中国能源资讯网为贯彻落实十九届五中全会“推进能源革命，保障国家能源安全”和习近平总书记在湖南考察时“闯出新路子，展现新作为”的重要讲话，改善人民生活品质，形成绿色生产生活方式，抢占我国浅层地热能建筑应用新高地，实现低碳发展，建设“冬暖夏凉”幸福新湖南，我们在全面收集了省内外浅层地热能建筑应用项目的建设、运营情况，综合评价各类浅层地热能建筑应用项目的经济性、节能性和社会效益后，现提出大力发掘绿色能源宝库，培育千亿浅层地热产业的调研建议，供决策参考。
一、浅层地热能将成为我国低碳供暖、制冷的主流方式
浅层地热能是指自然界江、河、湖、海等地表水源、污水（再生水）源及地表以下200米以内、温度低于25摄氏度的岩土体和地下水中的低品位热能。浅层地热能主要依靠地源热泵系统为建筑物供暖制冷和提供生活热水。地源热泵系统是以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统，它利用地下岩石土体巨大的蓄热蓄冷能力，冬季把热量、夏季把冷量从地下岩石土体中转移到建筑物内，形成冷热循环系统，实现节能减排。根据利用的热源来源，分为地表水地源热泵系统、地下水地源热泵系统、地埋管地源热泵系统三种方式。
1、开发浅层地热能已成为我国新时代推进生态文明建设和绿色低碳发展的重要举措
《中国地热能发展报告(2018)》数据显示，2000年我国利用浅层热能供暖(制冷)建筑面积仅为10万平方米，截至2017年底，我国地源热泵装机容量达2万兆瓦，位居世界第一，年利用浅层地热能折合1900万吨标准煤，实现供暖(制冷)建筑面积超过5亿平方米，其中京津冀开发利用规模最大。国家出台了首个地热能发展规划——《地热能开发利用“十三五”规划》，明确“十三五”期间全国新增浅层地热供能面积7.265亿平方米。六部委《关于加快浅层地热能开发利用促进北方采暖地区燃煤减量替代的通知》，为地热产业发展再添“一把火”。国家能源局正在制定《地热管理办法》。31个省市均出台了一系列地热产业支持政策，例如《北京市“十三五”新能源和可再生能源发展规划》提出，在新建区域市政基础设施规划中，优先采用地热及热泵系统；对新建、改扩建热泵系统热源和一次管网投资给予30%的资金支持，对于取得地热资源采矿许可证和取水许可证的新建地热供暖项目，对地热能供暖系统热源及一次管网投资给予50%的资金支持。上海力推浅层地热能开发利用，建设生态之城。行业内，徐匡迪、曹耀峰、马永生、汪集暘、多吉等院士联合向国务院提交了《关于营造良好发展环境壮大我国地热产业的建议》。
2、浅层地热能建筑应用优势明显
采用热泵技术采集利用的浅层地热能清洁环保、再生迅速，具有应用广泛、节能减排效果显著、建设运营成本较低、功能安全稳定等特点：
应用广泛。浅层地热能可广泛应用于宾馆、商场、办公楼、学校、别墅区、住宅小区以及其他商业和工业建筑的供暖制冷，并可用于游泳池、冷库及室内种植和恒温养殖等行业上，具有极大的经济效益和环境效益，是一种非常可靠的绿色能源。
建设运行成本较低。根据省人大环资委、省政府发展研究中心、省住建厅2018年联合调研组调研株洲云龙发展中心和长沙万国城项目，一套建筑面积100平方米的住宅，采用浅层地热能集中供能相比其他三种不同供暖形式，其建设和运行成本具有明显优势（见表1）。从表中可以看出，浅层地热能集中供能运行成本仅为其他供能方式的三分之一，建设成本只比分体空调略高。联合调研组考察常德市人民检察院地下水水源热泵项目，应用热泵系统建筑面积6万平方米，已使用两年多，空调效果良好，每平方米年使用费用仅为18元，每年与燃气中央空调相比可节约运行成本在40万元以上。
供能安全稳定可靠。目前，湖南一般使用空调和电暖器来度过寒冬，这种分户方式严重浪费了电力资源，不利于节能减排，还存在安全隐患。浅层地热能供能设施一旦建成使用，供能稳定可靠，受气候季节、国际经济和政治形势影响小；且地热能无毒无害、不燃不爆，安全性强，可消除了居民使用过程中可能产生的火灾、爆炸等隐患。如，长沙滨江新城采用湘江水源热泵为金融街建筑集中采暖制冷，运行安全、稳定、可靠。
节能减排。与传统燃气供热相比，由于热泵机组的COP值可以达到5以上，采用地源热泵的中央空调系统每消耗1千瓦能量，可以得到5千瓦以上的热量或冷量，加上运行维护费用低，综合节能超过50％，甚至可以达到70％左右。在污染物排放方面，利用地源热泵系统相对于普通空调可减少污染物排放40％以上，与电供暖相比可减少污染物排放70％以上。同时，夏季减少了冷却塔的飘水损失，减缓了城市“热岛效应”；冬季无燃烧过程，对终端用户来说实现了污染物“零排放”。
能有效缓解电网调峰的压力。湖南省电网峰谷差大，最大峰谷差率已达60%左右，电网面临巨大的调峰压力。据统计，夏季和冬季用电高峰时期，空调负荷约占电力负荷的47%，是造成电网峰谷差大的重要原因。加快浅层地热能建筑应用，相比于传统的空调耗电明显减少，能够有效降低高峰用电负荷，缓解电网调峰压力。
3、浅层地热能建筑应用技术日趋成熟
目前，我国自主研发、设计、制造、施工的地源热泵设施设备已日趋成熟，可以做到与建筑本身同寿命，施工成本也逐渐下降，打造了一批示范工程，如北京世界园林博览会三大主体建筑采用“地热能+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；上海崇明岛国家设施农业中心项目，采用含水层储能技术（ATES），实现地下水100%原水回灌，夏季供冷基本不用热泵；北京大兴国际机场采用岩土储能技术，是国内最大的单项地源热泵系统工程；青岛麦岛金岸区域供能项目，利用海水源和污水源作为空调冷热源，并结合水蓄冷蓄热形式，为周边建筑提供采暖制冷；北京奥运村项目，采用清河污水处理厂处理过的中水，通过污水水源热泵空调系统为奥运村建筑提供供暖制冷；长沙滨江新城采用湘江水源热泵为金融街200多万平方米建筑提供采暖制冷。主要成熟技术有：含水层储能技术、地表水源热泵系统、岩土储能技术、污水源热泵系统和燃气锅炉+冷水机组系统相比，节能减排效果明显（见表二），适用区域广泛（见表三）。
4、可以增强城市竞争力，构筑新的经济“增长极”
建筑是浅层地热能应用的主要领域。据统计，我国正处于快速城镇化时期，建筑能耗占全国能耗总量达到了三分之一，其中供冷供暖能耗占到建筑能耗50%。随着建筑面积不断增加，人们的生活水平不断提高，对居住、工作的室内热环境提出了更高的要求，由此造成城市建筑能耗的迅速增加，建筑能耗占社会总能耗的比例，大大超过了同期的能源供应增长速度。而浅层地热能是人工环境系统最佳的低温热源，与常规燃气供热供冷技术相比，综合节能超过50％，甚至可以达到70％左右，运行安全、稳定、可靠，能满足人们对安全、舒适、健康的生活环境追求。据行业测算，每新增1亿平方米浅层地热能建筑应用面积，将产生300至400亿元的产值。
二、湖南具备千亿级浅层地热能产业开发前景
湖南省传统能源禀赋不足，缺电少煤，无油乏气，可再生能源发展或已达开发上限（如水电），或受自然禀赋局限（如风能属四类地区、太阳能属三类地区等），且都存在调节能力差的问题，全省75%以上的能源需要外购，属于典型的能源输入型省份。这已成为制约我省经济高质量快速发展的瓶颈。唯有浅层地热能资源丰富，分布范围广，可利用率高。仅全省14个市州城市地区，地热能年可利用量折合标煤就高达14991.28万吨标准煤（接近于湖南省2018年的能源消耗总量），能满足29亿平方米建筑供暖制冷需要，具备培育千亿浅层地热产业开发前景。同时，我省属于夏热冬冷地区，建筑供暖、制冷负荷基本相近，符合浅层地热能应用地下热平衡要求，适宜在建筑中规模化应用，居民也对集中供暖制冷需求强烈，具备千亿级产业开发前景。截止到2020年底，我省利用浅层地热能供暖制冷建筑应用面积约为3000万平方米，仍有大量的浅层地热能资源未得到开发利用，主要经验和教训有：
1、规划先行，试点示范。截止到2020年9月底，全省十三五期间中央预算内支持的217个项目，已利用浅层地热能集中供暖制冷面积达900万平方米。其中，省军区指挥大楼、滨江新城B片区、长沙滨江新城、万国城MOMA、长沙经开区职工之家、株洲云龙发展中心、常德富园小区、马栏山视频文创园等项目地源热泵技术成熟、示范效应明显，储备了一批专业人才、技术经验，可复制、可推广。
2、应用技术还不成熟。主要是早期水源热泵技术普遍存在地下水回灌难、地埋管缺乏有效回填、供能质量不达标等，不少应用项目出现地下水偷排、地面沉降、管道堵塞锈蚀、能效衰减、系统寿命短等问题。我省如常德市第四人民医院2015年采用水源热泵技术集中供暖供冷后，2017年就出现能效衰减、出现井下塌陷等问题，导致用户不满意，政府不敢推，还影响建筑安全。
3、标准有待建立。浅层地热能是一种品位很低的能源，必须借助热泵才能利用，涉及能量的采集、提升、释放等系统工程。由于我省前期在浅层地热能开发项目设计、施工、验收等方面仍无标准规范，致使勘探、钻井、设计、主机设备、施工、安装、运营各环节互不匹配，审批监管多头负责，环境监管缺位，制约了行业发展。如常德富园小区、国际陶瓷交易中心等项目，设计、设备、施工安装由不同企业负责，各行其是，标准不一，导致系统运行效率低，监管运营成本增加，用户的经济负担过重，影响了浅层地热能的推广应用。
4、政策有待补位。目前，我省尚无浅层地热能开发利用相关的地方性法规，相关政策尚不配套，扶持政策研究相对滞后，国家和省发改委出台的文件，明确规定对采用地源热泵集中供冷供热或生活热水的项目统一按照居民电价执行，电力部门未执行，影响了浅层地热能建筑应用的推广和浅层地热能千亿产业的发展。如株洲云龙发展中心等项目未落实居民用电价格和取水优惠价格政策，由于定价政策不完善，水、电费用较高，导致前期投入和后期运维成本较大，回收周期长。
三、加快推进我省浅层地热能建筑应用
根据十九届五中全会提出“推进能源革命，以应对能源供需格局新变化、国际能源发展新趋势，保障国家能源安全”的要求，为有效弥补我省能源需求缺口，实现低碳发展，省住建厅、省发改委、省财政厅、省自然资源厅联合下发了《关于大力推进浅层地热能在建筑中应用试点工作的通知》，明确2020年—2023年，在全省浅层地热能建筑应用试点，每年明确4至5个试点地区，以试点带动全面发展。为此，我们建议：
1、完善规划，突出重点
立足湖南资源禀赋、基础设施条件及节能减排要求，加快推进设区市和重点县的浅层地热能普查勘探和评价，摸清全省浅层地热能资源分布和开发利用潜力。在总结《湖南省“十三五”地热能开发利用规划》实施情况的基础上，着眼长远，因地制宜，科学制定十四五规划。把地热能建筑应用与绿色建筑统一规划，统筹推进。突出重点，明确把长沙、株洲、湘潭、岳阳、常德、益阳、衡阳、邵阳8个地州市作为优先发展地区，将高新技术产业开发区、新城区作为重点发展区域，兼顾发展其他市州和其他区域，重点布局城镇建筑节能领域，利用浅层地热能建筑应用解决建筑供暖供冷供热水需求。推动既有建筑集中供暖供冷改造，新建建筑地热能供热制冷，鼓励大型公共建筑、商品房屋等工程项目采用地热能建筑应用技术。加强试点示范，发挥望城区浅层地热能资源丰富的优势，加大对望城区创建省浅层地热能开发利用试验区的支持力度，将滨水新城和高铁西城打造成浅层地热能高质量发展示范区，实现浅层地热能建筑领域集中连片发展，带动全省浅层地热能产业的发展。
2、加强统筹指导，明确千亿产业发展目标
加强浅层地热能建筑应用的统筹指导，加快建立清洁低碳、安全高效的建筑绿色能源体系。把浅层地热能建筑应用纳入政府节能目标责任评价考核体系。县级以上政府应结合当地资源条件，制定浅层地热能建筑应用发展专项规划，并将浅层地热能建筑应用指标纳入控制性详细规划及修建性详细规划。民用建筑工程项目进行可行性研究时，应对能源利用条件进行综合评估，编制能源应用专项方案，提高浅层地热能在新建建筑用能中的比例。重点推动政府投资的公共建筑率先应用地源热泵技术进行供暖制冷。结合浅层地热能建筑应用示范项目建设，加快关键技术产业化进程。依托宁乡格力、星沙远大等传统空调设备制造企业，扶持一批拥有自主知识产权的浅层地热能设备生产、技术集成企业。支持具有较好能源产业基础的长沙市规划打造千亿浅层地热能产业化基地。利用长沙市滨江新城、洋湖片区、梅溪湖片区、高铁西城、马栏山视频文创园、高铁会展新城、南部新城、黄花机场改扩建项目和望城滨水新城等浅层地热工程项目及经验，我省“十四五”期间可新增投资1000亿元，新建2000个以地热（地下水+地表水能+岩土壤储能+污水源地热）为冷热源的基础能源+太阳能+燃气+蓄能调峰等多能互补的能源站，为集中供暖供冷的公共建筑和居住建筑实现100%的清洁能源供冷、供热和供热水，为南方城市集中连片清洁供热供冷树立示范，吸引培养一批高素质工程技术人才。
3、突出创新引领，强化技术支撑
加大浅层地热能核心技术的引进和研究，彻底解决地下水源热泵地下水不能有效回灌的瓶颈问题和传统地埋管系统占地面积大、能效衰减的问题，并利用浅层地热能核心技术为载体，编制出台我省《地源热泵系统工程技术规程》、《地源热泵建筑应用能效测评技术规程》等标准，规范对地源热泵系统的工程可行性评估、勘察、设计、施工、调试验收、监测、运行与管理各环节的管理。推广能效承诺的高效能源站EPC模式，以市场行为促进技术应用水平，调动设计，施工企业责任意识。
4、突出环境优先，坚持集约发展
以严格保护生态环境和水资源为前提，不破坏地下热平衡，不污染水质，不消耗地下水。推动浅层地热能源系统与城市热网协同运行，提升供暖制冷安全可靠性，降低供暖制冷成本，强化供暖制冷保障能力。强化信息化对产业能力提升的促进作用，建立湖南省地热能资源信息监测中心，对地热能采集、转化与利用全过程实施状态监控、精准计量与智能控制，实现能源数字化与能耗可视化，为进一步提高地热能利用效率突破和节能减排变革提供支撑，为全国浅层地热能研究和规模应用配置运行资源，提供科研服务，并建立能效测评（独立）第三方机构。
5、加强政策引导，加大扶持力度
研究制定扶持政策，完善税费政策，按照政策引导、市场主导的原则，鼓励采用投资建设运营(BOO/BOT）一体化模式，在不增加地方财政负担的基础上，建立政府、企业、社会多元化投资机制，提升工程建设质量和设计运行水平，降低建设单位、用能单位的经济、技术风险；省级财政整合资金，用于全省区域浅层地热能资源调查评价与区域地质环境监测、开发利用规划编制以及标准制订等基础性工作；借鉴北京对新建、改扩建热泵系统热源和一次管网投资给予资金支持的政策，对公益性建筑项目，优先采用浅层地热能资源的热泵系统，所需投资从所在市州政府固定投资中安排解决；对公共建筑外的其它各类建设项目，供暖制冷系统选用地源热泵系统的，根据规划部门核定的建筑面积减免一定比例的城市建设配套费；对地热能开发利用示范城市与示范工程建设项目，在土地出让金缴纳、耕地占用费减免等土地政策方面给予优惠；新建地热项目给予一定比例的投资补贴，许可地热开发企业收取可再生能源建设配套费；建议对地热供暖项目以实际供热量（冷量）为单位进行运行补贴；明确“取热不耗水”的地热项目在水资源税与资源税方面给予最大优惠；对民用地热供暖制冷项目用电执行居民用电价格并实行峰谷电；发展绿色金融，加强信贷支持，参照高速公路建设模式，许可商业银行开展可再生能源站收费权质押贷款业务；加强商业模式创新，支持地热开发企业公开发行（IPO）股票并上市。
调研组成员：
朱和磊 湖南省住房和城乡建设厅科技与节能处副处长
唐爱民 中能建地热有限公司湖南区域总经理
李唐赟 湖南天方生态能源科技有限公司执行总经理
蒋云松 中国能建湖南省电力设计院能源规划研究院院长
袁新建 湖南省建筑设计院副总工程师
张英杰 湖南大学工业节能控制与评估研究所所长
刘 刚 中南大学能源科学与工程学院副教授
（注：本文略有删减，原文刊登于2020年11月《地源热泵》）
