长减缓了26.1%,但地源热泵的年利用能量增长仅减缓了13.3%,说明了地源热泵在绝对增长数量的减少中却增长了热能利用量(利用率)。

  2015年世界有48个国家在利用地源热泵,比5年前增加了5个。2015年地源热泵设备容量的世界前5名是美国、中国、瑞典、德国和法国;2015年地源热泵年利用能量的世界前5名是中国、美国、瑞典、芬兰和加拿大。回顾5年前(2010年),当时世界地源热泵的设备容量和年利用能量都是美国居世界第一,现在我国的地源热泵年利用能量已超过美国居世界第一,但地源热泵的设备容量仍是美国第一。美国的人均能量消耗居世界第一,装了地源热泵冷暖空调,图的是舒服,但利用的时间短,设备利用率平均为0.13,即平均一年仅用1100多小时;而中国的利用率是美国的一倍,平均为0.27。而世界平均的地源热泵利用率是0.21,即年利用1840小时。

  如何看待世界地源热泵的发展数据? 地源热泵作为新能源和可再生能源在世界上的大发展依靠3个条件:

  (1)传统石油能源的涨价。新能源和可再生能源的成本价格较高,石油越便宜就没人愿意去尝试应用新能源和可再生能源。伊拉克战争导致世界石油价格节节上升,北美和欧洲国家烧油取暖的家庭开始承受不了高油价的负担,忽然见到地源热泵有这么好的优点,可以冬季取暖兼夏季制冷,还节省了一套空调设备,何乐而不为?

  (2)减少温室气体排放的环境压力。世界发达国家在《京都议定书》上签字承诺的减少温室气体排放指标,给发达国家带来压力,它们的工业技术已相当先进,在常规基础上再作减排的潜力有限,必须另辟蹊径方能完成指标,地源热泵的节能、减排能力给他们带来了希望。

  (3)新能源和可再生能源本身的优点。地源热泵被认为是在世界上任何地方都适用的技术,又是节能和减排能力最高的单项技术。因此就在上面这样的适当时机,获得了广泛认可和爆发式发展。最典型的例子是瑞典,瑞典在2000年世界地热大会时其地热直接利用(包括地源热泵)排名世界第10位,但在接下来的5年内瑞典大力发展地源热泵,使瑞典在2005年的地热直接利用一下子跃居世界第二,超过了美国,仅次于中国。

  基于这3个条件,1995-2010年期间的石油连续涨价是世界地源热泵大发展的极大推动力,而近5年地源热泵增量的减缓则与近两年的世界石油价格连跌有关。然而,近5年地源热泵增量的减缓并不意味地源热泵行业的衰退。地源热泵利用大国的发展速度放慢了,但许多小国正在加紧发展中。近5年地源热泵设备容量增长率最快的前5个国家是泰国、埃及、印度、韩国和蒙古;近5年地源热泵年利用能量增长率最快的前5个国家是泰国、埃及、菲律宾、阿尔巴尼亚和白俄罗斯。这也说明了地源热泵这个新事物的节能、减排优势在扩大,在被世界更广泛地接受。

  此外,地源热泵在地热直接利用中的霸权地位仍有进一步增长。回顾2010年统计的世界地源热泵设备容量已占世界地热直接利用的69.7%,地源热泵的年利用能量已占世界地热直接利用的49.0%,两者都已大大超过了原先常规地热资源的热利用,跃居地热直接利用中的主位。至2015年统计的世界地源热泵的设备容量已占世界地热直接利用的70.95%,地源热泵的年利用能量已占世界地热直接利用的55.30%,两者在地热直接利用中的份额更大了。

  世界地热权威在2010年预测了地源热泵在今后40年的发展,图2是设备容量,图3是年利用能量,图中的红色曲线就是地热热泵的增长预测,蓝色曲线是常规地热除热泵外的直接利用,绿色曲线是常规地热含热泵的直接利用。这里可见,2015年的实际增速比当时的预测增速稍低,这或许是受2014年国际石油价格持续跌落的影响,使部分观望者将放弃旧系统、改用新的地热热泵系统的计划推迟了的缘故。

  总体来看,我们在前文所说的新能源和可再生能源大发展依靠的3个条件中,目前传统石油能源涨价的第一个条件暂不存在,暂未起到推进作用;但第二和第三个条件还在,世界各国都在努力奔节能、减排之路,都在规划着提高可再生能源利用的比例;地源热泵随着机组和系统性能的继续提高,其节能和减排的优势比以前更突出。因此,我们仍然看好,世界地源热泵仍将会有持续、稳定的大发展,其大发展的趋势不会改变。