歐洲地?zé)豳Y源開發(fā)利用現(xiàn)狀及啟示

文/鄭人瑞 周 平 唐金榮

歐洲的火山和沉積盆地中蘊藏著豐富的地?zé)豳Y源，熔巖驅(qū)動的高熱燴地?zé)豳Y源主要分布在冰島、意大利、希臘和土耳其，多用于發(fā)電；可供直接利用的中、高溫地?zé)豳Y源多分布于盆地地區(qū)，如法國、德國、波蘭、意大利、匈牙利、羅馬尼亞等國家；而隨著地源熱泵技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，淺層地?zé)豳Y源隨處可用，尤其在奧地利、瑞士、德國和瑞典等多個國家得到廣泛推廣應(yīng)用。

目前，歐洲將地?zé)崂梅绞絼澐譃榈責(zé)岚l(fā)電、直接利用和地源熱泵三類，這三類地?zé)崂檬袌鼍紦?jù)重要地位。歐盟委員會聯(lián)合研究中心（JRC）報告顯示，全球地?zé)嵫b機總?cè)萘?015年大約為82GW（吉瓦），地源熱泵利用比例最高，達到61%，其中歐洲占據(jù)著最大的地源熱泵市場。從具體國家來看，地?zé)崮苎b機總?cè)萘孔罡叩那?5個國家的總裝機容量達到全球的85%，這其中有10個國家分布在歐洲。

從整個歐洲來看，地?zé)岚l(fā)電、直接利用和地源熱泵三種地?zé)崂梅绞蕉嫉玫捷^好的應(yīng)用和發(fā)展，而且都已具備相關(guān)的成熟技術(shù)。目前的研究和攻關(guān)焦點在于進一步降低成本，使地?zé)崂酶呤袌龈偁幜Α?/p>

高溫地?zé)岚l(fā)電占主導(dǎo)，中低溫地?zé)岚l(fā)電勢頭正旺

在歐洲，地?zé)岚l(fā)電已經(jīng)成為一種環(huán)境友好，且可持續(xù)的能源供應(yīng)方式，這也使歐洲的地?zé)岚l(fā)電市場在全球占有一席之地。截至2014年底，全球地?zé)岚l(fā)電廠裝機容量達12GW，其中歐洲地?zé)岚l(fā)電裝機容量約為2060MW（兆瓦），占全球總量的17%左右。

近10年來，全球地?zé)岚l(fā)電量也在持續(xù)增長，年均增長率在3%左右，2014年全球地?zé)岚l(fā)電量達到74TWh（太瓦時）。其中，歐洲88座地?zé)岚l(fā)電廠總發(fā)電量為12TWh，占全球地?zé)岚l(fā)電量的16.2%，10年間6.3%的年均增長率更是高于全球水平。目前，歐洲地?zé)岚l(fā)電主要分布在意大利、冰島和土耳其三個國家，占比分別為44%、43%和10%。其中，近幾年地?zé)岚l(fā)電量的增加主要集中于土耳其和冰島，而意大利地?zé)岚l(fā)電量相對穩(wěn)定。由于2014年試運轉(zhuǎn)和維修的原因，歐洲地?zé)岚l(fā)電廠的產(chǎn)能利用率在76%左右，與過去幾年的水平相當(dāng)。

發(fā)電技術(shù)方面，主要有干蒸汽發(fā)電、閃蒸發(fā)電和有機朗肯循環(huán)發(fā)電等，其中干蒸汽發(fā)電和閃蒸發(fā)電技術(shù)主導(dǎo)歐洲市場，占比分別為40%和42%。比如，意大利以干蒸汽發(fā)電技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)；冰島地?zé)豳Y源為高溫濕蒸汽資源，幾乎都采用閃蒸發(fā)電技術(shù)。但最近10年，利用中低溫地?zé)崮艿挠袡C朗肯循環(huán)（簡稱ORC）發(fā)電技術(shù)發(fā)展較快。由于土耳其擁有豐富的中低溫地?zé)豳Y源，ORC發(fā)電技術(shù)成為主流。

2014年歐洲地?zé)岚l(fā)電容量較2013年新增170MW，并全部來自于土耳其。從發(fā)電方式來看，新增容量全部集中在ORC方面，這主要是由于中溫地?zé)岚l(fā)電的增加，但傳統(tǒng)發(fā)電裝置仍占據(jù)主導(dǎo)地位。為了更加高效地利用地?zé)豳Y源，冰島、法國、德國和土耳其已啟動了圍繞地?zé)岚l(fā)電的地?zé)峋C合利用項目，以地?zé)岚l(fā)電為主，采用“熱電聯(lián)供”或“冷熱電聯(lián)供”模式，在解決電力的同時為周邊地區(qū)的居民提供供熱或制冷需求，這將顯著提高當(dāng)?shù)氐責(zé)豳Y源利用效率。

地?zé)嶂苯永眉夹g(shù)已成熟，新技術(shù)出現(xiàn)較少

地?zé)岬闹苯永弥饕ǎ簠^(qū)域供暖、洗浴和游泳加熱、溫室加熱、水產(chǎn)養(yǎng)殖池加熱、工業(yè)用熱、農(nóng)業(yè)干燥和融雪等方式。目前，歐洲地?zé)嶂苯永米顬榛钴S的部門仍然是集中供暖，歐洲地?zé)崮芪瘑T會（EGEC）統(tǒng)計顯示，2014年歐洲地?zé)峁┡a(chǎn)熱量新增大約80GWh（吉瓦時），總計達到4260GWh，占到地?zé)嶂苯永玫?0%。2015年歐洲地?zé)嶂苯永醚b機總?cè)萘抗烙嫗?701.7MW，主要利用國為冰島、土耳其、法國和匈牙利等。目前歐洲共有257個地?zé)峒泄┡瘡S，主要分布在法國、冰島和匈牙利等國家，2014年和2015年共新增23個。

地?zé)嶂苯永眉夹g(shù)已經(jīng)成熟，最近，除了在建筑供暖的集成利用方面有一些新的進展外，地?zé)崮苤苯永妙I(lǐng)域并沒有多少新專利。目前，供熱系統(tǒng)是推動地?zé)嶂苯永米钣辛Φ牟块T，由于地?zé)崃黧w往往不適合直接被分配到區(qū)域供熱網(wǎng)絡(luò)中，因此地?zé)嶂苯永玫陌l(fā)展取決于其他行業(yè)熱交換器先進技術(shù)的發(fā)展。而在地?zé)豳Y源開發(fā)方面，一個新的概念“三重系統(tǒng)”被提出來，主要是通過鉆探一個新的生產(chǎn)井，同時把前兩個鉆井轉(zhuǎn)換成回灌井，以此來延長設(shè)計項目的壽命。這個概念已經(jīng)在法國付諸應(yīng)用，它可以使地?zé)崮茉囱娱L30年的使用壽命。目前，越來越多的供熱系統(tǒng)開始采用此三重系統(tǒng)。

地源熱泵技術(shù)方興未艾，環(huán)保型技術(shù)成為關(guān)注點

地源熱泵技術(shù)在歐洲獲得廣泛推廣應(yīng)用，2013年“歐洲地?zé)岽髸保‥GC）將地源熱泵作為地?zé)崂玫囊粋€獨立分類進行統(tǒng)計。據(jù)JRC2015年報告，全球地源熱泵總裝機容量約為50GW，其中歐洲裝機容量達到19GW，全球占比最高，達到38%左右，其次為美洲和亞洲。

EGEC數(shù)據(jù)顯示，目前瑞典、德國、法國、瑞士和挪威成為歐洲地源熱泵領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊，5個國家地源熱泵裝機容量之和占歐洲的69%。歐洲的地源熱泵市場已經(jīng)從過去由許多小型本地公司組成的市場發(fā)展成為主要由供暖和空調(diào)制造商組成的大規(guī)模的市場。目前，歐洲熱泵及地源熱泵市場被幾個主要生產(chǎn)商所控制，這些大的制造商主要來自于地源熱泵發(fā)展較為迅速的德國和瑞典。

當(dāng)前，地源熱泵技術(shù)研發(fā)的主要目標在于提高地源熱泵系統(tǒng)的效率和減少運作成本，主要進展包括：降低維修和養(yǎng)護成本，改進控制系統(tǒng)，使用更有效的液體工質(zhì)，提高輔助設(shè)備（如泵和風(fēng)扇）的工作效率。目前，地源熱泵的COP值（用于評價熱泵的能源轉(zhuǎn)換率）通常在3～4左右，通過優(yōu)化設(shè)計提高熱泵的COP值是目前技術(shù)發(fā)展的主要關(guān)注點。同時，開發(fā)環(huán)保型的，并且具有更好的熱特性的新型防凍液也是地源熱泵技術(shù)發(fā)展的關(guān)注點。通過降低鉆孔熱阻指標（RB）以提高淺層地?zé)嵯到y(tǒng)的“赫爾斯特倫效率”也被寄予厚望。可以預(yù)期這些技術(shù)進步都將有助于提高地源熱泵系統(tǒng)的效率。

針對不同利用方式推出系列支持政策

歐洲地?zé)豳Y源利用的發(fā)展離不開歐盟在區(qū)域?qū)用嫱瞥龅囊幌盗兄С终吆吐?lián)合行動計劃。歐盟通過其“研究和創(chuàng)新框架計劃”和其他鼓勵機制來支持地?zé)豳Y源的開發(fā)，并且通過建立相應(yīng)的法律和政策框架來促進地?zé)豳Y源的有序健康發(fā)展。從1998年歐洲地?zé)崮茉次瘑T會成立、2000年歐洲熱泵協(xié)會成立，到2010年EERA地?zé)崧?lián)合計劃啟動、2012年地?zé)酔RA-NET計劃啟動，歐洲地?zé)崮荛_發(fā)利用的平臺和聯(lián)合計劃不斷完善；從2004年歐洲經(jīng)濟和社會委員會起草決議以促進地?zé)衢_發(fā)，到2012年《地?zé)峥萍嫉膽?zhàn)略研究重點》發(fā)布，明確歐洲地?zé)衢_發(fā)利用的方向和目標，歐洲對地?zé)崮荛_發(fā)的支持政策不斷細化。

針對地?zé)崮荛_發(fā)和利用，歐盟內(nèi)部存在著一系列形式多樣的政策支持制度。這些支持政策在不同成員國間有所不同，同時因三種不同地?zé)崂梅绞剑òl(fā)電、直接利用和地源熱泵）的發(fā)展現(xiàn)狀而有所差異。

歐盟地?zé)岚l(fā)電補貼形式多樣，但進展較慢。地?zé)岚l(fā)電項目通常具有前期投入大、開發(fā)時間長的特點，至少需要3年時間，平均開發(fā)時間大約為5至7年。鑒于此，歐盟在2009年立法要求在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運行條件允許的情況下，要優(yōu)先安排可再生能源發(fā)電。歐盟對地?zé)岚l(fā)電的政策支持方式主要有：風(fēng)險保險基金、上網(wǎng)電價補貼政策（FIT）、可再生能源溢價機制（FIP）、可交易證書、投標和軟貸款等。雖然FIT和FIP這些基于市場的機制通常適用于多種新能源技術(shù)，但在地?zé)岚l(fā)電項目的應(yīng)用并不理想，因此歐盟對地?zé)岚l(fā)電提供類似政策支持的國家并不多，目前實行FIT政策的有奧地利、法國、德國等9個國家，實行FIP的則僅有意大利、荷蘭等4個國家。

目前，歐洲地?zé)崮艿闹苯永煤偷卦礋岜眉夹g(shù)已經(jīng)較為成熟，補貼正在逐漸減少。政府財政支持的方式主要有投資補助、減稅、碳排放稅減免、保險和低息貸款等，目前歐盟多數(shù)國家僅保留投資補助這一項支持政策，只有少數(shù)幾個國家仍實行多種財政支持政策，比如法國在投資補助、減稅、碳排放稅減免和保險等方面都有支持。EGEC認為，從成本的角度看，地?zé)崛∨夹g(shù)（增強型地?zé)嵯到y(tǒng)除外）與化石燃料采暖技術(shù)相比變得更有競爭力，這使得政府對地?zé)嶂苯永煤偷卦礋岜眉夹g(shù)的補貼逐步降低。但同時，地?zé)衢_發(fā)前期投入大依然阻礙著地?zé)嵯嚓P(guān)技術(shù)的發(fā)展，因此需要引進一些創(chuàng)新性的融資工具，例如能源服務(wù)公司（ESCO）或?qū)Φ卦礋岜孟牡碾娏o予折扣。