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图为中国地质科学院水文地质环境地质研究所研究员王贵玲
出席“2014第六届中国地源热泵行业高层论坛”并发表讲话
“陆特能源·2014年第六届中国地源热泵行业高层论坛”于2014年9月11~13日在杭州胜利召开，中国地质科学院水文地质环境地质研究所研究员王贵玲出席论坛会并作了重要讲话。作为《关于组织编制地热能开发利用规划》起草的组织者、参与者之一王贵玲向与会者介绍了我国各省市浅层地温能调查评价工作的进展情况，获得参会人员的极大关注和好评。
地源热泵网特刊登王贵玲研究员撰写的文章——《我国省会级城市浅层地温能调查数据潜力分析》，该文章包括了他在论坛会上主要发言内容，以觞读者。
我国省会级城市浅层地温能调查数据潜力分析
王贵玲
中国地质科学院水文地质环境地质研究所
浅层地温能是一种新型能源，具有清洁环保、经济适用的特点，且分布广泛、方便利用，潜力巨大。浅层地温能是地热资源的重要组成部分，是指蕴藏在地表以下一定深度（一般小于200m）范围内岩土体、地下水和地表水中，具有开发利用价值的低于25℃的热能。利用地源热泵将浅层地温能资源作为冷热源进行能量转换，从而为建筑物进行供暖和制冷。
浅层地温能的利用依靠地源热泵技术而发展迅速：20世纪40年代美国建立第一个地源热泵系统，从60年代起我国国内高校开始研究热泵技术，70年代瑞士、荷兰等相继建立示范工程，90年代地源热泵系统应用逐渐推广，到21世纪，地源热泵技术及应用迅猛发展。自2004年以来，我国地源热泵市场规模年增长率超过30%，远高于同期世界20%～22%的平均发展速度，目前已跃居世界第二位。
省会城市浅层地温能评价成果
我国浅层地温能资源分布广泛，储量巨大。为推动浅层地温能这一新型能源的开发利用，在北京市及天津市浅层地温能调查示范的基础上，2011年政府投入1.72亿元分两批启动了29个省会级城市浅层地温能调查评价工作，由各省、自治区、直辖市相关地勘单位承担，通过2年的工作，共完成1:5万水文地质测绘28845.5km2、水文地质钻探70709.47m、现场热响应试验379组/3345台班、抽水回灌试验228组/2231台班、水样测试3271组、岩土体热物性测试9402组。
历经2年调查评价工作，通过调查评价，查明了各地区浅层地温能分布特点和赋存条件，评价浅层地温资源量及开发利用潜力，编制浅层地温能开发利用适宜性区划，建立重点城市浅层地温能开发利用数据库信息系统，制定相关技术要求与规程，为各地区浅层地温能合理开发利用和保护提供依据，具有很强的实际应用价值。
在适宜性分区的基础上分别进行浅层地温能容量和浅层地温能换热功率计算。根据省会城市浅层地温能资源调查评价结果，我国31个省会城市200m以浅热容量为2.34×1016kJ/℃。地下水热泵系统夏季换热功率为7.52×107kW，冬季换热功率为3.41×107kW；地埋管热泵系统夏季换热功率为8.49×108kW，冬季换热功率为5.69×108kW。因北京、天津未开展综合换热功率评价，其余29个省会城市地源热泵系统总的换热功率夏季为5.66×108kW，冬季为4.48×108kW。地下水热泵系统夏季可制冷面积为1.00×109m2，冬季可供暖面积为6.22×108m2；地埋管热泵系统夏季可制冷面积为9.06×109m2，冬季可供暖面积为1.12×1010m2。因北京、天津未开展综合换热功率评价，其余29个省会城市地源热泵系统夏季可制冷面积为6.17×109m2，冬季可供暖面积为8.65×109m2。
浅层地温能开发利用的总能量折合标准煤 4.67×108t，如果浅层地温能开发利用能效率取35%，可节约标准煤1.63×108t，约是实际能源消耗的0.1倍，是目前建筑物供暖制冷消耗的1.42倍，可为供暖和制冷提供丰富的能源储备。环境效益方面：可减排二氧化硫2.78×106t、减少氮氧化物排放量9.80×105t、二氧化碳3.90×108t、悬浮质粉尘1.31×106t、灰渣1.63×107t，可节约环境治理费4.61×106万元。
缓解京津冀地区资源环境压力
京津冀地区是我国政治、经济、文化中心，也是我国三个“增长极”之一所在区域，在全国的社会经济发展中具有极其重要地位。该地区总面积占全国面积的2.26%，却承载了全国10%的人口，过高的人口密度、经济活动产生巨大的能源消耗，使得该地区环境生态情况持续恶化，雾霾现象频出，对居民健康、经济发展造成了负面影响。
为了改善目前的环境状况，各城市主要应对措施是减少煤炭使用，改为燃气供暖。但天然气资源供应不容乐观，且管道输气能力有限，缺口较大。而目前所占比重较小的浅层地温能将有效改善京津冀地区的能源、环境状况。
根据调查评价的结果，北京、石家庄、天津三地地下水热泵系统夏季可制冷面积为2.90亿m2，冬季可供暖面积为1.78亿m2；地埋管热泵系统夏季可制冷面积为28亿m2，冬季可供暖面积为23.8亿m2。京津冀地区浅层地温能开发利用的总能量折合标准煤 3.91亿t，如果浅层地温能开发利用能效率取35%，可节约标准煤1.37亿t，约是实际能源消耗的28%。可减排二氧化硫232万t、减少氮氧化物排放量82万t、二氧化碳32600万t、悬浮质粉尘109万t、灰渣1370万t，可节约环境治理费386万元。浅层地温能资源开发利用可以极大地缓解京津冀地区的资源和环境压力。
南方城市供暖潜力
浅层地温能带来的环境效益不但可以缓解、改善目前北方城市雾霾严重、能源紧缺的问题，还可以有效的解决南方城市冬季供暖问题。
目前一直施行的南北方供暖区划分是由周恩来总理亲自主导，以秦岭、淮河为界，划定理由是累年日平均气温稳定≤5℃的日数≥90天的北方为集中供暖区。但近几年随着全球气候变化，厄尔尼诺等现象导致极端气候频现，中原地区的冷空气不断南下，早已把雨雪分界线推到了秦岭淮河以南，如2009年1月上海曾出现-8℃等气温，并在0℃间浮动持续一周左右。这种南北分界线一刀切来决定是否集中供暖的做法已不合时宜，如何解决南方供暖问题成为当今的热点问题。
我国南方14省（市）除去海南省，均地处亚热带，四季气候分明，浅层地温能开发利用潜力巨大，总的城市热容量为1.57×1016kJ/℃。地下水热泵系统夏季换热功率为3.26×107kW，冬季换热功率为2.19×107kW；地埋管热泵系统夏季换热功率为2.42×108kW，冬季换热功率为1.73×108kW。若夏季按5个月计算，则每年地源热泵系统夏季换热量为9.89×1011（kW·h），折合标准煤约1.22亿t；若冬季按4个月计算，则每年地源热泵系统冬季换热量为5.61×1011（kW·h），折合标准煤约0.69亿t。每年地源热泵系统总换热量为1.55×1012（kW·h），折合标准煤约1.91亿t。浅层地温能的开发利用需要消耗一定量的电能，根据文献，浅层地温能开发利用能耗比取50%，则每年可节能7.75×1011（kW·h），折合标准煤9.53×107t。可减少二氧化碳排放3.3亿t。
以合肥市为例，该城市水文地质条件简单，地下水类型以孔隙水为主，主要有两类含水岩组，根据地下水富水性的划分标准，工作区90%的区域单位涌水量小于1m3/（h·m），属于极贫水区，约10%的区域单位涌水量在1m3/（h·m）～5m3/（h·m），属于贫水区。回灌试验表明：地下水回灌量仅占涌水量的20%～30%，回灌能力极差。因此不适宜地下水式地源热泵系统换热。
合肥市的岩土体（0～200m）平均初始温度在18.00℃～20.33℃，小功率加热时的岩土体平均导热系数为1.620～2.364W/（m·K）,大功率加热时的岩土体平均导热系数为2.167 W/（m·K）～3.105 W/（m·K），每延米地埋管换热孔换热量在47.5W～58.5W。合肥市的恒温带温度在17.6℃左右，恒温层深度在12m～32m，地层每百米的增温率在2.2℃左右。
合肥市大部分区域都可应用地埋管式地源热泵系统换热方式，基本都为换热适宜区和较适宜区。经计算，本次调查区内浅层（2m～150m）地温能的热容量为292.787×1012kJ/℃，折合为标准煤，则每摄氏度浅层地温能相当于1000.3万t标准煤。调查区内的浅层地层为地埋管地源热泵系统提供的换热功率夏季为1.28×107kW，冬季为1.13×107kW。若夏季按5个月计算，则每年地源热泵系统夏季换热量为4.61×1010（kW·h），折合标准煤约5.67×106t；若冬季按4个月计算，则每年地源热泵系统冬季换热量为3.25×1010（kW·h），折合标准煤约4.0×106t。每年地源热泵系统总换热量为7.86×1010（kW·h），折合标准煤约9.67×106t。浅层地温能的开发利用需要消耗一定量的电能，根据文献，浅层地温能开发利用能耗比取50%，则每年可节能3.93×1010kW·h，折合标准煤4.83×106t。可减少二氧化碳排放1.68×107t。
积极推进浅层地温能的开发利用具有重大意义，不但节约大量化石能源、提升能源的使用效率，还减少污染的排放，是推动生态、环境、社会可持续发展的一大助力。目前我们的开发利用技术还未成熟，要解决这些问题，还需因地制宜，多模式结合，加强新能源的使用，创新供暖、制冷技术、提高利用效率，发展节能环保的利用模式。
王贵玲研究员在出席“2014第六届中国地源热泵行业高层论坛”上发表了题为“我国主要城市浅层地温能调查评价”讲话，(以下为王贵玲讲座PPT部分截图，仅供参考)
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全国31个省会城市浅层地温能适宜性分区结果表
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全国31个省会城市浅层地温能适宜性分区结果表
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全国31个省会城市浅层地温能供暖/制冷结果表
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