德国可再生能源供电目标提前15年，德国可再生能源是否实现了“大跨步”

2004年德国推出了对地热能的补贴政策，每千瓦电补贴0.15欧元，这一政策推动了地热能的发展。当前，德国地热发电尚处在幼年时期，但是发展迅速且潜力巨大。德国预计每年增加地热泵2.5万-3万个。据德国地热协会执行总裁沃纳·布斯曼称，德国的地热能可以满足当前德国电力需求的600多倍电量。德国联邦市场激励计划主要是来促进供热部门对可再生能源利用的投入，所以对这个领域的可再生能源的发展有很大的贡献作用。

2、加大可再生能源发电量。目标是至2020年将可再生能源发电量占比扩大至总发电量的25%至30%。主管部门为联邦环境部、经济部和交通、建设、城市规划部。

3、推广低二氧化碳排放发电工艺。目标是把在示范电厂有效实施的二氧化碳分离和存储技术推广开来，继续兴建具有年处理10万吨以上二氧化碳能力的分离存储项目。主管部门为联邦经济部、环境部、交通部、教研部。

4、推广智能用电测量方法。目的是使商业用户及私人用户即时准确了解用电情况，以为节电之基础。主管部门为联邦经济部。

5、推广清洁发电工艺。目标是利用先进技术水平实现气候保护，防止污染侵入，提升公众对新建发电设施的认可度。主管部门为联邦环境部。

6、引用现代能源管理系统。目的是将企业能源和用电税收减免与企业引用现代能源管理系统相结合，借以实现产业节能潜力。主管部门为联邦财政部。

7、广泛开展旨在保护气候、提高能源效率的资助计划。目标是在工业、家庭、农、林、商、服务业及交通领域以较低成本充分挖掘能效潜力。主管部门为联邦环境部、经济部、交通部、农业部。

8、制定产品生态设计条例标准。目标是通过标准和产品能效标签将高能效产品更广泛引入市场。主管部门为联邦经济部、环境部。

9、鼓励沼气输入现有天然气管网。目标是减轻沼气输入天然气管网难度和对天气然进口的依赖成度，促进保护气候的能源开发。主管部门是联邦经济和环境部。

10、加强节约能源条例的落实。目的是使对建筑节能的要求与技术和能源价格发展水平逐渐衔接，自2020年起新建筑取暖基本不采用化石燃料。主管部门为联邦交通建筑部、经济部。

11、鼓励对出租房屋进行旨在减轻能耗、改善能效的修缮、改造。主管部门为交通建设部、经济部。

12、继续执行现行的旨在减少二氧化碳排放的建筑物修缮计划，充分挖掘城市建筑和社会福利设施的节能潜力。主管部门为建设部、财政部、教研部、经济部和环境部。

13、继续执行可节省50%一次能源消耗的社会福利设施现代化改造。主管部门为建设部。

14、制定《可再生能源供热法》及其他法律条例，促成可再生能源供热比率由2005年的5.4%升至2020年的14%。主管部门为环境部和建设部。

15、2006年至2009年之间对国家产权下的建筑进行节能改造，2009年至2011年进行后续改造工程。头期改造费用为1.2亿欧元。改造工程完工后，国家所属建筑年总耗能成本将在5亿欧元基础上减少3000万至9000万欧元。主管部门为环境部和建设部。

16、转换和执行欧盟关于新产轿车二氧化碳排放的标准和法规。目标是2012年新车二氧化碳排放标准降至每公里120克。主管部门为环境部和交通部。

17、制定《生物燃料油比例法》配套法令和细则，一方面保证实现法律规定的目标，另一方面达到优中选优的目的，鼓励选用减排效果最佳的生物燃料油。主管部门为财政部、环境部和农业部。

18、以二氧化碳排放量为基准征收机动车税。目的是以税收为杠杆调动所有参与者的积极性，最终确保欧盟至2012年将新购轿车的二氧化碳排量限制在每公里130克的目标得以实现。主管部门为财政部。

19、修改机动车能源消费标识法令。改进后的新标识将包含车辆能效、二氧化碳排放量、机动车税率和耗油情况等信息。主管部门为经济部。

20、充分发挥载重汽车养路费的引导作用。拉大不同排放等级的养路费收费标准，以鼓励提高能效、减少货运当中的二氧化碳排放、选择低排放的车辆。主管部门为交通部。

21、力促把航空业纳入到欧洲排放权交易体制中、推动建设“欧洲单一天空”、实现机场降落费用和飞机排放量相挂钩。目标是降低航空运输业的温室气体排放。

22、力促把船运交通纳入到国际排放权交易体制中，为此将在国际海洋组织和联合国气候变化框架公约等国际舞台提出制定相关条例的要求。主管部门为交通部。

23、采取措施减少氟利昂的排放，包括：制定化学品气候保护法令，对以氟为冷却剂的新产及正在使用的制冷设备的密封性及冷却剂损失极限值做出规定；采取措施早日实现新车空调制冷剂从氟利昂向GWP值小于150的制冷剂的转换；鼓励运用天然制冷剂的高效、气候友好型制冷设备的研发和市场引入。主管部门为环境部。

24、联邦政府公共采购中除考虑购置成本外，更多考虑物品的能耗运营成本和服务耗能成本。目标是降低政府的能耗和财政支出，为社会做出购置高效工艺和实行气候保护的榜样。主管部门为经济部。

25、加强和继续执行对以提高能效和研发可再生能源为主要内容的能源研究和创新的鼓励措施。主管部门为经济部、环境部、交通部、农业部。

26、为促进电力汽车的研发，政府应联合企业界在国家氢气和燃料电池科技创新计划框架内出台电池系统和电力驱动的研发和示范方案，和汽车工业企业协调进行插件混合动力汽车的现场实验。目标是减少机动车交通对环境的影响。主管部门为经济部、交通部、财政部和环境部。

27、加强气候保护和提高能效的国际项目，提高清洁发展机制和联合履行行动的执行力度，落实能效出口行动。目标是支持和鼓励德国企业更多参与项目级机制，在排放交易框架内以低成本完成减排义务，促进保护气候和高能效产品和服务的出口。主管部门为环境部、经济部和经合部。

28、责成德驻外使馆、领馆、驻国际机构代表处更多地报告所在国能源领域的发展，对德国、欧盟能源供应安全的影响，所在国的可再生能源政策及能源效率情况，德国企业在所在国能源、气候保护领域展开业务的机会，在清洁发展和联合履行机制基础上进行合作的机会，以及所在国在新型低排放能源科技、可再生能源和能效领域的研究计划和招标活动。主管部门是外交部。

29、落实德外交部为响应德总理默克尔关于建立“新型跨大西洋经济伙伴关系”的指示而发起的“跨大西洋气候和科技倡议”。目标是在清洁煤炭、可再生能源开发和提高能效等重点领域开展更紧密的跨大西洋合作和协调。主管部门为外交部和经济部。

为贯彻落实德国政府上述气候保护政策和措施，使之有法可依，德国在国内立法上制定和施行了下列法律法规：

——1999年4月施行的《生态税改革法》。对燃料油、取暖油和电力征收能源税，通过提高价格来鼓励社会多使用新能源。

——2000年4月施行的《可再生能源优先法》，通过保护收购价鼓励对新能源发电的投资。该法规定，到2020年德国可再生能源发电量在总发电量中的占比将从1999年的13%提高至30%。

——2002年4月施行的《热电联产促进法》，规定热电联产发电比例到2020年提升至25%。

——2002年2月施行的《节约能源条例》。

——2004年7月施行的《碳排放权交易法》。

——2007年1月施行的《生物燃料油比例法》，规定至2015年德国生物燃料在总燃料中的占比要达到8%。

——2009年1月施行的《可再生能源供热法》。

——2009年7月施行的《车辆购置税改革法》，规定新车购置税率同车辆发动机大小和二氧化碳排量高低挂钩。

文/熊华文 符冠云，国家发改委能源研究所，环境保护

当前，世界各国都在加快推进氢能产业发展，初步形成了四种典型模式，即以德国为代表的“深度减碳重要工具”模式，以日本为代表的“新兴产业制高点”模式，以美国为代表的“中长期战略技术储备”模式和以澳大利亚为代表的“资源出口创汇新增长点”模式。我国在推动氢能产业高质量发展的过程中，应充分参考借鉴国际经验，进一步明确“初心”与“使命”、目标与路径，以推进能源革命为出发点，构建“大氢能”应用场景，统筹推进氢能产业技术与市场、供应与需求的协调发展。

氢能作为二次能源， 具有来源广泛、适应大范围储能、用途广泛、能量密度大等多种优势。随着氢能产业的兴起， 全球迎来“氢能 社会 ” 发展热潮，欧盟、日本、美国、澳大利亚、韩国等经济体和国家均出台相关政策，将发展氢能产业提升到国家（地区）战略高度，一批重大项目陆续启动，全球氢能产业市场格局进一步扩大。对我国而言，加快发展氢能产业，也有现实而迫切的意义。具体来看， 发展氢能产业是优化能源结构、推动能源转型、保障国家能源安全的战略选择，是促进节能减排、应对全球气候变化、实现绿色发展的重要途径，是超前布局先导产业、带动传统产业转型升级、培育经济发展新动能、推动经济高质量发展的关键举措。

2019年是我国氢能发展的创新之年，“理想照进现实”特点明显— 战略共识基本成形， 探索 的步伐正在加快， 先进理念、技术、模式层出不穷。超过30个地方政府发布了氢能产业发展规划/ 实施方案/ 行动计划，相关的“氢能产业园”“氢能小镇”“氢谷”项目涉及总投资额多达数千亿元，氢燃料电池 汽车 规划推广数量超过10万辆，加氢站建设规划超过500座。我国在加快发展氢能产业的过程中，需要广泛参考借鉴国际经验。我们认为，对于国际经验的研究不应只停留在政策、措施和行动的简单总结及归纳层面，而应该深入分析各国发展氢能背后的初衷、动机、利益格局等内容。在充分了解各国资源禀赋、产业基础、现实需要等各方面因素的基础上，找到发展的方向、目标、路径、模式与政策措施之间的逻辑关系。换言之，不止要看“做了什么”，更要研究“为什么做”“做了有什么好处”等深层次问题。

从不同国家发展氢能产业的出发点、侧重点、着力点等方面看， 全球各国实践大致可总结为四大类型，本文称之为四种典型模式，即把氢能作为深度脱碳的重要工具的德国模式（法国、英国、荷兰等国做法类似）；把氢能作为新兴产业制高点的日本模式（韩国做法类似）；把氢能作为中长期战略技术储备的美国模式（ 加拿大做法类似） 以及把氢能作为资源出口创汇新增长点的澳大利亚模式（ 新西兰、俄罗斯等国做法类似）。

德国模式：推动深度脱碳，促进能源转型

德国能源转型近年来暴露出越来越多的问题。首先，随着可再生能源装机容量和发电量的稳步提升，维护电力系统稳定性成为其头等挑战。2019年德国部分地区出现了电力供应中断事故，暴露出其储能和调度能力不足的短板。其次，为提升电力系统供应能力，德国增加了天然气发电，但由此需要从俄罗斯等国家进口更多天然气，导致能源对外依存度提升。最后， 能源转型使带来能源价格走高，能源转型面临越来越多的争议。与能源转型陷入困境一脉相承的问题是碳减排进展不如预期。德国政府已经提出了2030年比1990年减排55%的中期目标和2050年实现碳中和的长期目标，然而自2015年以来碳排放量不降反升，2018年在暖冬的帮助下才实现了“转跌”。传统减排路径边际效益递减，急需开辟新途径，挖掘更多减碳潜力。

发展氢能可助力大规模消纳可再生能源，并实现“难以减排领域”的深度脱碳。电解水制氢技术发展迅速，规模提高、响应能力增强、成本下降，使其有望成为大规模消纳可再生能源的重要手段。在区域电力冗余时，通过电解水制氢将多余电力转化为氢气并储存起来，从而减少“弃风能”“弃光能”“弃水能”等现象，降低可再生能源波动性对于电力系统的冲击。与此同时，氢能具有高能量密度（质量密度）、电化学活性和还原剂属性， 能够在各种应用领域扮演“万金油”角色，对“难以减排领域”的化石能源进行规模化替代，实现深度脱碳目标。

围绕深度脱碳和促进能源转型，德国创新提出了电力多元化转换（Power-to-X）理念，致力于 探索 氢能的综合应用。具体而言，在氢气生产端，利用可再生电力能源电解水制取低碳氢燃料，从而构建规模化绿色氢气供应体系。在氢气应用端，将绿色氢气用于天然气掺氢、分布式燃料电池发电或供热、氢能炼钢、化工、氢燃料电池 汽车 等多个领域。现阶段，德国政府与荷兰等国正在开展深度合作，重点推广天然气管道掺氢，构建氢气天然气混合燃气（HCNG） 供应网络。其中，依托西门子等公司在燃气轮机方面的技术优势， 已开展了若干天然气掺氢发电、供热等示范项目。截至2019年年底，德国已有在建和运行的“P to G”（可再生能源制氢 天然气管道掺氢）示范项目50个，总装机容量超过55MW。此外，蒂森克虏伯集团已开展氢能炼钢示范项目，预计到2022年进入大规模应用阶段。

日本模式：保障能源安全，巩固产业基础

日本能源安全形势严峻，急需优化能源进口格局和渠道。日本的能源结构高度倚重石油和天然气，二者占能源消费比重高达2/3，因为国内能源资源比较匮乏，95%以上的石油和天然气都需要进口。能源地缘政治局势日趋复杂，断供风险犹如“达摩克利斯之剑”，再加上国际能源市场价格的大起大落，都会给日本能源安全甚至经济安全带来冲击。2011年福岛核事故之后，日本核电发展遇到越来越多的阻力，如果实现本土“弃核”，意味着能源对外依赖程度还要提升。因此，日本迫切需要在当前能源消费格局中开辟新的“阵地”，寻找能源安全的缓冲区和减压阀，摆脱其对于石油和天然气的依赖。

发展氢能可提升能源安全水平、分化能源供应中断及价格波动风险。日本未来消费的氢能虽然仍需要从海外进口， 但主要来自澳大利亚、新西兰、东南亚等国家和地区， 与中东、北非等传统油气来源地区形成了空间分离，进而分化了地缘政治风险。同时，石油和天然气在价格上有较高的关联度，两者仍然属于“一个篮子里的鸡蛋”。而氢能来源广泛，价格与油气的关联度不高，增加氢能进口和消费，能够在一定程度上分化油气价格同向波动对本国经济的影响。此外，氢能还能够提升本国的能源安全水平。日本是地震、海啸、台风等自然灾害多发的地区，能源供应中断情况经常发生。氢燃料电池 汽车 、家用氢燃料电池热电联产组件等设备在充满氢气或其他燃料的情况下，可维持一个家庭1 2天的正常能源供应。氢能终端设备的普及，还可以为日本减灾工作作出贡献。

日本氢能基本战略聚焦于车用和家用领域的应用，是产业和技术发展的必然延伸。日本在技术、材料、设备等方面拥有非常明显的优势， 尤其是已基本打通氢燃料电池产业链。经过多年耕耘，日本已在氢能领域打造出一批“隐形冠军”，如东丽公司的碳纤维、川崎重工的液氢储运技术和装备等。据统计，日本在氢能和燃料电池领域拥有的优先权专利占全球的50%以上，并在多个关键技术方面处于绝对领先地位。专利技术既是日本的“保护网”，也是其他国家的“天花板”。推广氢燃料电池 汽车 和家用燃料电池设备，一方面，可将过往的投入在市场上变现、获取现金流，另一方面，还能及时获取信息反馈，完善技术和设备，由此形成了“技术促产业、产业促市场、市场促技术”的良性循环和正向反馈。

美国模式：储备战略技术，缓推实际应用

美国氢能发展经历“ 两起两落”，但将氢能视为重要战略技术储备的工作思路一直没有改变。早在20世纪70年代，美国政府就将氢能视为实现能源独立的重要技术路线，密集开展了若干行动和项目， 但热度随着石油危机影响的消退而降温。2000年前后氢能迎来了第二个发展浪潮。2002年美国能源部（DOE）发布了《国家氢能路线图》，构建了氢能中长期愿景，启动了一批大型科研和示范项目，但后因页岩气革命和金融危机的冲击，路线图被搁置，不过联邦政府对氢能相关的研发支持延续至今。

在过去的10年中，美国能源部每年为氢能和燃料电池提供的支持资金从约1亿美元到2.8亿美元不等，根据2019年年底参议院、众议院通过的财政拨款法案，2020年支持资金为1.5 亿美元。总体来看，在近50年的时间里，尽管有起伏，但联邦政府将氢能视为重要战略技术储备的工作思路一直没有改变，持续鼓励 科技 研发使得美国能够保持在全球氢能技术的第一梯队。

页岩气革命是美国氢能发展战略被搁置的最主要原因。凭借具有经济、清洁、低碳优势的页岩气，美国已逐步实现能源独立和转型，而页岩气和氢能在应用端存在较多重合，对氢能形成了巨大的挤出效应。加州燃料电池合作伙伴组织（CaFCP）的数据显示，美国的氢燃料电池 汽车 市场已陷入停滞状态，在2019年甚至出现了12%的下滑，发展势头已被日韩、中国赶超。

澳大利亚模式：拓宽出口渠道，推动氢气贸易

澳大利亚一直是全球最主要的资源出口国，同时资源出口也是其最重要的经济增长引擎。根据澳大利亚联邦矿产资源部发布的数据，2019年资源出口直接贡献了该国GDP增长的1/3 以上。但传统的“三大件”（煤炭、液化天然气、铁矿石）出口已现颓势。在煤炭方面，长期以来澳大利亚在全球煤炭贸易中占比超过1/3， 主要目标市场集中在东北亚地区，然而近几年中、日、韩相继开展减煤控煤行动，煤炭出口前景暗淡。在铁矿石方面，中国买走了60%以上的澳大利亚出口铁矿石，而中国钢铁产量进入峰值平台、电炉钢比重提升，这都将拉低其对铁矿石的需求；在液化天然气（LNG）方面，尽管市场需求增长潜力仍然可观，但由于国际油价暴跌，LNG出口创汇能力也被大幅削弱。据世界天然气网站分析， 未来五年内澳大利亚LNG出口收入将持续收缩。

出于经济可持续发展考虑，澳大利亚政府急需找准新兴市场需求，拓宽出口渠道。2019年11月，澳大利亚政府发布了《国家氢能战略》，确定了15大发展目标、57项联合行动，力争到2030年成为全球氢能产业的主要参与者。打造全球氢气供应基地是澳大利亚发展氢能的重要战略目标。澳大利亚正积极推动与日、韩等国的氢气贸易，签订氢气供应协议，同时与相关企业开展联合技术创新，完善氢能供应链，扩大供应能力、降低成本。

如澳大利亚政府与氢能供应链技术研究协会（HySTRA，由川崎、岩谷、电力开发有限公司和壳牌石油日本分公司组成）合作组成联合技术研究组，开展褐煤制氢、氢气长距离输送、液氢储运等一系列试点项目。2019年年底川崎重工首艘液氢运输船下水，补齐了澳大利亚和日本氢气供应链最后一块拼图。这种“贸易 技术创新”一体化模式调动了各参与方的积极性，澳方可实现本国氢气资源的规模化开发，川崎等企业能够获得成本更低的氢气，技术研发团队获得了宝贵的试验田。

值得一提的是， 澳大利亚提出的低碳氢能，既包括可再生能源电解水制氢，也包括化石能源（尤其是煤炭） 制氢（ 碳捕捉） 与储运技术。虽然化石能源制氢备受争议，但正是在煤炭出口增长乏力背景下的现实选择。

对我国的启示：明确氢能“协同互补”定位，构建多元化应用场景

每个国家发展氢能产业都有其“初心”和“使命”。德国模式将氢能视为手段，即发展氢能是为了破解能源转型和深度脱碳过程中出现的诸多问题；日本模式将氢能视为目的， 即发展氢能是关乎国家能源安全和新兴产业竞争力的战略选择，是迎合技术在市场变现中的强烈诉求；美国模式将氢能视为备选，即氢能只是众多能源解决方案中的一种，氢能发展与否，取决于其技术进步、成本下降等因素；澳大利亚模式将氢能视为产品，即乘着全球刮起的“氢风”，积极扩展出口产品结构，获取更多收益。

从上述对全球氢能发展四种典型模式的分析中可以看到，各国发展氢能产业均有其出发点和立足点，均考虑了各自的资源禀赋、产业基础、现实需要等多方面因素，大多遵循了战略上积极、战术上稳健，坚守发展初衷、不盲从、不冒进的推进策略。当前，我国有关部门正在研究制定国家层面的氢能产业发展战略规划，首先应该明确的是我国发展氢能产业的“初心”与“使命”、目标与路径等问题。参考借鉴国际经验，结合我国实际国情，本文提出我国氢能产业战略定位及发展导向等方面的三点建议。

一是明确产业定位，发挥氢能在现代能源系统中的载体和媒介作用。 国家《能源统计报表制度》已将氢气纳入能源统计，明确了氢能的能源属性，氢能即将成为能源系统的新成员，其发展必须服从和服务于能源革命的总体要求。需要认清的是，我国拥有多个与氢能存在替代关系的能源解决方案，因此氢能并非我国的必选项，而是备选项和优选项。因此，应从我国能源系统的核心问题出发，找准切入点，选择融入能源系统的合适路径。应利用氢能的特点和优势，发挥其在可再生能源消纳、增强能源系统灵活性与智能性等方面的作用，更好地与既有的各种能源品种互动，最终促进能源革命战略的深入实施。

二是提升认识视角，逐步构建绿色低碳的多元化应用场景。 2018年以来出现的各地区扎堆造车情况，既源于对氢燃料电池 汽车 发展前景认知过于乐观，又源于对氢能认识的局限。事实上，我国的氢能技术储备不足、产业根基不牢固，地区间差异非常明显，绝大多数地区都不具备将技术装备推向市场变现的能力和条件。而在深入推进生态文明建设和积极应对气候变化的格局之下，我国已经提出2030年前碳达峰和2060年碳中和的目标愿景，“难以减排领域”的深度脱碳将成为未来我国需要面对的重大问题。因此，应统筹经济效益、节能减碳和产业发展等因素，利用氢能具有的“高效清洁的二次能源、灵活智慧的能源载体、绿色低碳的工业原料”三重特点，逐步构建在交通、储能、工业、建筑等领域的多元化应用场景。

三是加强统筹协调，推动技术与市场、供应与需求“齐步走”。 氢能和燃料电池集尖端材料、先进工艺、精密制造于一身，兼具高附加值和高门槛属性。须清醒地看到，我国氢能产业与发达国家差距明显，远未达到大规模商业化的临界点，对价值创造功能不可预期过高。再加上目前产业利润集中在国外企业的事实，我国更应保持战略定力，坚持以“安全至上、技术自主、协调推进”为原则，不盲目追求市场扩张，避免强行通过补贴手段刺激下游需求，进而把大量补贴资金输送至国外公司。各地在谋划氢能产业发展过程中，应遵循“需求导向”原则，“自下而上”布局生产、储运及相关基础设施建设，推动氢能供应链各环节协同发展，避免某环节“单兵突进”。

对于一般的投资者，就不用考虑这个问题！

一个氢产业链至少涉及到以下几个环节：燃料电池系统、电堆、触电极、质子交换膜、催化剂、空压机、储氢瓶、燃料电池车、加氢站……

一般投资者哪有那么大资金量全面覆盖。如果采用“每个公司都买一点”的方式，即使买到牛股，也因为资金分散，实际收益并不高，还不如买个行业指数基金。

所以，最好集中使用。优先考虑：

电池、电堆——氢能源核心部件；

交换膜、催化剂——公司规模不大，技术上一点革新，就是行业大变化；

加氢站——不用多分析了吧！

因氢能具有安全、高效、可再生、清洁、低碳等特点，世界终将走向以氢能源为主的时代。

对于我国而言，发展氢能，一方面可以丰富绿色低碳能源体系，助力解决风、光、核等新能源的消纳难题；另一方面，可以作为煤炭清洁化利用的极佳途径，推动化石能源清洁转化和替代，这对于我国这个煤炭大国来说尤具现实意义。

“氢气应用较为广泛，在石化领域，它是用量最大的化工原料之一，可用于合成氨、合成甲醇、石油炼制等；在交通领域，随着我国油品质量升级步伐不断加快，多数炼厂采用全加氢方式制油；新能源 汽车 蓄势待发，对氢燃料的需求稳步提升。”

“另外，氢能在农业、 健康 医疗等领域的应用也越来越广泛、深入。”中国国际经济交流中心信息部副部长景春梅表示，随着时代的进步，氢气的应用场景将越来越多，对氢气的需求越来越大，用氢缺口也逐渐加大。

实现大规模制氢需求迫切，那么，哪种制氢路径堪当大任？通常而言，工业化制氢路线主要包括水电解制氢、煤炭气化制氢、天然气制氢、生物质气化制氢、可再生能源制氢等。

从我国能源禀赋及能源利用现状等因素出发，煤炭气化制氢、可再生能源制氢前景广阔。其中，又以煤炭气化制氢最受青睐。

氢能源是全世界都在努力争取研究开发的迄今最为高效，环保及持久的新能源，相比电动车优势很明显，电动车虽然节省了石油资源，但是废旧电池对环境的破坏很大，但是氢能源是真正的零污染，李克强总理去年专门去日本丰田公司考察，显示出国家最高层对此新能源的高度重视，并于今年写入了政府工作报告，坚持看好该产业的未来，产业资本已经大规模进去这个行业，预计五到十年实现量产

先上答案： 氢能目前在交通领域应用较多，尤其是氢燃料电池 汽车 ，除了 汽车 ，氢能在多种交通方式都有应用，在作为交通动力来源之外，氢能作为一种重要的二次能源形式，在储能、应急电源、分布式供能等领域也有很多应用 。

先看交通领域 ，氢燃料电池 汽车 其实是一个很宽泛的概念，氢燃料电池 汽车 除了 乘用车 ，还包括 公交车/大巴、物流车、叉车、重型卡车 等多种车型。国外目前乘用车应用较多，约30000辆，而我国选择了公交车/大巴以及物流车等车型作为前期的推广车辆，一是因为其行驶路线和范围较为固定，有利于加氢站的建设规划，二是因为与乘用车相比车型空间较大，技术难度有所降低，有利于我国的技术起步，截至2019年底，我国氢燃料电池车辆约6000辆，加氢站60座， 今年加氢站已超100座 。

氢能叉车 是氢能在交通领域的一个亮点，目前国外的应用已超过25000辆，氢能叉车比锂电池叉车的优势在于燃料加注时间段、燃料电池比锂电池占用空间小、重量轻、续航时间长，与叉车工况匹配度很好，具有显著优势。

说完了氢能在车辆领域的应用，下面介绍一下氢能在其他交通领域的应用，如 氢燃料电池列车、氢能船舶、氢能飞机 等。

氢燃料电池列车 最早在2002年由美国公司研制开发，为质子交换膜燃料电池驱动，净功率达17KW，随后日本德国西班牙等国家均推出了原型车辆，促进了产业发展。2016 年，法国阿尔斯通基于柴油列车Coradia Lint 54 研发成功氢能列车CoradiaiLint，2018 年在德国正式投入商业运营，这也是世界上第一次正式投入商业运营的氢能列车。我佛山市高明区有轨电车示范线是国内首条采用氢能源燃料电池的线路，目前已实现示范运行。

氢能船舶 在世界上已有多个应用。“Alsterwasser”内河游船2009年完成建造，总长25.5m、总宽5.36m、吃水1.33m、最大速度8kn，载客量超过100人，配备2 50kWPEMFC燃料电池和120Ah胶体铅酸电池。欧盟资助的Methapu项目以瓦锡兰（Wärtsilä）制造的250kWSOFC燃料电池作为船舶辅助动力和推进动力，项目应用的滚装船于2003年建造。2017年7月，由双体豪华赛艇“FormuleTag”改建的完全依靠可再生能源驱动的氢燃料电池船“EnergyObserver”投入航行，该船总长30.5m、总宽12.8m、总重28t，由太阳能光伏、风能和燃料电池构成混合动力系统，采用推进/发电一体化电机推进。

氢能飞机 是氢能在交通领域的另一项重要应用。氢能飞机可有效解决目前航空燃油的污染问题和碳排放问题。目前有两种技术路线，一是氢作为燃料直接燃烧，与目前的飞机系统类似，改动工作小；另一种技术路线类似燃料电池 汽车 ，先通过氢燃料电池系统发电，在用电驱动飞机发动机做功推动飞行。今年10月，一架经过改装的 Piper M 级六座飞机从位于英国克兰菲尔德的公司研发机构起飞，并完成了全图案的环形飞行并成功降落。ZeroAvia 称该飞机是目前世界上最大的氢动力飞机。

以上是氢能在交通领域的主要应用，可以看出不仅局限于 汽车 领域，氢能在多个领域中都发挥着重要作用。

另一方面， 氢是一种能量密度很高的二次能源，具有储能的功能 ，比常规的化学储能的储存时间周期长，可跨日、跨周甚至跨月、跨季度进行能量储存， 实现能量的生产端和消费端相匹配 。利用氢能的能源特性，氢能在 储能、应急电源、分布式供能等领域 也发挥着重要作用。

就在前几天，美国能源部(DOE)发布了储能大挑战路线图Energy Storage Grand Challenge Roadmap，这是美国发布的首个关于储能的综合性战略。 氢储能作为一种重要的储能技术被提及 ，主要形式为电氢双向转化储能和盐穴存储两种，其中电氢双向转化储能为主要利用方式。

在应急电源和分布式供能领域 ，氢能也已有多项应用。近日，全球第一个兆瓦级大型燃气发电系统在德国汉堡的热电联产厂开始现场测试，该技术最吸引人的是，可以将现有机组转换为使用100%氢气运行，为30栋住宅楼、一个 体育 中心、一个日托中心和公园休闲综合体供暖，产生的电能可供电动 汽车 充电及当地电网。英国能源监管机构Ofgem日前宣布，将为苏格兰地区一个可再生能源制氢供热项目提供2412万美元的资金支持。这是该项目继获得苏格兰政府支持后，再度获得英国监管方的“首肯”。

综上所述，氢能不仅应用于 汽车 领域，在交通其他领域也发挥着重要作用，同时氢的能源特性，也是其在储能、分布式供能等领域取得了许多应用。在未来低碳排放、碳中和的趋势下，氢能将发挥更多的作用。

产业链，我觉得自己也只是纸上谈兵。但我可以说一下观点以及看法：氢能源的战略制高点国家已经提出。包括总理在会议上也多次提及。可见已经上升到国家层面。在当下环境改善乏力，作为清洁能源的氢会逐步走上 历史 的舞台。氢作为燃烧能源当然是动力系统。所以第一布局应该在 汽车 方向：发动机，以及附属产业。如果你想要打通产业，那么要围绕这个点，像上游，以及下游延伸。以及未来的发电厂，热力公司。

当然当下最好的选择，就是和氢能源的科研团队展开合作，核心价值才是最重要的。

对很多国外的品牌，大家都不是很了解。今天就来介绍一下vaillant是什么牌子。接下来跟着她时代的小编来了解一下吧。感兴趣的伙伴快来学习一下吧。

vaillant是什么牌子

Vaillant，德国威能，总部位于德国北莱茵-威斯法伦州Remscheid市，拥有140多年的发展历史，是欧洲出色的供热/生活热水/通风及空调设备制造商，也是顶尖的家用燃气壁挂炉制造商。1874年，在德国鲁尔区小镇雷姆沙伊德(Remsheid)，23岁的约翰-威能(JohnVaillant)研制出了使用煤气的循环加热系统并迅速把它变成了产品。威能非常注重采暖技术的人性化设计，不断推出多项专利技术，相继发明了闭合系统的热水器、壁挂式燃气热水器等，开启了欧洲家庭热水市场的舒适时代。

威能集团专注于为家居生活的舒适性提供智能化解决方案.140多年来，威能集团在供热、通风、热水器、空调领域始终保持市场先导地位，全球60多个国家拥有超过3千万顾客。目前，威能集团旗下共计拥有八大国际品牌，在欧洲7个国家及中国无锡共设有11家工厂及产品研发中心，并拥有欧洲最先进的产品检测实验室，全球员工超过12000人。

除了高效的常规能源供热设备，威能集团还致力于实现可持续发展，创新使用可再生能源的系统解决方案。一个非常重要的产品就是联合供热系统：将可再生能源产品与不同的采暖设备联合起来为用户提供智能高效的系统。这一高效的系统，仅在德国就能节约超过30%的能源，同时相应减少30%的CO2排放。

德国技术和德国制造向来被誉为品质的象征，而作为德国工业的符号，威能集团以其先进的节能环保技术、卓越的解决方案和产品为全球用户带去了温暖舒适的享受，并以出众的品质和优质的服务，尤其是倡导使用清洁能源的公共意识，赢得了全球用户的尊重。

Vaillant的燃气热水器怎么样

世界上第一台燃气热水器就是Vaillant生产的，自从1955年Vaillant进入香港之后，平均每3家就有一家用的是Vaillant热水器，只不过当时大家都叫他“大白兔”。Vaillant热水器现在已经做到了数字技术精准控温，新款的结晶显示屏轻触面板操作非常方便，另外节能环保和安全防护也做的特别好。

关于以上分享的vaillant是什么牌子，以及这个牌子的热水器怎么样。对于以上问题相信大家已经掌握了具体的信息，对于品牌的选择，可以根据自己的经济条件决定。

地热发电厂的资料

地热能是指贮存在地球内部的可再生热能，一般集中分布在构造板块边缘一带，起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。全球地热能的储量与资源潜量十分巨大，每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW·h,但是地热能的分布相对比较分散，因此开发难度很大。由于地热能是储存在地下的，因此不会受到任何天气状况的影响，并且地热资源同时具有其它可再生能源的所有特点，随时可以采用，不带有害物质，关键在于是否有更先进的技术进行开发。目前地热能在全球很多地区的应用相当广泛，开发技术也在日益完善。对于地热能的利用，包括将低温地热资源用于浴池和空间供热以及用于温室、热力泵和某些热处理过程的供热，同时还可以利用干燥的过热蒸汽和高温水进行发电，利用中等温度水通过双流体循环发电设备发电等，目前这些地热能的开发应用技术已经逐步成熟，而且对从干燥的岩石中和从地热增压资源及岩浆资源中提取地热能的有效方法进行研究可以进一步提高地热能的应用潜力，但是目前地热能的勘探和提取技术还有待改进。

发达国家在对地热能的利用方面已经获得了较好的经济收益。利用地热进行供暖，既缓减能源压力，同时将很大程度地减少由燃油和煤炭供暖所造成的空气污染。在全球国家中，德国始终积极发展本国的可再生能源。目前德国是全球利用风能最多的国家，风力和太阳能发电已经迅速地发展，但基于环保因素的考虑，德国又在积极开发地热资源，并大力兴建地热发电厂，从地层深处汲取摄氏98度的热水进行发电。研究表明，利用地热发电的总潜力相当于德国年需电量的600倍，另外还有相当于需求量1.5倍的供暖潜能。而法国也在根据热干岩石的原理建造发电站，并生产出巨大的电能以满足经济发展与生活的需求。

在地热能源的开发和技术转让方面未来的发展空间与潜力巨大，但由于利用地热能源进行发电的成本较高，因此亟需进行更多的技术研究以解决这一问题。我们相信随着对地热资源的不断开发与研究，地热能源必将成为继水力、风力和太阳能之后又一种重要的新能源。

继8月美国打算扩大对“北溪-2”天然气管道项目制裁范围后，该项目又因俄罗斯反对派人士纳瓦利内疑似中毒事件再添变数。德国总理默克尔近日态度也发生转变，称不排除以“北溪-2”项目制裁俄罗斯的可能性。

自2011年筹划起，“北溪-2”项目引发的争议不断。美国、乌克兰、波兰、波罗的海三国是最为激烈的反对者。在德国内部，绿党、保守党对该项目表示怀疑的声音也越来越大。

目前，“北溪-2”项目已完工94%，仅剩最后150公里。在重重博弈之中，该项目能否于明年年初竣工？如果该项目被迫中断或延期，谁的利益将受损，谁又会因此渔翁得利呢？

或损害德国天然气战略

如果“北溪-2”项目得以如期建成，德国将是该项目最大的获益方。德国将因此成为欧洲能源中心，并为国内能源转型提供支撑。

德国“气候保护计划2030”战略显示，德国希望在十年内增加天然气的进口与输送，从煤炭和核能转向可再生能源。在转型过程中，天然气被视作可再生能源的最佳替代品，并可填补因煤炭和核电退出带来的空白。此外，天然气还可为间歇性风能和太阳能发电提供支持。

在天然气价格上，据咨询机构伍德·麦肯齐(Wood Mackenzie)估计，如果“北溪-2”项目明年如期竣工，将使得欧洲的天然气成本降低约25％。

但如果“北溪-2”项目中断，将迫使德国重新制定能源战略，柏林未来天然气集团（Zukunft Erdgas）天然气部门负责人凯勒（Timm Kehler）称，紧随其后的便是项目投资减少和天然气价格上涨。

此外，如果项目中断，还面临成本难以收回和赔偿等问题。

据外媒报道，目前参与该项目的公司已投入95亿欧元，仍处于亏损状态。其中，俄罗斯天然气工业股份公司出资占一半，其余由德国、法国、荷兰、奥地利等国企业投资，共有欧洲五家能源公司分摊了剩余投资成本。

德国杜伊斯堡－埃森大学能源经济学教授韦伯（Christoph Weber）认为，如果因政治原因而中断此项目，这些公司可能向政府寻求赔偿，这些钱最终可能由纳税人来支付。

谁将渔翁得利？

一直以来，美国都是“北溪-2”项目域外最大的反对者。特朗普上台后，就以“德国不交北约军费反购买俄罗斯天然气”为由激烈反对该项目。去年12月，美国国会借国防预算法案制裁参与“北溪-2”项目的企业，迫使已完工94%的“北溪-2”项目陷于停滞。

林伯强表示，美国插手“北溪-2”项目，有两个主要原因。从经济上看，美国一直试图想把天然气卖到欧洲，这符合其本国的商业利益；从外交上看，该项目绕开了乌克兰，现在美国与乌克兰的外交关系较为紧密，而与俄罗斯的外交关系更差。

俄罗斯联邦安全会议副主席梅德韦杰夫称，美国的目的非常直白，就是为了抢生意，把自己的液化天然气卖到欧洲，全然不顾欧洲伙伴的利益。

作为全球最大的天然气生产国，美国一直想为自己的页岩气寻找市场，在欧洲市场上与俄罗斯一直是直接的竞争对手。不过，由于运输路途遥远，美国的页岩气在欧洲市场的价格远高于俄罗斯天然气，这也使其市场上份额常年远远少于俄罗斯。

欧盟统计局的数据显示，德国目前进口的天然气中，约50%～75%来自俄罗斯。德国超过90%的天然气消费都依靠进口。

林伯强认为，如果该项目中断，美国很有可能成为受益者。从经济上来看，美国的页岩气价格本身并不贵，问题在于输送，美国可以想办法将其运送给欧洲。从外交上来看，也算是为乌克兰撑腰。虽然美国没有让因此让乌克兰获益，但也没有让俄罗斯牟利，维持了“双输”的局面。

“当然，其他天然气供给国也有可能从中获利。”林伯强称，在国际天然气市场上，天然气买卖的逻辑都差不多，欧盟国家可以向其他方向拓展资源。

韦伯（Christoph Weber）也认为，在能源多样性上，挪威、北非、中东都有足够的天然气资源供应，比如卡塔尔、阿尔及利亚、利比亚或阿塞拜疆等国，均可满足德国的需求。

但是，在德国东部经济联盟（OAOEV）主席赫曼（Oliver Hermes）看来，如果中止工程建设，虽然德国可以寻找其他途径，但无论是从美国进口价格更高的液化天然气，还是重新开辟新的天然气进口渠道，都将使欧洲的天然气安全面临供应瓶颈，并且付出更高成本。

德国人受到二战的影响，所以德国一直反对核能，德国对二战的反思比邻国日本要深刻得多。核能虽然是和平利用核能，但也有制造原子弹的可能。此外，上世纪美苏冷战在全球范围内制造了核危机。所以德国的作为核大国之一，就将核能视为威胁。

德国如何解决国内的发电问题？

德国可再生能源主要通过使用大型太阳能发电厂和生物质发电厂来解决，它们可以将电能直接转化为热能，然后输送到德国的主要发电厂和德国使用的常规电力。电网直接竞争因此使电能的使用更安全、更高效。此外，德国还鼓励和支持完善发电设施设备，在核电投资上更加谨慎。此外，德国也意识到，核电不仅可以减少德国的碳排放，对德国的环境保护也有一定的促进作用。

德国迫于压力才选择关闭核电。

自从日本福岛核电站爆炸后，核电成为人们关注的焦点。虽然发展核电在一定程度上有利于国家的长远发展，但目前对核裂变的控制技术并不完善，没有办法消除核辐射的影响。因此，为了安全起见，许多国家开始拒绝使用核能。特别是在欧洲，出现了反核复兴，德国被迫选择停止发展核电。

德国放弃核电选择什么发电？

德国放弃核电后，转而选择使用火电。火电厂燃烧的煤炭会产生大量二氧化碳，带来严重的空气污染问题，而核电厂相对清洁。德国作为世界上最早进入现代化的国家之一，科技实力雄厚，工业生产需要大量电力。德国在如何发电方面也存在问题。尽管有多种发电方式。但在世界范围内，使用燃煤电厂是一种高污染、高能耗的方式，正逐渐被发达国家所摒弃，而核电则被纳入清洁能源范畴。

R.Curtis（英）、J.Lund（美）、B.Sanner（德）、L.Rybach（瑞士）、G.Hellström（瑞典）

徐巍（译）郑克棪（校）

摘要：1995年在意大利佛罗伦萨举行的世界地热大会上，一篇论文引起了世界地热界对地热热泵增长状况的广泛关注。随着降低建筑能耗压力的增加，以及减少建筑物二氧化碳排放指标的提高，安装地热热泵的趋势正在逐渐兴起。应用地热热泵的国家数量也不断上升，其中一些国家并没有传统意义上的地热资源，但现在他们有了生气勃勃的地热热泵项目。另外，还有一些国家正在探索其应用潜力。从小的家庭安装到大功率的系统安装，各种型号的地热热泵都在增加。这篇文章主要对近10年这些高效率、长寿命、低污染的可再生能源系统的发展和安装进行评价。

1 介绍

地热热泵是世界上发展最快的可再生能源利用技术之一，在过去的10年里，大约30个国家平均增长速率达到10%。它主要的优点是可以利用平常的地温或地下水的温度（5～30℃）就可以运行，而这些资源全世界各个国家都可以获得。在1995年的佛罗伦萨世界地热大会上，人们尝试着总结了当时的这项技术状况和发展水平，到2005年，地热热泵已经进一步提升为新能源和可替代能源的重要角色。它们尤其已经被作为一种高效的可再生供热装置，而且更重要的是它们在减少二氧化碳方面得到认可。来自加拿大的一篇文章中提到：“当前在市场上不可能有任何其他的单项技术比地热热泵在减少温室气体排放和导致全球变暖效应方面的潜力更大。”这句话同当前流行的一种认识相一致：热泵作为供热装置可以减少全球6%以上的二氧化碳排放量，它是目前市场上可获得的减少二氧化碳排放量最大的单项技术之一。这样的说法正好适合当前提倡的把更多的注意转移到可再生热能的利用上来，就像现在提倡可再生电能一样。2005年9个欧洲组织和贸易协会共同提倡采用可再生能源进行供热和制冷的行动。三个主要的技术被提到：生物能、太阳能和地热能。过去10年已经进行的工作，说明正确设计的热泵系统，无论是对单孔安装还是多孔安装，都可以确保从地下汲取的热能是真正可再生和永久可持续的。最近，世界能源组织公布了多种可再生技术的生命周期分析，对于加热技术，地热热泵的生命期二氧化碳排放量是第二低，仅次于木屑。

在这篇文章里，我们简短介绍了地热热泵技术，提出当前流行的一些综合信息。读者会发现2005年世界地热大会论文集第14章收集了比以前大会论文集更多的关于地热热泵的论文，反映了它在世界范围内的快速增长。尽管地热热泵有比较高的应用潜力，但在一个国家或地区的优势条件取决于当地的经济生存能力、应用能力和增长率。我们介绍了几个不同地理区域和国家的发展情况。一些地区已经安装了很多的地热热泵，而且显示了不断增长的趋势，有些地区才刚刚开始。开发利用较好的国家有美国、北欧、瑞士、德国，尤其是瑞典。刚开始开发利用的国家包括英国和挪威。其他有大量装机的国家还有加拿大和奥地利，法国、荷兰也显示了比较快的增长速度。中国、日本、俄罗斯、英国、挪威、丹麦、爱尔兰、澳大利亚、波兰、罗马尼亚、土耳其、韩国、意大利、阿根廷、智利、伊朗等国开始意识到地热热泵技术。论文集第一部分里许多国家介绍了他们的开发利用状况。

2 装机

尽管许多国家都开始对热泵产生兴趣，但热泵的增长主要还是发生在美国和欧洲。据不完全统计，目前全世界范围内的装机容量可能接近10100MWt，年均利用的能量大约59000TJ（16470GWh）。实际安装的机组数量大约900000个。表1列举了地热热泵利用率最高的几个国家。

表1 利用地热热泵领先的国家

3 地热热泵系统

热泵系统利用相对不变的地下温度来为家庭、学校、政府和公共建筑供热、制冷和提供生活热水。输入少量的电能驱动压缩机后，可以产生相当于输入能量4倍的能量。这样的机器使热能从低温区流向高温区，实际上是一台能倒流的制冷机。“泵”说明已经做功，温差称为“抬升”，抬升越大，输入的能量越多。该项技术并不是一项新技术，1852年Lord Kelvin提出了这个概念，20世纪40年代Rober Webber修改成地热热泵，60、70年代获得商业推广。图1是典型的水-气型热泵系统。这样的热泵在北美应用很广泛，但在北欧家庭供暖市场主要利用水-水热泵。

热泵有两种基本的配置：土壤偶极系统（闭路系统）和地下水系统（开路系统），地下系统可以水平或垂直安装，取用井水或湖水。系统的选择依赖安装地点的土壤和岩石类型，能否经济施工水井或现场已有水井，还需场地条件。图2是这些系统的示意图。如前面的水-气型热泵所示，对于热水加热系统，家用热水交换器可以在夏天利用回灌的热量，冬天利用输出的热量来加热生活用水，水-水型热泵一般只能通过转换供热模式到生活热水模式，将输出温度提高到最大来加热生活热水。

图1a 制冷循环中的水-气型地热热泵

图1b 供暖循环中的水-气型地热热泵

图2a 密闭环路热泵系统

图2b 开放环路热泵系统

在土壤偶极系统里，一条封闭的管路被水平的或者垂直的埋在地下，防冻液通过塑料管循环，或者在冬天从地下获得热量，或者在夏天将热量灌入地下。开放环路系统利用地下水或湖水直接通过热交换器后灌入另一眼井（或者河渠、湖里，或者直接用于灌溉），主要按照当地法规执行。

其他种类的热泵系统正在兴起，如竖井和本次大会上提到的一种新类型。这些系统效率很高，但大多需要更加精细的水文地质信息和比闭路系统更加专业的设计。

热泵机组的效率在供暖模式通过运行系数COP来表示，在制冷模式下用能量效率比（EER）来表示，它是输出能量与输入能量（电能）之比，目前的设备基本在3和6之间变化。这样COP为4意味着输入每个单位的电能可以产生4个单位的热能。经过对比，空气源热泵的COP大约为2，取决于高峰供暖和制冷需要的备用电能。在欧洲，这个比率有时候作为“季节性运行参数”，即供暖季和制冷季的平均COP，同时要考虑系统特性。

4 地热热泵的可再生讨论

随着热泵装机的稳定增加，使人认识到它们对可再生能源利用的贡献。这只是部分的认识，因为它们只涉及了供暖和制冷的表面，所以没有可再生电能的考虑。然而，这里面有两个其他的因素——一个是关于地下能源的可持续问题，一个是基于空气源热泵的问题，在能量输出时没有纯能量的增加，所以它们仅仅是一种能量效率技术。

20世纪50、60年代，当空气源热泵风靡的时候，在城市里的化石燃料电厂发电的效率接近30%。当时空气源热泵的COP一般在1.5～2.5之间变化。表2显示了在建筑物里能量释放的情况，60%的能量来自于空气，而用来发电的原生能量只有75%作为有用的热能得到利用。这样，从空气中提取的可再生能量已经高效地释放了热能，但没有剩余能量。表2的第二列是当前的数据。新型的组合或联合循环发电厂发电效率已超过40%。土壤源热泵的SPF已超过3.5。这导致了140%的效率，其中最终能量的71%来自地下。更重要的是，超过40%的剩余量已高于发电消耗的原始能量。

表2 能量和效率对比表

水源热泵和新型发电效率的联合才构成剩余可再生能源的释放。

如果从一开始就用可再生能源发电，则所有传递的能量就都是可再生的。为了释放可再生的能量最多，建议应该尽快使可再生电能变得经济，并与地源热泵结合起来。

能量讨论可能是有争议的，但二氧化碳排放量的减少却很容易证实。举个例子，当前英国电网和地热热泵联合供暖相对于传统的化石燃料供暖技术可以减少50%的二氧化碳排放量。这归功于当前英国电网的联合。由于目前发电所排放的二氧化碳在减少，所以通过利用地热热泵而排放的二氧化碳会更少。随着利用可再生能源发电，建筑供暖将不再需要排放二氧化碳。

如果要计算一下世界范围内可节约的石油当量和当前地热热泵装机容量所能减少的二氧化碳排放量，则需要有几个假设条件。如果每年地热能被利用28000TJ（7800GWh），将此量与30%效率的燃油发电相比，则会节约15.4百万桶石油，或者2.3百万吨石油当量，减少700万吨二氧化碳的排放量。如果我们假想每年同样长时间的制冷，则这个数字会翻倍。

5 美国的经验

在美国，大多数系统都是根据高峰制冷负荷设计的，它高于供暖负荷（主要是北方地区），这样，估计平均每年有1000个小时满负荷供暖。在欧洲，绝大多数系统是根据供暖负荷设计的，所以经常据基础荷载设计，另加化石燃料调峰。结果，欧洲的系统每年可以满负荷运行2000到6000个小时，平均每年2300个小时。尽管制冷模式将热量灌入地下，它不是地热，但它仍然节省能量，有利于清洁环境。在美国，地热热泵装机容量能稳定在12%，大多数安装在中西部地区和从北达科他州到佛罗里达州的东部地区。目前，每年接近安装50000个热泵机组，其中46%是垂直闭路循环系统，38%是水平闭路循环系统，15%是开路系统。超过600个学校安装了热泵系统进行供暖和制冷，尤其在得克萨斯州。应该注意到这一点，热泵按照吨（1吨冰产生的制冷量）来分等级，这个吨相当于12000Btu/hr或3.51kW(Kavanaugh和Rafferty，1997)。一个典型的家庭需要的热泵机组应该是3吨或者是105kW的装机容量。

美国装机容量最大的热泵是在肯塔基州路易斯维尔市的一个宾馆。通过热泵为600个宾馆房间、100个公寓和89000ｍ2的办公区（整个宾馆161650ｍ2）提供冷热空调服务。热泵利用出水量177l/s、出水温度14℃的4口水井，提供15.8MW的冷负荷和196MW的热负荷。消耗的能量是没有热泵系统附近相似建筑的53%，每月节约25000美元。

6 欧洲的状况

地热热泵实际上可在任何地方既供热又制冷，可以满足任何的需求，具有很大的灵活性。在西欧和中欧，直接利用地热能对众多客户进行区域供暖受限于区域的地质条件。在这种情况下，通过分散的热泵系统采集到处都有的浅层地热是一个明智的选择。相应的，在欧洲各个国家，热泵正在快速增长和发展起来。热泵系统的市场正在蔓延，从事该项工作的商业公司也在增长，他们的产品已经进入“黄页”。

欧洲超过20年对热泵的研究开发为该项技术的可持续性建立了一个完善的概念，还解决了噪音问题，制定了安装标准。图3是一个典型的井下热交换器型热泵（BHE）。这个系统每输出1kWh的热或冷需要0.22～0.35kWh的电能，它比季节性利用大气做热源的空气源热泵少需要30%～50%的能量。

图3 中欧家庭中BHE热泵系统的典型应用，典型的BHE长度大于100m

根据欧洲许多国家的天气条件来看，目前大多数的需求是供暖，空调很少需要。所以热泵通常只是用于供暖模式。然而随着大型商业利用数量的增加，制冷的需要以及这项技术推广到南欧，将来供暖和制冷双重功效就会越来越重要。

在欧洲统计热泵安装的可靠数量是相当困难的，尤其是个人的利用。图4是欧洲主要利用热泵的几个国家安装热泵的数量。2001年瑞典大幅增加的热泵主要是空气源热泵，然而瑞典在欧洲也是安装地热热泵最多的国家（见表1）。总的情况，除了瑞典和瑞士，地热热泵的市场扩展在整个欧洲还不太大。

7 德国的经验

1996年之后，根据热泵的销售统计，德国各种热源的热泵销售情况各不相同（图5）。在经过1991年销售量小于2000台的低迷后，热泵的销售量呈现稳定的增长。地热热泵的份额从80年代少于30%上升到1996年的78%，2002年达到82%。而且从2001年到2002年，当德国的房地产由于经济萧条正在缩水的时候，地热热泵的销售量仍然有所增长。将来它在市场上仍然有增长的机会，因为有较好技术前景做保证。

图4 一些欧洲国家热泵机组的安装数量对比图

图5 每年德国热泵的销售数量对比图

德国地热热泵在住宅利用的数量是巨大的，许多小型系统安装在独立的房子里，而较大系统用于一些需要供暖和制冷的办公楼等商业区域。德国的大部分地区夏季的湿度允许制冷不带除湿，例如冷却顶棚。热泵系统就很适合直接利用地下的冷能，不需要冷却器，它们显示了非常高的制冷效率，COP能达到20以上。第一个利用井下热交换器和直接制冷的系统在1987年安装的，同时该项技术成为一个标准设计选择。一些最新的德国地热热泵的例子Sanner和Kohlsch有文章介绍。

在德国，地热热泵已经走过了研究、开发和开发现状阶段，当前的重点是选型和质量安全性。像技术准则VDI4640、合同规范以及质量认证等工作正开始被强制执行来保护工业和消费者，避免质量不合格和地热热泵系统无法长期运行等问题。

8 瑞士地热热泵的繁荣

地热热泵系统在瑞士已经以每年15%的速度快速增长。目前，有超过25000台热泵系统在运行。来自地下有三种热能供应系统：浅层水平管（占所有安装热泵的比例小于5%）、井下换热器系统（100～400m深，占65%）、地下水水源热泵（占30%）。仅仅在2002年，就施工钻孔600000m，并安装了井下换热器系统。

地热热泵系统非常适于开发到处都有的浅层地热资源。热泵系统长期运行的可靠性现在已经通过理论和实践研究以及通过在几个供暖季的测试得到证明。季节运行因素已大于3.5。

各种测试和模型模拟证明这种系统可以持续性的吸取热量。长期运行的可靠性保证了系统可以无故障应用。热泵系统所配备井下换热器的合理尺寸也有利于广泛的应用和选择。实际上，热泵系统的安装在1980年从零开始，经过快速发展，现在是瑞士地热直接利用里最大的部分。

地热热泵系统的安装自从20世纪70年代末期开始认识以来发展很快，这种印象深刻的增长可见图6和图7。

图6 1980～2001年瑞士地热热泵安装的发展趋势图

图7 1980～2001年瑞士井下换热装置和地下水的地热热泵系统装机容量发展趋势图

每年的增长非常显著：新安装系统的数量以每年大于10%的速度增长。小型系统（＜20kW）显示了最高的增长速度（大于15%，见图1）。2001年地热热泵系统的装机容量是440MWt，产生的能量为660GWh。2002年施工了大量的钻孔（几千个），并安装了双U型管的井下热交换器。井下换热器的平均深度大约150～200m；超过300m深度的钻孔也越来越多。平均每米的造价是45美元左右，包括钻井、下入U型管和回填。2002年，井下换热器的进尺达到600000m。

热泵快速进入瑞士市场的原因

热泵系统在瑞士市场上快速发展的原因主要是那里除了这种到处都有的地热以外，在地壳浅层没有其他地热能资源。另外，也有许多其他的原因，包括技术上的、环境上的以及经济上的原因。

技术原因

大多数人口居住的瑞士高原合适的天气条件：大气温度在0℃附近，冬天日照很少，

地下浅层温度在10～12℃之间，长供暖期。

恒定的地下温度通过正确选型尺寸，可以提供热泵最好的季节运行因素和长期使用寿命。

地热热泵以分散方式进行安装，适合于独立用户需要，避免了如同区域供暖系统的昂贵的热分配。

安装位置在建筑物附近（或建筑物地下），相对自由，在建筑物内对空间的要求也不高。

至少对小型系统来说，不需要进行回灌，因为在系统闲置期（夏天）地下的热能可以自动恢复。

环境原因

没有交通运输、储藏和运行的危险（与石油相比）；

没有地下水污染的危险（与石油相比）；

系统运行可以减少温室气体二氧化碳的排放。

经济原因

环境友好的地源热泵安装成本比得上传统（燃油）系统的安装（赖贝奇，2001）；

比较低的运行成本（与利用化石燃料供暖进行比较，不需购买石油或天然气，和燃烧器控制）；

对环境友好的热泵，当地给予对用电费用优惠。

二氧化碳的排放税预计要实施。

进一步快速推广地热热泵的刺激因素是公用事业的“能量合同”。它暗示了利用热泵的公司以自己的成本设计、安装、运行和维护地热热泵，同时以合同价格卖热能或冷能给合适的用户。

尽管绝大多数地热热泵是为单独住宅供暖（生活热水），但一些新的利用方式正在出现（包括各种井下换热器系统，联合太阳能进行热量采集和储存、地热供暖和制冷，“能量堆”）。对于每2km2一台机组，它们的地区密度是世界上最高的。这保证了瑞士在地热直接利用方面是有优势的（在世界上前五个国家中人均装机容量）。相信瑞士的地热热泵在相当长的一段时间内会兴盛下去。

9 英国的地热热泵

在英国，路特·开尔文努力发展了热泵理论，但利用热泵进行供暖却进展缓慢。第一个安装地热热泵的记载要追溯到1976年夏天。小型闭路系统的先锋设置是在90年代初期苏格兰的住宅进行安装的。英国花了很长时间发现为什么到目前为止在英国该项技术要落后于北美和北欧。首要的原因是相对温暖的天气、房屋材料的保温性较差、缺少适合的热泵机组和与天然气庞大管网的竞争。

在20世纪90年代中期，通过吸取加拿大、美国和北欧地区利用热泵的经验教训，英国的地热热泵开始缓慢发展。他们利用很长时间确定合理的技术来适用于本国的住宅材料，以及克服英国特有的各种问题。另外的一个难题就是英国的地质条件复杂。

过去的两年时间里，热泵已经被公认在几个英国政策里扮演着重要的角色，例如供热保障程序、可再生能源以及能源效率目标。

在英国，很少人知道其实热泵系统比起传统的那些系统可以大量减少二氧化碳的排放。利用英国电网的地热热泵系统将会立刻减少40%～60%的二氧化碳排放量。随着英国电网在将来几年变得越来越清洁，长寿热泵的排放量也会进一步下降。建筑师和发展商发现新的建筑评价标准正开始考虑二氧化碳这个新参数。

从非常小的起步，目前地热热泵系统已经出现在整个英国，从苏格兰到Cornwall。私人建筑家、房地产商和建筑协会现都成为这些系统的消费者。室内安装热泵系统一般在25kW到2.5kW之间，主要选择各种水对水和水对空气的热泵，安装在几种不同地质条件的地区。

最近宣称有拨款计划（清洁天空项目）会帮助建立该项技术的部门鉴定，会建立可信的安装队伍、技术标准以及适用于英国室内的热泵。随着去年英国主要的用户发起了热泵安装发展到1000家的活动，希望对于该项技术的兴趣能够快速增长，同时希望在将来几年能够大量涌现出室内地热热泵安装的成功案例。

另一个利用地热热泵的重要领域就是供暖和制冷都需要的商业和公共建筑。2002年国际能源协会热泵中心安排了首批国家级研究，对热泵可能减少二氧化碳的排放量进行研究（IEA，2002）。其中第一个就是在英国展开的，研究结论是热泵系统应用于办公室和小商店效果最好。第一个不在室内安装的热泵仅25kW，是在Scilly的Isles的健康中心。这个系统在接下来的2000年到今天得到迅速发展，设备尺寸和型号目前已经达到300kW。

热泵的利用已经发展到学校、单层或者多层的办公楼和展览中心。显著的一个例子就是Derbyshire的国家森林展览中心、Chesterfield、Nottingham、Croydon地区的办公楼以及Cornwall的Tolvaddon能源公园。一个大型的系统已经在Peterborough地区的新宜家销售中心进行安装。这些系统的安装采用了各种各样的类型，有简单利用地板供暖的，反循环热泵供暖和制冷的，也有复杂的整合机组同时进行供暖和制冷的。单独的或者是混合的配置都已经被采用，包括利用大型地下水平循环和其他相互联系的钻孔网。

10 瑞典的地热热泵

20世纪80年代初期，地热热泵在瑞典开始盛行。到1985年，已有50000台热泵机组被安装。随后较低的能源价格和技术质量问题使热泵市场萎缩，在接下来的10年里，平均每年安装2000个热泵机组。1995年，由于瑞典政府的支持和补贴，公众对地热热泵的兴趣开始增强。根据占住宅销售市场约90%的瑞典热泵机构（SVEP）统计的销售数据显示，2001年和2002年大约有27000个热泵机组被安装（见图8）。因此，安装的机组数量估计达到200000台。

目前，热泵是瑞典小型住宅区最流行的采用液体循环的供暖方式，由于当前的油价，它替代了烧油；由于电费高昂，它又替代了电；由于方便而替代了木炭火炉。直接利用电加热的发展速度已相当减慢。除了住宅方面，还有一些大型的系统安装（包括闭路和开路循环）用于区域供暖网。所有热泵机组平均输出的热能估计大约10kW。

瑞典地热热泵的安装通常建议占标称负荷的60%，即每年大约3500～4000个小时满负荷运行。整合在热泵里的电加热器提供剩余的负荷，有将热泵负荷增加到80%～90%的趋势。大约80%的热泵采用的是垂直类型（钻孔类型）。在住宅里，钻孔的平均深度大约125m，水平类型平均循环长度大约350m。开式、充满地下水的单U型管（树脂管，直径40mm，压力正常6.3bar）几乎用于所有的热泵安装。当热量需要被回灌入地下时，双U型管有时候被采用。热反应测试已经显示自然对流在充满地下水的钻孔中比填满砂（砾石）的钻孔热交换更强烈。地源热泵的盛行已经使人们逐渐关注相邻钻孔之间长期热影响的问题。

图8 每年瑞典热泵销售数量对比图

用于客户住所的大型系统正在变得越来越流行。用来制冷的垂直式安装正在占据市场，但在住宅方面仍然没有引起人们的兴趣。在商业和工业上制冷的需求为地热热泵打开了一个崭新的市场。

热泵技术上的发展有由涡轮式压缩机逐渐代替活塞式压缩机的趋势，它的优点是运行平稳、设计简洁。另外人们对各种容量控制也产生了兴趣，例如在同一个机组里分别安装一个小型压缩机和一个大型压缩机，夏天，生活热水可以通过小型压缩机来供给。绝大多数进口的热泵利用的工质是R410A。瑞典生产商仍然利用的是R407C，但有向R410A转变的趋势，还有的对丙烷也感兴趣。目前正在研究利用极少量的工质来组建热泵。一些生产商通过利用废气和土壤作为热源的热泵抢占市场。废气可以被用来预加热从钻孔开采出来的热运移流体，或者热泵闲置时灌入地下。

在大型钻孔型热泵系统里，为了确保系统长期运行，不得不考虑地下热能的平衡。如果主要是满足热负荷，则在夏天必须向地下回灌热能。自然界的可再生能源，如室外空气、地表水和太阳能都应该被考虑。在Nasby公园，在建筑物下面安装了一套系统，施工了48个200m深的钻孔，利用400kW的一个热泵基本提供热负荷，每年运行6000个小时。夏天，从附近的湖引来的地表温水（15～20℃）通过钻孔灌入地下。

11 挪威的例子

在奥斯陆的Nydalen，180个基岩井将会是给一个接近20万m2的建筑进行供热和制冷的关键。这是欧洲这种类型的系统里最大的项目。

一个能量供应站将为Nydalen的这个建筑供暖和制冷。通过利用热泵和地热井，热能既可以从地下采集，也可以将能量储存地下。夏天，但有制冷需要时，热能可以灌入地下。基岩的温度可以从平常的8℃上升到25℃。在冬天，热能可以用来供暖。供暖的输出功率是9MW，而制冷是7.5MW。与电、石油和天然气供暖相比，每年供暖的成本可以减少60%～70%。供暖和制冷的联合调用确保了能量站的高效利用。

这个项目最独特的地方是地热能量储藏。这里的180个井，每个都深200m，可以提供4～10kW能量。整个储热基岩的体积是180万m3，主要在建筑物的下面。塑料管形成封闭环路，用来传递热能。

该项目总投资是6千万挪威克朗（相当于750万欧元）。这比起传统方式（即没有能量井和收集装置）多投资1700万挪威克朗。然而，每年购买的能量减少约400万挪威克朗，项目还是有利润的。这个项目由政府实体Enova SF和奥斯陆能源基金拨款支持了1100万挪威克朗。

能量站按计划在2003年4月开始建设，包括施工一半的基岩井。剩下的井可能安排在2004年的建设中。

该项目的细节可以在项目组www.avantor.no和热能储存www.geoenergi.no两个网站上查询。

结论

地热热泵是一个刚兴起的技术，有能力利用地下巨大的可再生贮存能量，提供高效率的供暖和制冷。它们正逐渐被认为是替代化石燃料的一种选择，在许多国家，它们在对建筑进行供暖和制冷时可以极大地减少二氧化碳的总排放量。相信安装热泵系统的数量和国家都会快速增长起来。

参考文献（略）