国外对世界能源情况的研究现状及分析

对可再生能源和可持续解决方案的需求已成为全世界的优先事项。大学正在投资于教学、培训和装备下一代工程专家，他们希望为更绿色、更可持续的未来工作。如果您正在考虑获得工程学位并有兴趣进入可再生能源工程领域，那么中东是一个有吸引力的学习目的地。

 以下是您应该考虑在沙特阿拉伯学习可再生能源工程的四个原因。

沙特阿拉伯旨在成为中东可再生能源工程的先驱

沙特阿拉伯和邻近的海湾合作委员会国家正在迅速转向可再生能源，并在该领域进行了大量投资。到 2030 年，沙特阿拉伯计划通过减少对石油的依赖并转向更清洁、更环保的能源，使 50% 的能源来自可再生能源。事实上，沙特政府制定了一个名为“沙特愿景 2030”的创新战略框架，旨在将该国定位为国际投资、可再生能源和高科技产业的全球枢纽。

大力投资建设旨在刺激和促进创新和增长的革命性基础设施，为包括工程在内的各个行业的毕业生提供了令人兴奋的机会。一项突出的发展是位于沙特阿拉伯西北部的 NEOM 未来城市项目，该项目将以可再生能源为动力，成为尖端科学技术研究和应用的国际中心。

专攻相关可再生能源工程问题

可再生能源的运作方式已经变得高度专业化。能源公司现在不得不寻找新的可再生能源替代品并改变其运营方式，同时大力投资于该领域的研发。攻读相关工程学位可以让你探索近年来发展迅速的新学科领域，从而在就业市场上获得显着优势。

在 2021 年 QS 阿拉伯地区大学排名中，有 21 所沙特大学进入前 100 名，这表明该国正在成为强大的高等教育中心，尤其是在 STEM 学科方面。该 哈伊勒大学 ，位于北部的沙特阿拉伯是该国唯一的大学提供学士学位，在可再生能源工程，让学生有机会深入了解可再生能源工程的最关键的领域。

到 2030 年，可再生能源市场预计将创造近 8,000 个新的毕业生就业机会

可再生能源公司正在成为能源市场的重要参与者，也正在成为能源工程专业毕业生的主要雇主。从研发到地方和国家政府政策，从财务到项目管理，为了满足不断增长的能源工程需求，该行业的招聘人员和雇主都在寻找能够提供相关技能、知识和技能的候选人。专业知识。

追求有积极影响的职业

随着中东计划到 2025 年将其风能和太阳能可再生能源产能扩大 18 倍，哈伊尔大学已经认识到培养下一代可再生能源工程专家的重要性，这些专家具备在此类领域工作所需的知识和技能。一个快速发展的动态领域。随着化石燃料预计在未来 40-50 年内耗尽的前景越来越大，能源公司不得不涉足可再生能源，如风能和太阳能。

可再生能源工程师的职业将使您处于这一重要领域的最前沿，在那里您会发现自己与其他工程师和科学家合作开发高效、实用的能源系统，以可持续、高效和有效地利用能源。

氢能作为一种清洁、高效、安全且可持续的能源，被认为是21世纪最具发展潜力的，近年来，有关氢能的开发和利用成了能源学家研究的重点课题。如何能在这场能源赛事中胜出，也就自然而然地成为了各国氢能研究的重中之重。

其实，远在200多年前，人类对氢能应用就已经产生了兴趣。20世纪70年代以来，世界上许多国家和地区便广泛开展了氢能研究。

早在1970年，美国通用汽车公司的技术研究中心就提出了“氢经济”的概念。1976年美国斯坦福研究院开展了氢经济的可行性研究。20世纪90年代中期以来，多种因素的汇合大大增强了氢能经济的吸引力，比如城市空气污染的加重、对较低或零废气排放的交通工具的需求、减少对外国石油进口的依赖、CO2排放的增多和全球气候的变化以及储存可再生能源等。

众所周知，化石能源是当前的主要能源，但化石能源诸多弊端的日益凸显，就注定了氢能成为人类的战略能源发展方向。我们知道，汽车和飞机是燃烧石油的主要用户，也是空气污染的罪魁祸首。世界各国如冰岛、德国、日本、美国及中国等诸多国家在氢能交通工具的商业化的方面已经展开了激烈的竞争。各国的能源专家热切希望氢能在汽车和飞机上大量应用。

1984年，日本川崎重工业公司第一个成功地利用金属氢化物制造出世界上最大的储氢容器，储氢容量达到175标准立方米，相当于25个有150个大气压的高压氢气罐的容量。储氢容器是由富含镧的混合稀土加入镍铝合金形成的储氢合金制造的。并于1985年将储氢合金容器成功地用在丰田汽车的四冲程发动机上，在公路上行驶了200千米。

1990年，日本武藏工业大学制造了一台用液氢作燃料的汽车发动机，取名为“武藏8型”，装在日产汽车公司的一辆“美女Z型”的车身内，可使汽车时速达125千米。这台液氢发动机的特点是点火性能好。而以前的氢气发动机点火困难，必须在燃烧室安装一个900℃～1000℃的电热加热体，耗电量大，电热体寿命也短，因此汽车启动后的连续行驶里程不长。

新的液氢发动机点火容易，火花塞的使用寿命有了一定的增加，耗电量也有所减少。灌一次液氢可来连续行驶300千米，每升液氢可使汽车行驶3千米。这辆车车身重量为1645千克，发动机的功率为73.5千瓦。这辆车于1990年7月26日在美国夏威夷召开的第八次国际氢能会议上展出，吸引了许多科学家和工程师的眼球，因为它是氢燃料汽车向实用化迈出的重要的一步。

美国和俄罗斯在研制氢能汽车上虽然慢了一步，但并不甘心落后。它们把重点放在研制氢能飞机上，试图在氢能飞机上夺取冠军。1988年4月15日，在苏联的一个机场上空，高速飞行着一架图-155型飞机。这架飞机有些怪异，所有的供给发动机燃料的管道都不是安在机身内，而是安在了机身的表面上。原来这是由著名的阿·图波列夫设计局设计的一架以氢气作为燃料的飞机，液氢储存在飞机尾部。为了保证安全和防止液氢意外泄漏发生危险，供给氢的管道全部由机身内改装在机身外，并且还安装有监视氢气泄漏的特殊传感器和信号报警装置，一旦发生氢气泄漏，飞行员便会马上收到报警信号，然后可立即强行通风，吹散危险的氢气。这架飞机满载液氢燃料后，在高空试飞21分钟并安全着陆，谱写了世界飞机发动机燃料史上新的篇章。

图-155型氢能飞机的试飞成功，大大激发了参加1988年9月在莫斯科召开的第六次国际氢能会议代表们的兴趣。

从20世纪80年代末开始，美国航空航天局研制一种比音速快20倍的超音速飞机，也是用液氢作燃料。当时预计它从地球的一边飞到地球的另一边仅需要3.5小时。

此外，2002年在底特律举办的国际车展上，美国通用汽车公司“自主魔力”氢动力概念车首次亮相，引起了各界的广泛关注。

据美国氢气协会分析，2007年全球年生产氢气超过5000万吨，氢燃料汽车正在加快推向商业化。但由于目前制氢成本为汽油成本的2～4倍，且氢气的大量生产需要能源和基础设施，要想成为主导燃料仍存在许多问题。因此，专家们普遍认为，氢能的大量利用将在10多年后。未来随着制氢规模的扩大，预计在2015—2020年期间，制氢成本将与汽油成本相当，这将主要取决于燃料电池汽车的推广和使用。如果投入批量化生产，预计到2015年燃料电池汽车的生产成本将仅比传统汽车高20％。

总而言之，世界各国都在加快氢能的开发和利用。国外氢能的发展不再单纯停留在技术领域上，已产生了“氢能经济”新经济模式的理念。如美国对氢能技术十分重视，尽管目前尚处于示范阶段，但其氢能研究的技术条件已经成熟。有关专家预测，美国燃料电池汽车、氢能生产及加氢基础设施的商业化有望在2015年之前实现。按照美国氢能技术路线图，到2040年美国将走进“氢能经济”时代。那时，氢能将最终取代石化能源而成为市场上使用最广泛的终端能源。

1．美国的应用现状

1973年，美国建立区域性生物质能计划，并相继出台了一系列的政策法规，加快生物质能源的发展，为拥有先进的生物质能源技术的开发奠定了基础。2000年，美国设立了生物质能源研发部门，专项拨款，加大投入力度；2012年出台的新农业法案，以财政补贴的形式促进生产燃料乙醇的原材料——玉米的产量增长，玉米价格上涨使得支撑农产品高价的手段得到了加强；并于2013年4月发布《生物质创新计划项目》，将生物质能开发运用到飞机和船只上。

美国生物质直接燃烧发电技术在1979年已得到应用，当年装机容量仅有22MW。近年来得到迅速发展，2010年装机容量达到10400MW。截至2012年底，生物质能源发电量的75%属于直接燃烧发电，总装机容量达到22000MW，有望在2020年突破40000MW。燃料乙醇是目前世界上备受关注的石化燃料代替品，美国燃料乙醇生产居世界第一位，生产原料主要有玉米、马铃薯等，年产乙醇40×108m3，与该乙醇混合的汽油占该国总耗油量的三成以上。

2．欧盟的应用现状

20世纪爆发的三次“石油危机”，引起了世界范围内的能源恐慌，由此各国纷纷制订可再生能源计划，建立安全、清洁、可持续的新能源产业。欧盟各成员国政府颁布了相应的政策法规，对生物质能的研究和开发给予财政支持。

目前欧洲生物质能发展迅速，主要应用领域有转化生物柴油和生物质能发电，在生物质能供暖方面也有较高的市场化水平。欧盟能够成为全球最大的生物柴油生产基地，得益于其在原料生产、加工制造等环节给予的优惠政策。原料主要来自于欧盟各国自产的菜籽油以及进口的棕榈油和豆油，目前年产量已达世界总产量的65%。从2011年开始，欧洲生物柴油产量连续两年下滑，2012年跌至低谷。因此为确保欧洲各国生物柴油行业的持续发展，自2013年起，欧洲各国政府决定对国外进口生物柴油征收临时反倾销税，压制阿根廷和印度尼西亚等出口国对欧洲市场的影响，从而促进了本土产能的增长。

在生物质能发电方面，政府通过建立分离支持给付系统，使得劳动生产者享有45欧元/hm2（公顷）资金补贴，保障各国发展生物质能原料的供应。芬兰在欧洲建立了最大的生物质能发电站，德国和丹麦主要开发热电联产业，到2005年底，德国建成140多个区域热电联发电厂。

“百年老店”、多元化电子电气产品制造商日本东芝集团（Toshiba）正在全力布局有“未来能源”之称的氢能，并将大规模可再生能源制取“绿氢”视为低碳能源时代的完美解决方案。

近日在上海举行的第三届中国国际进口博览会期间，东芝多位高管对澎湃新闻表示，除了已提出“氢能源 社会 ”愿景的日本本土之外，东芝非常看好氢能在中国的发展前景。

放眼全球，日本是近年来最热衷于发展氢能的国家之一。日本“氢能基本战略”提出，到2030年要确立国内可再生能源制氢技术，构建国际氢能供应链，长期目标是利用碳捕获（CCS）技术实现平价化石燃料的脱碳制氢和可再生能源制氢。对于能源自给率低的日本而言，用零碳排的可再生能源来制取清洁高效、较易储运的氢能，无疑是“后福岛时代”得以兼顾能源安全和碳中和目标的理想选择。

日本能源转型历程

“东芝早在50年前就已经开始做氢能方面的技术研发，进行相关技术储备。我们在40年前推向市场的产品，已经有氢能利用的影子。”负责氢能业务的东芝（中国）有限公司营业总监张童对澎湃新闻表示，早年东芝的制氢路线是烃类醇类重整制氢。但在零碳理念下，该公司内部近十年间全面提升氢能体系，东芝燃料电池体系全部是纯氢燃料电池。

据介绍，东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex已累计在日本国内交付100台以上。这种100kW的模块化单元可根据需求灵活组合，启动时间不到5分钟，高效将管道或气罐中的氢气转化为电能和热能。

东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex累计在日本交付100台以上

典型场景如东芝的新氢能综合应用中心，利用太阳能电解水制备氢气，并直接将其应用在东芝的日本府中工厂的燃料电池物流叉车上。这样，不但燃料电池物流叉车在运转时不排放二氧化碳，而且，因为使用了通过可再生能源制取的氢气作为燃料，从制氢到氢利用的全程实现了零碳排。

当突发灾难时，这套小型分布式能源亦可大显身手，作为一条生命线为300名受灾群众提供一周的电力和热水供应。

纯氢固然样样好，但目前在全球范围内仍受居高不下的成本所困。据澎湃新闻了解，上述在日本落地的东芝纯氢燃料电池系统均为有日本政府政策支持的项目。

张童表示，全球可再生能源快速发展，但风电、光伏始终存在间歇性问题。尤其在中国，风电、光伏装机的迅猛增长对电网调峰要求巨大，弃风、弃电的问题屡见不鲜。若将这部分电力转换成氢能储存起来，在需要时再调取，就是一个最理想的结合。“可再生能源与电解质制氢技术结合起来，制出来的氢完全是绿色的。”

他认为，在该领域，东芝的所长是对电力系统、电子设备、控制系统的深入了解和对氢的长期技术积累，目前正在与多家上游制氢企业探讨合作。在氢能起步阶段，东芝呼吁政府对全行业予以政策支持，鼓励更多企业参与氢能产业链的完善，并尽早明确氢使用的法律法规。在这些前提下，氢能成本才能随着规模化效应快速下降。

氢能成本的下降有赖于一个足够大且高速成长的下游市场。东芝正在推动纯氢能燃料电池系统H2Rex尽早应用于中国市场，使其成本上尽早符合中国市场潜在的需求，并联合中国合作伙伴一起开拓市场。

实际上，东芝对于“终极能源解决方案”的认识，在日本福岛核事故之后出现了彻底的转变。东芝曾是全球核能领域的重要参与者，旗下拥有 历史 战绩辉煌的美国西屋电气公司。但由于2011年福岛核事故后全球核电建设放缓、建造成本陡增、西屋电气申请破产保护等原因，东芝最终选择剥离核电资产。

今年10月，日本首相菅义伟在临时国会上发表施政演说时宣布，日本将争取在2050年实现温室气体净零排放。这标志着作为全球第三大经济体和第五大碳排放国的日本在气候议题上的立场发生巨大转变。目前，日本的温室气体排放中有至少80%来自能源领域。

“二氧化碳零排放并不是最近才有的呼声，很早以前大家就在进行与此相关的探讨。”东芝中国总代表宫崎洋一对澎湃新闻说道，福岛核事故改变了全球的碳减排思路。2011年之前，日本、欧洲都将低碳发电目标寄希望于核能，但福岛事故后由于安全标准升级、核能发电成本陡增，欧洲主要国家纷纷选择弃核。

宫崎洋一称，除了重点业务氢能之外，目前东芝还有其他颇具竞争力的能源业务和碳捕捉技术，可以根据不同地区的特征进行灵活组合。具体而言，在水电领域，东芝的实际供货数量和技术实力处于全球第一梯队，已经向44个国家及地区累计供货2300多台水轮机和1800多台发电机；光伏领域，东芝的工业用光伏发电系统在日本有2700处应用，住宅用光伏发电系统在日本为10万户以上客户使用；地热领域，东芝已向全球提供累计达3.7GW的地热发电设备，以设备容量计处于全球第一。

福岛氢能研究基地（FH2R）

在日本国立的新能源产业技术综合开发机构（NEDO）牵头下，东芝与另外两家日本企业合作的福岛氢能研究基地（FH2R）已于今年2月底建成。

FH2R系统概览

该项目建有全球最大的利用可再生能源的10MW级制氢装置，正在验证清洁低成本的制氢技术。这里产生的氢气不仅用来平衡电力系统，还为固定的氢燃料电池系统、移动的氢燃料车等提供动力。

校对：刘威

目前，欧盟一次能源来源构成情况是：石油占41%，天然气占22%，核能占15%，固体燃料占16%，可再生能源占6%。其中，可再生能源的内部构成情况是：生物质和废弃物发电占63.6%，风能1.4%，地热能3.6%，水力发电31%，太阳能0.4%。可再生能源最重要的应用是在发电领域。据悉，欧盟已做出规定，要求在2010年之前，欧盟各成员国把电力的22%和所有能源的12%改为可再生能源。

欧盟各国能源安全战略体系的重要战略是立足国内，开发国内能源新源勘探、开发新能源/可再生能源，实行能源多元化的战略。所谓能源多元化，至少包括新能源的开发（比如氢能能）、可再生能源的开发（生物质能、水能等）、推动天然气为主的能源结构。多元化的核心就是“发展替代能源”，这是能源安全战略的一个重要方面，国际上的发展比较快，比如欧盟的氢能路线图等。

欧盟开发替代能源，实现能源种类多样化。欧盟对内能源战略的另一个主要内容是使能源种类多样化。在过去的几年中，欧盟全面审核了能源政策，制定了面向未来的战略规划。这些远景规划的主要方向是节能和开发替代能源，目标是：①到2010年将欧盟的能源消费从占世界总量的14—15%降低到12%。②把开发新能源作为政治上的优先目标。③到2030年将能源对外依存保持在70%。④可再生能源的使用达到12%。 ⑤达到《京都议定书》规定的标准。为了这些总体目标，欧盟还设立了具体的目标，例如：①整合内部市场。②审议能源税、能源节约和能源多样化计划。③推广新技术。④启动节约能源的计划。⑤发展使用清洁燃料的车辆。⑥复兴铁路交通、改善公路交通、提倡清洁的城市交通，实行污染赔偿原则等等。

欧盟也在由依赖外援逐步向独立自主方向发展，不断摆脱对外部能源的供应。欧盟强调开发自己的能源，主要是指多样化的能源。为了不受制于人，确保完全的行动自主，欧盟提出要提高能源效率，扩大核能利用规模，加强可再生能源的研发、应用和推广，大力发展低碳经济。目前，核能提供欧盟1/3强的电力。核能不仅供应稳定，而且价格稳定，特别是不排放CO2，问题在于要解决其安全性能和公众的接受程度。

目前，欧盟的电力生产已经达到了能源多样化的目标，欧盟在交通领域里也实现类似的能源多样化。欧盟有足够的技术能力开发生物燃料，热核燃料，以及氢燃料，但是这些开发都有一定的局限。

在欧盟国家,核电已有几十年的发展历史,核电已成为一种成熟的能源。核电是法国的动力之源。20世纪七八十年代的石油危机，促使化石能源匮乏的法国选择了发展核电的道路。法国目前拥有59座核反应堆，总装机容量超过63Gwe，每年提供4000亿千瓦时以上的电力。现在，法国80%的能源来自核能，15%来自水电，5%的调峰用电来自煤和石油。这得益于长期坚持的推进能源自主政策。法国还是世界上最大的电力净出口国，每年因此获得约26亿欧元的收入。为了发展核能，2002年10月10日欧洲法院颁布了一项条例，确认欧盟委员会对核安全负责。欧盟的扩大意味着将另外19个苏联设计的反应堆纳入欧共体。其中有些需要提前关闭。欧洲理事会决定拨款4.8亿欧元，用于欧洲原子框架计划（Euratom framework programme） (2002—06)，并且考察如何更好地保障欧盟内部核能的高度安全，以及核裂变、核废料处理等技术性问题。

为了在技术上落实能源多样化战略，欧盟还于2003年启动了“欧洲智能能源”(EIE)项目，支持欧盟各项能源政策的落实，例如：在建筑和工业领域里提高能源的使用效率，促进新的可再生能源与当地环境和能源系统的整合，支持交通能源的多样化，如促进生物燃油的使用，以及支持发展中国家再生能源的开发和能源效率的提高，等等。

发展可再生能源和低碳能源战略

发展再生能源是欧盟能源政策的一个中心目标。可再生能源包括水能、风能、太阳能、生物质能、地热能和海洋能等，资源潜力大，环境污染低，可永续利用，是有利于人与自然和谐发展的重要能源。同时，从中长期来看，再生能源在经济上的竞争力可能不亚于传统能源。再生能源可以减少CO2的排放量，增加能源供应的可持续性，改善能源供应的安全状况，减少欧共体日益增长的对进口能源的依存度。

上世纪70 年代以来，可持续发展思想逐步成为国际社会共识，可再生能源开发利用受到欧盟各国高度重视，欧盟许多国家将开发利用可再生能源作为能源战略的重要组成部分，提出了明确的可再生能源发展目标，制定了鼓励可再生能源发展的法律和优惠政策，可再生能源得到迅速发展，成为各类能源中增长最快的领域。一些可再生能源技术的市场应用和产业，如光伏发电、风电等在近10 年的年增长速度都在20%以上，可再生能源发展已成为欧盟能源领域的热点。

各国可再生能源发展目标：

欧盟各国在推动可再生能源产业化的进程中，都强调了政府在可再生能源发展中的责任。通常是政府科技投入先行，随后进行市场开拓，以此来推动产业化进程。许多国家相继制定了阶段性的可再生能源的具体发展目标。1995年，欧盟发表了《能源政策绿皮书》，以此为基础，1997年通过欧洲议会白皮书——《未来能源：可再生能源》，确定了欧盟在能源结构中增加可再生能源比例的行动纲领，提出可再生能源在一次能源消费中的比例将从1996年的6%提高到2010年的12%，可再生能源电力装机容量在电力总装机容量中的比例也将从1997年的14%提高到2010年的22%，其中主要是生物质能发电和风力发电。根据 1997年欧盟制定的《可再生能源白皮书》，2010年欧盟可再生能源的发展目标是占整个能源的比重达到12%，比1998年的6%翻一番。

各个成员国也出台了各自的发展目标。德国和英国承诺，到2010年和2020年可再生能源发电量的比例将分别达到10%和20%。按照德国新的《可再生能源法》规定，到2020年把风能、生物质能、水能和太阳能的发电量提高10％，使其占德国总发电量的20％。

2006年2月初，英国一家专业公司向英国政府提供了一份有关能源安全的“2020远景计划”，提出英国应该在北海的油气枯竭之前，充分重视可再生能源的替代作用。21世纪以来，英国以“低碳经济”为目标，拟定了新能源战略。2003年其以《英国政府未来的能源——创建低碳经济体》发布的白皮书，宣布了英国未来半个世纪的能源战略：到2050年使英国转变为低碳经济型国家。为实现这一长远目标，英国将致力于研发、应用并输出先进技术，创造更多商业机会和就业机会，并在欧洲乃至全球能源科技和能源市场的稳定、可持续、有益环保中，发挥主导作用。

西班牙表示，2010年其可再生能源发电的比例将超过29%。北欧部分国家提出了以风力发电和生物质发电逐步替代核电的目标。

欧盟议会、欧盟委员会、欧盟理事会及欧盟首脑会议围绕能源供给、内部能源一体化市场的构建、国际能源市场的协调、加强节能技术、推动可再生能源的研发和推广以及实现减排目标等进行了不懈努力。

2006年通过了《欧盟未来三年能源政策行动计划》(2007至2009年)，采取综合措施以确保欧盟中长期能源供应；2007年决定继续执行欧盟《第五个课持续发展规划》，制定二氧化碳排放税收制，设定减排目标，提高可再生能源在能源消费中的比重等；2007年欧盟确立《能源与运输发展战略》，在交通运输领域提高能效，支持替代能源和可再生能源的研究，鼓励广泛的节能与减排研究；2009年4月，出台了《气候行动和可再生能源一揽子计划》，将减排目标和可再生能源发展紧密结合，提出了更宏伟的目标和更具体的实施方案。

欧盟的能源环保政策上有欧盟跨国政策的鼎力推动、有各成员国政府的积极领导以及能源管理机构牵头，下有基础设施部门、能源企业和市民的广泛热情参与。一路走来，欧盟的能源环保政策紧密结合，日趋成熟。

欧盟在新能源领域的大手笔：欧盟不仅是能源消耗重地，也是能源进口大国。为确保稳定可靠的能源供应，欧盟一方面要开展紧密的能源合作，加强与能源出口国家和地区的战略合作伙伴关系，如俄罗斯、中亚、里海与黑海等，同时也要加强与能源组织的合作，如与欧佩克、经合组织及大型跨国能源集团等的合作。

《欧盟未来三年能源政策行动计划》：

2006年通过的《欧盟未来三年能源政策行动计划》（2007年至2009年）提出要提高能源效率，以达到欧盟至2020年减少能源消耗20%的目标，要求各成员国要明确节约能源的“责任目标”，依照各国的经济与能源政策特点，确定主要的节能领域以便迅速采取落实措施。如对民众家庭、公共场所、政府机构、旅游饭店及商业建筑、城市灯光景观和道路照明等电力消耗领域，鼓励尽快更换节能灯与节能器材。照此速度发展，仅2007年至2009年三年欧盟就可节省10%至20%的电力消耗。欧盟还进一步扩大对核能的利用与开发，增加安全性保障、减少核废料污染等技术研究的资金与人力投入。

《计划》还要求加大对研究新能源技术与开发绿色能源的力度，大力推动新型能源与绿色能源的使用工作，规定在2007年至2009年这3年要达到10%的可再生能源与自然能源的使用目标，并根据不同国家进行目标分解。从《计划》的执行情况看，目前在欧盟成员国内已经有上百家研究机构和企业重点从事绿色能源和可再生能源的研究与开发工作。风能、太阳能、地热等自然能源的使用已经由工业、农业向商业和民用领域普及，并逐渐进入到民众的日常生活中。有专家称，目前欧盟在通过植物分解以生产再生能源方面的技术已经日渐成熟，欧盟正在降低成本与技术推广方面采取更加积极的鼓励政策，通过给使用绿色能源与节能设备的用户以资金补偿或奖励来进行新技术的推广普及，相关措施已在大部分成员国开始实行。

欧盟促进可再生能源发展的主要政策措施：

欧盟指导可再生能源发展的政策文件，主要有4种类型：《能源政策白皮书》（其中有可再生能源发展方面的论述）；《可再生能源白皮书》及其《行动计划》；《能源供应绿皮书》（在出版白皮书之前，先出版绿皮书；在某种程度上绿皮书是征询各成员国意见的文件）；欧盟指令。欧盟指令是指导各成员国立法的具有法律约束力的文件，其对促进可再生能源发展的规定比较具体。涉及到可再生能源发展的欧盟指令有：2001/77/EC指令（关于可再生能源），2003/30 /EC指令（关于生物柴油），2003/96/EC指令（关于能源税收），2003/54/EC指令（关于电力市场自由化）等。欧盟可再生能源的发展，是政府政策和市场机制相互配合的结果。

2003年5月，经过艰难的谈判，欧盟通过了一项促进在交通领域使用生物燃油的指令。按照这项指令，到2005年底，欧盟境内生物燃油的使用应当达到燃油市场的2%，到2010年底达到5.75 %。到2020年，用于交通的燃料要有20%是新型燃料。

欧盟决策者认识到，再生能源的开发和使用问题不在于技术，而在于强大的政治支持，没有政治支持，就会因为费用问题而被搁置。政治支持不是口号，还包括提供土地，把传统能源作为备用（因为再生能源可能会间断），容忍比传统能源高得多的价格，以及投资未来、鼓励创新、监督共同措施的执行等管理措施，需要政府和企业配合，干预市场行为，甚至干预社会生活。非如此，难以实现欧盟能源供应安全的长远目标。

强调发展绿色能源与节能技术并举是欧盟能源可持续发展战略的组成部分。欧盟要领导新的全球技术革命。打开欧盟光辉卓越的能源环保历史成绩单,我们不难得出结论：欧盟无论是在能源环保战略还是具体的实施细则、法律法规上，都可以说是遥遥领先，基础雄厚，实力不容小觑。欧洲有很多的煤，而且很便宜，问题在于怎样通过技术革命，用经济实惠的方法使它变得更加清洁。研发能源清洁技术，如对传统的煤、薪柴等的洁净化处理，提高了能源利用效率；努力研发新能源技术，加速生物能、氢能、太阳能、风能等技术的转让、试验与应用；同时，在当前经济危机的狂风暴雨中，以及世界各国愈演愈烈的能源大战的形势下，欧盟在能源和环保领域的这两项大计划可谓是雄心万丈、面面俱到，相比奥巴马的能源新政也更全面系统、具有可操作性，难怪欧盟声称“要引领一场新的全球技术革命”。

美国在未来矿产资源和矿业、能源业管理中将强化发展可再生能源和新能源的战略表现在以下方面。

（1）在政府的一系列政策中，突出强调了发展可再生能源和新能源的重要性

在2001年布什就任美国总统之初，就提出要加速发展新能源和可再生能源，促进美国能源利用多样化，保障美国能源安全。在2006年2月就能源问题致美国人民的公开信中，再次强调了发展可再生能源和新能源。

在2003年总统的国情咨文中，布什总统宣布，将预算12亿美元从事氢能源计划（HydrogenFuelInitiative）研究，以改变对外国石油的依赖状况。其根本目的是，通过发展商业性可行的氢动力燃料和电池所需的技术，促进千家万户使用新型能源，减少对进口石油的需求，改善美国能源安全。

美国倡导使用氢和燃料电池，改善国家能源安全是基于以下判断和事实：①美国目前60%的石油消费来源于进口，到2025年石油进口额将达到68%；②几乎所有美国的汽车和卡车靠汽油行驶，这是美国目前进口如此多石油的原因，美国每天所消费2000万桶石油的2/3是用于交通运输；③氢是已知燃料中单位质量中所含能量值最高的物质；④在未来10～20年中，减少美国对进口石油依赖的最好方式是增加使用汽油电力混合的车辆，这种车辆对于当今的美国消费者来说是可得的；⑤氢可从丰富的国内能源中进行生产，包括化石能源、核能和可再生能源；⑥长期来看，仅提高美国能源效率是不够的，到2040年，使用美国国内生产的氢来驱动交通运输车辆和其他设施可有意义地减少石油消费。

2005年5月25日，美国能源部宣布，在未来3年内，将从能源部科学办公室拨款6400万美元资助70个氢研究与开发项目。这些氢项目将着重解决以下5个方面的问题：①氢储存材料；②燃料电池薄膜或从其他气体中分离出氢并提纯氢；③氢生产储存利用的毫微级（10-9）催化剂；④模拟或利用产生氢的生物学过程的氢生产方法；⑤从太阳能中生产氢。

同日，能源部和农业部共同签署了旨在开发更成本有效的方式从生物体资源中生产氢的谅解备忘录。根据该备忘录，能源部和农业部专家将定期会面，分享转变生物体成氢的技术和成本信息。可用于氢生产的生物体资源包括乙醇、庄稼和森林残留物、作为能源的作物如柳树等。

事实上，能源部能源效率和可再生能源局一直在发展可再生能源和新能源，在其11个基本工作项目中，就有5个涉及具体可再生能源和新能源的开发，包括生物体项目、太阳能项目、氢燃料电池和基础设施技术项目、地热技术项目和风能与水电技术项目等。

（2）在联邦政府的拨款预算中，明显增加了新能源和可再生能源的拨款额度

美国能源效率和可再生能源局是专门负责美国新能源和可再生能源研发的管理机构。表4-2是美国能源效率和可再生能源局的拨款额比较。由表4-2可见，从布什总统执政的2001年起，能源效率和可再生能源局拨款额比以前各年明显增加，这种增加是在美国经济走向下坡、其他部门经费缩减的情况下发生的，彰显了美国对新能源和可再生能源研发的重视。

表4-2 1998～2005美国能源效率和可再生能源局可比较预算

不仅如此，美国还增加了许多新的新能源和可再生能源的开发、研究项目，如氢能源项目等，并在经费上加大投入。如2004财政年度，美国通过HydrogenFuelInitiative计划，对氢和燃料电池研究和开发项目的拨款为1.59亿美元。而在2005财政年度，在其他预算项目相继减少的情况下，在总统的预算要求中，又大幅增加了氢项目预算拨款，使用于氢和燃料电池活动的预算要求达到2.27亿美元。这事实上体现的是美国对开发新能源和可再生能源的重视。

（3）在联邦政府的战略规划和计划中，突出强调了新能源和可再生能源

在能源部直到2020年的战略规划中，将发展新能源和可再生能源列为重要的战略目标。在其能源战略目标中，提出 “研究可再生能源技术——风、水力、生物体、太阳能和地热”，“通过发展和改善技术，加速向氢经济的转变，使用可再生能源、核能和化石燃料生产氢”等。美国长期的能源战略和安全，不是发展单一的能源来源，而是范围广泛的能源供应选择。能源多样性（如化石能源、可再生能源和核能），既有助于保障能源供应稳定，也有利于预防价格高峰。

（4）在权威专业组织的研究报告中，强调开发、利用新能源和可再生能源

在2001年5月出台的《国家能源政策报告》中，就明确建议加强开发、利用新能源和可再生能源，认为是解决美国未来能源问题的希望所在。在2004年2月4日公布的美国国家研究理事会（NRC）题为“氢能源经济：机会、成本、障碍和研发需求”的研究报告中指出，“氢能源经济对美国国家能源安全和环境有巨大的、根本性的好处。在未来50年，氢将变为主要燃料，可根本转变美国的能源体系”。

（5）在相关法律的制定中，进一步明确了促进新能源和可再生能源的开发和使用是国家的鼓励政策

在美国关于能源安全和能源政策的法律中，2005年布什总统签署的《能源政策法》代表了美国当前和今后一段时期新的能源政策走向。《能源政策法》（2005）明确提出和规定了（政府通过税鼓励政策）促进新能源和可再生能源的开发和使用，包括风能、生物体、沼气、地热能和太阳能等。

发展新能源和可再生能源，一则有利于保障能源安全，二则有利于保护自然环境，因而是近些年来美国政府和有识之士讨论的热点话题之一。

一、国外研究利用现状与发展趋势

1.早期发展阶段

浅层地热能的研究与开发利用是随着热泵技术的研究与开发而兴起的。早在186年前（1824年）法国物理学家卡诺奠定了热泵理论基础。之后英国的物理学家焦耳论证了改变气体的压力引起温度变化的原理。英国勋爵汤姆逊教授首先提出了“热量倍增器”可以供暖的设想。1912年，瑞士苏黎世已成功安装了一套以河水作为低品位热源的热泵设备用于供暖，并以此申报专利，这就是早期的水源热泵系统，也是世界上第一个水源热泵系统。

在此之后的几十年，地源热泵基本处于实验研究阶段，并先后有地表水源热泵、地下水源热泵及土壤源热泵系统的问世与发展。20世纪30年代地表水源热泵系统问世，是地源热泵中最早使用的热泵系统形式之一。欧洲第一台较大的热泵装置是1938～1939年间在瑞士苏黎世市政大厅投入运行的，它以河水作为热源，供热能力175k W；20世纪40～50年代，瑞士、英国早期使用的地表水源热泵地下水源热泵系统除了用于建筑物采暖外，还用于游泳池加热和人造丝厂工艺加热和鞋厂空调等。随后欧洲其他一些国家也开始安装地表水源热泵系统，热泵系统的供热量不断增大，性能系数也有很大提高。

地下水源热泵也诞生于20世纪30年代，到1940年美国已安装了15台大型商用热泵，其中大部分是以井水为热源。1937年，日本在大型办公楼内安装了2台194k W 压缩机带有蓄热箱的地下水热泵系统，其性能系数达4.4。至20世纪40～50年代，美国应用的主要是地下水地源热泵。

1941年，第二次世界大战爆发后，影响和中断了空调供暖用热泵技术的研究和发展。二战结束后，热泵技术研究及应用逐步恢复，至1950年美国已有20个厂商和10余所大学研究单位从事热泵开发研究，在当时拥有的600台热泵中，50%用于房屋供暖。地埋管式地源热泵技术初始于美国和英国。1950年前后，两国开始使用地埋管吸收地热作为热源为家用房屋供暖的小型土壤热泵。1952年，美国约出厂1000套热泵，1954年出厂约2000套热泵。由于地源热泵的日趋成熟，有力地促进了浅层地热能的广泛应用。

1957年，美国军用基地住房大量采用热泵供暖代替燃气供热方案，热泵产量达2万套，1963年年产量增加到7.6万套。至20世纪60年代初，美国安装的热泵机组已达近8万台。但当时压缩机质量尚不过关，设备费用高而影响了热泵供暖技术的推广，开始处于停顿状态。

到1964年，热泵可靠性的问题已成为一个十分严峻的问题。60年代电价持续下降，使得电加热器的应用不断增加，限制了热泵的发展。

2.迅速发展阶段

20世纪70年代，世界石油危机的出现，又引起人们对地下水源热泵的关注与兴趣，又开始大量安装与使用地下水源热泵，热泵工业进入了黄金时期。这一时期，世界各国对热泵的研究工作都十分重视，诸如国际能源机构和欧洲共同体都制定了大型热泵发展计划，热泵新技术层出不穷，热泵的用途也在不断地开拓，并广泛应用于空调和工业领域，在能源的节约和环境保护方面起着重大的作用。

热泵真正意义的商业应用也只有近20年的历史。20世纪90年代后，随着环保要求的进一步提高，美国地下水源热泵系统的应用一直呈上升趋势。美国能源信息部的调查表明：美国地下水源热泵的生产量从1994年的5924台上升到1997年的9724台。再如美国，截止到1985年全国共有1.4万台地源热泵，而1997年就安装了4.5万台，到目前为止已安装了40万台，而且每年以10%的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19%，其中在新建筑中占30%。目前，每年大约有5万套地源热泵在安装，其中开式系统占5%。美国热泵工业已经成立了由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所及众多地源热泵厂家组成的美国地源热泵协会，该协会在近年中将投入1亿美元从事开发、研究和推广工作。

欧洲一些国家由于采取积极的促进政策（包括财政补贴、减税、优惠电价和广告宣传等），热泵市场得到快速发展。1997年，欧洲发展基金会重新提出热泵发展计划。到2000年，欧洲用于供热、热水供应的热泵总数约为46.7万台，其中地下水源热泵约占11.75%。与美国的热泵发展有所不同，中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅部地热资源，地下土壤埋盘管的地源热泵，用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据1999年的统计，在家用的供热装置中地源热泵所占比例，瑞士为96%，奥地利为38%，丹麦为27%。

3.发展趋势

近年来，各国浅层地热能的开发利用规模和发展速度都在快速增长。美国和加拿大一些大学和研究机构，对于土壤源热泵进行了较深入的试验研究，取得了一些重要数据。美国能源部（DOE）、美国环保局（EPA）及爱迪生电器学会（EEI）、国家农业电力合作公司等财团组成一家政府参与的工业设施国际集团，推广热泵供暖系统。目前从国外发展趋势看，开发利用浅层地热能，将是地热资源开发利用的主流和方向。

浅层地热能是宝贵的新型能源。与风能、太阳能等非人力控制的自然资源相比，浅层地热能是一种在开采利用时间上，可人为控制使用的可再生能源，是集热、矿、水为一体，具有洁净、廉价、用途广泛的新能源。开发利用浅层地热能可以降低常规能源消耗，减少环境污染，尤其是大气污染，又可以在发展某些相关产业经济与提高人们生活质量方面发挥作用，具有显著的商业价值。因此，引起了各国对其开发利用的重视。特别是1973年世界能源危机以来，浅层地热能的勘查与开发利用正在迅速向深度和广度发展。

4.地下水热运移数值模拟研究进展

地下水源热泵运行后，回灌井注入含水层的冷热能会在对流和热传导的作用下向抽水井运移，从而对地下水温度场产生影响，因此有必要对地下水热运移过程进行深入研究。数值模拟方法以其高效性、便捷性和灵活性等众多优势，逐渐成为研究这一问题的有效工具。鉴于此，本节对国内外地下水热运移数值模拟研究进展进行回顾，为本专题的后续研究提供基础和参考。

从20世纪70年代末开始，国外提出了许多描述含水层中热量运移的数学模型.Mercer等（1985）、Crawford等（1982）以及Mirza等对含水层储能的一些模拟技术进行了讨论。1985年.P.Heijde和Y.Bachmat等统计了当时已有的21个热运移数学模型，所有这些模型均只考虑对流和热传导作用，忽略了自然对流对热运移的影响，除了两个是三维水流耦合模型外，其余均为一维和二维的。Tsang等（1981）和Sykes等（1982）曾先后利用有限差数值模拟方法，对Auburn大学第二期地下含水层储能野外试验中水和热量运移规律进行了模拟研究，模拟结果与试验观测结果基本吻合。Buscheck等（1983）利用Aubum大学储能试验前两个周期的资料进行了二维数值模拟，并在模拟过程中考虑了自然对流的影响。Rouve等（1988）应用有限元模拟方法对德国Stuttgart大学的人工含水层季节性储能试验进行了二维数值模拟，并对含水层中各填充亚层的渗透性空间组合进行了优化。Molson等（1992）利用加拿大Ontario武装基地潜水含水层储能试验数据，对该试验过程进行了三维有限元模拟，其中考虑了自然对流影响和密度随温度的变化，该模型相对比较完整，但是试验条件比较简单，且连续性方程不尽完善。Forkeli等（1995）利用二维轴对称模型和三维有限元模型对人工含水层储能系统的储能效果进行了模拟研究，并通过对比模拟确定了效果最佳的人工储能系统。Travi等（1996）建立了二维非稳定流模型，通过数值计算给出了一个含水层剖面上温度的变化。Chevalier等（1999）应用随机游离法对多孔介质含水层储能进行了模拟研究，发现区域地下水的流动能够加速所储热能向下游含水层中扩散，从而降低所储热能的回采率。Nagano（2002）通过实验室试验和有限差分数值模拟研究得出，如果储热过程中回灌水的温度较高（&gt；50℃），含水层中将很可能发生自然对流现象，从而使得利用含水层储能的热回收率将受到较大影响。Chounet等（1999）利用混合有限元法对土壤中水流和热量运移进行模拟，提高了模拟精度，但所用模型是一个剖面的二维模型。

国内对地热数值模拟研究始于20世纪80年代后期，张菊明等（1982）用有限元法模拟了二维地热运移问题，并给出了有限元程序。李竞生等

李竞生，王广才 1989.平顶山八矿热水补给来源及条件方式.煤炭科学研究总院西安分院科研报告.

对平顶山地温场分别建立了二维和三维温度场数学模型，并采用有限元法求解，但是此模型仅是一个稳定的模型，并没有对水流场的变化规律进行研究。薛禹群等（1987）对上海储能试验建立了三维数学模型，且考虑了热机械弥散，但水流模型是一个稳定模型，用简单的解析表达式代替水流模型，没有考虑水密度随温度的变化和水动力黏滞系数随温度的变化。张菊明（1994）建立了三维地温场数学模型并提出了有限元解法，但没有考虑水流方程。胡柏耿

胡柏耿.1995.地热田中的传热传质研究.北京：清华大学博士学位论文.

采用二维双孔隙介质模型模拟了地热田中传热和传质过程，并分别模拟了西藏那曲地热田和羊八井地热田的热质运移规律。任理等（1998）用交替方向有限差分法研究了土壤二维水热运移规律。何满潮等（2002）首先研究了地下热水回灌过程中渗透系数变化规律，然后针对单井、对井回灌过程中渗流场的动态变化建立了地热回灌渗流场数学模型，推导了渗透系数恒定与变化不同条件下的单井、对井回灌的理论公式。

国内外专家对于专门针对水源热泵的地下水热运移也进行了一定的模拟研究。Gringarten等（1975）对地下水均匀流动条件下的含水层热能采集进行了理论研究。通过对边界条件的简化和进行适当的条件假设，建立了对井系统的热传递数学模型，并利用该模型对不同给定条件下的热突破事件进行了定量评价，为法国的对井采能系统的合理布局设计提供了有效的指导。为了定量评价目标含水层系统中热量的运移特征，从而指导采能系统的设计，Wiberg应用有限单元法，对单纯的热传导和传导－对流并存两种不同假设条件下，理想含水层系统中地温场的分布特征进行了对比模拟研究。根据美国威斯康星州的供暖和制冷负荷要求，Andrews（1978）应用二维有限元模型，定量评价预测了水源热泵利用对地下温度场的影响。模拟结果表明，与区域地下水处于静止状态的情况相比，当区域地下水以一定的速度流动时，冬灌井周围的温度降幅相对较小，而影响半径有所增加，并且温度扰动带沿水流方向发生一定的偏移。Rahman（1984）通过对含水层条件进行假设，建立了对井回灌系统的模拟模型，并对不同的回灌量、含水层厚度、初始储层温度和井距影响条件分别进行了定量模拟研究。研究结果表明，除回灌量和井对之间的距离外，含水层厚度对热突破的时间影响比较显著；而含水层的储水率和渗透系数对热突破事件的影响并不显著。为了确定开采井群和回灌井群之间的合理布局，Paksoy（2000）应用CONFLOW程序，对含水层采能过程中热锋面的运移特征进行了定量模拟研究。通过限定开采井和回灌井的水位变幅，同时确保不出现热突破，最终确定上述约束条件下开采井群和回灌井群之间的最小距离。Tenma建立了一个理想的对井模型，利用FEHM软件对不同的开采与回灌量、水井滤管长度与位置和运行周期情况进行定量对比模拟。研究结果表明，前两个因素是控制模型温度变化幅度的主要影响因素。在国内，辛长征等（2002）利用美国地质调查局编写的HST3D程序，对一典型双井承压含水层的速度场和温度场进行了全年运行模拟，由于程序的限制，模拟时采用全年固定流量和固定温度的办法。周建伟等（2008）利用基于HST3D的Flowheat程序对武汉市某地下水源热泵系统进行了模拟，并对布井方式和抽灌组合的合理性进行了分析。张昆峰等（1998）模拟了大口径井水源热泵的冬季运行工作情况，结果表明，大口径井中的井水流动为均匀下降。

二、国内研究现状及发展趋势

1.早期热泵的应用与起步阶段（1949～1966年）

相对于世界热泵的发展，我国热泵的研究工作起步约晚20～30年左右。20世纪50年代天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵的最早研究，1956年吕教授的《热泵及其在我国应用的前途》一文是我国热泵研究现存的最早文献。20世纪60年代，我国开始在暖通空调中应用发展热泵，并取得了一大批成果。1960年同济大学吴沈钇教授发表了《简介热泵供暖并建议济南市试用热泵供暖》；1963年原华东建筑设计院与上海冷气机厂开始研制热泵式空调器；1965年上海冰箱厂研制成功了我国第一台制热量为3720W的CKT-3A热泵型窗式空调器；1965年天津大学与天津冷气机厂研制成功国内第一台地下水热泵空调机组；1966年天津大学又与铁道部四方车辆研究所共同合作，进行干线客车的空气/空气热泵试验；1965年，由原哈尔滨建筑工程学院徐邦裕教授、吴元炜教授领导的科研小组，根据热泵理论首次提出应用辅助冷凝器作为恒温湿空调机组的二次加热器的新流程，这是世界首创的新流程；重庆建筑大学、天津商学院等单位对地下埋盘管的地源热泵也进行了多年的研究。中国科学院广州能源研究所等单位还多次召开全国性的有关热泵技术发展与应用的专题研讨会。清华大学、天津大学分别与有关企业结成产学研联合体，开发出中国品牌的地源热泵系统，已建成多个示范工程，越来越多的中国用户开始熟悉热泵，并对其应用产生了浓厚的兴趣。

我国早期热泵经历了17年的发展历程，度过一段漫长的起步发展阶段。其特点可归纳为：①对新中国而言，起步较早，起点高，某些研究具有世界先进水平；②由于受当时工业基础薄弱，能源结构与价格的特殊性等因素的影响，热泵空调在我国的应用与发展始终很缓慢；③在学习外国基础上走创新之路，为我国今后热泵研究工作的开展指明了方向。

2.热泵应用与发展的停滞期（1966～1977年）

这一时期正处于“十年动乱”期间，在此期间热泵的应用与发展基本处于停滞状态。该期间没有一篇有关热泵方面的学术论文发表和正式出版过有关热泵的译作和著作等；国内没有举办过一次有关热泵的学术研讨会，也没有派人参加过任何一次国际热泵学术会议，与世隔绝10余年。只有原哈尔滨建筑工程学院徐邦裕、吴元炜领导的科研小组在1966～1969年期间，坚持了LHR20热泵机组的研制收尾工作，于1969年通过技术鉴定，这是在“文革”时期全国唯一的一项热泵科研工作。而后，哈尔滨空调机厂开始小批量生产，首台机组安装在黑龙江省安达市总机修厂精加工车间，现场实测的运行效果完全达到（20±1）℃，（60±10）%的恒温恒湿的要求.这是我国第一例以热泵机组实现的恒温恒湿工程。

3.热泵应用发展的复苏与兴旺期（1978～1999年）

1978～1988年，我国热泵应用与发展进入全面复苏阶段。在此期间，为了充分了解国外热泵发展的现状与进展，大量出版有关著作，国内刊物积极刊登有关热泵的译文，对国外热泵产品进行测试与分析，积极参加国际学术交流。同时，一些国外知名热泵生产厂家开始来中国投资建厂。例如美国开利公司是最早来中国投资的外国公司之一，于1987年率先在上海成立合资企业。

1989～1999年期间，我国热泵又迎来了新的发展历程。在我国应用的热泵形式开始多样化，有空气－空气热泵、有空气－水热泵、水－空气热泵和水－水热泵等。在此期间国内已有国有、民营、独资、合资等不少于300家家用空调器厂家，逐步形成我国热泵空调器的完整工业体系，且水源热泵空调系统在我国得到广泛应用。据统计，到1999年全国约有100个项目，2万台地下水源热泵在运行。20世纪90年代初开始大量生产空气源热泵冷热水机组，90年代中期开发出地下水热泵冷热水机组，90年代末又开始出现污水源热泵系统。土壤耦合热泵的研究已成为国内暖通空调界的热门研究课题。国内的研究方向和内容主要集中在地下埋管换热器，在国外技术的基础上有所创新。

1978～1999年，中国制冷学会第二专业委员会主办过9届“全国余热制冷与热泵技术学术会议”。1988年中国科学院广州能源研究所主办了“热泵在我国应用与发展问题专家研讨会”。自20世纪90年代起，中国建筑学会暖通空调委员会、中国制冷学会在其主办的全国暖通空调制冷学术年会上专门增设“热泵”专题交流。

1988年，中国建筑工业出版社出版了徐邦裕教授等编写的《热泵》教材；机械工业出版社1993年出版了郁永章教授主编的《热泵原理与应用》，1997年出版了蒋能照教授主编的《空调用热泵技术及应用》，1998年出版了郑祖义博士著的《热泵技术在空调中的应用》；1994年华中理工大学出版社出版了郑祖义著《热泵空调系统的设计与创新》。1989～1999年，正式发表有关热泵方面论文270篇，热泵专利总数161项，而发明专利为77项。这些教材、著作、译著和论文的出版，专利技术的应用，推动了热泵技术在我国的普及与推广。

4.热泵技术的飞速发展时期

进入21世纪后，由于城市化进程的加快，人均GDP的增长，拉动了中国空调市场的发展，促进了热泵在我国的应用，应用范围越来越广泛，热泵的发展十分迅速，热泵技术的研究不断创新。热泵的应用、研究空前活跃，硕果累累。2000～2003年，专利总数287项，是1989～1999年专利平均数的4.9倍。2000～2003年间发明专利共119项，是1989～1999年发明专利平均数的4.25倍。2000～2003年，热泵文献数量剧增，如2003年文献数是1999年文献数的5倍。全国各省市几乎都有应用热泵技术的工程实例。热泵技术研究更加活跃，创新性成果累累。在短短的几年中有3项世界领先的创新性成果问世，包括：同井回灌热泵系统，土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统，供寒冷地区应用的双级耦合热泵系统。

5.地源热泵的应用与研究

我国地源热泵研究起步于20世纪80年代，首先是一些高校和科研机构对地源热泵的相关技术进行了专题研究。如北京工业大学对深层地热水进行了研究，并设计了若干垂直埋管和水平埋管的土壤源热泵试验系统；哈尔滨工业大学的水环热泵空调系统应用基础的研究与评价，土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统的数值模拟与实验研究，土壤源热泵系统中地埋管的热渗耦合理论与关键技术研究；湖南大学建设了水平埋管土壤源热泵系统等。另外，青岛建筑工程学院、山东建筑工程学院、上海同济大学、天津商学院、重庆建筑大学等大学也进行了该方面的研究。近年来国内数所高等院校开展了土壤源热泵系统和水源热泵系统的试验研究，并取得了一些重要成果。

目前，我国浅层地热能的开发利用研究发展很快，经过近二十几年的研究和开发，热泵技术在我国已取得了很大进步，尤其是地源热泵技术发展迅速。已经初步建立了各类地下水源热泵系统的水源井施工技术和技术要求，井群设计和计算方法、水质评价和处理方法及环境评价方法等。

截止到2008年10月底，我国浅层地能应用面积超过1×108m2（《地源热泵》杂志2009年5月刊）。已遍及北京、上海、天津、河北、河南、山西、辽宁、四川、湖南、西藏、新疆等地。应用的建筑类型包括宾馆、住宅、商场、写字楼、学校、体育场（馆）、医院、展览馆、军队营房、别墅和厂房等，应用前景广阔。

6.浅层地热能的开发利用与发展趋势

浅层地热能的开发利用涉及城市能源结构、环境保护和提高人民生活质量的重大课题。特别是浅层地下水源热泵和土壤源热泵的可再生能量采集系统是解决上述重大课题的关键，其能量采集基本不受使用地域和四季气候的影响。浅层地热能作为建筑物的冷热源初始采集更具有推广价值。

浅层地热能的开发利用不仅受到学术界和企业界的关注，政府也更加重视。《中华人民共和国可再生能源法》明确指出：国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术发展的优先领域。国家财政支持可再生能源的资源调查、评价和相关信息系统建设。该法的实施为浅层地热能的调查、评价和开发提供了强有力的依据和保障。国土资源部、中国地质调查局等部门多次召开浅层地热能勘查开发经验交流会、技术研讨会，并编制出台浅层地热能勘查评价规范，做到了浅层地热能勘查开发有标准可依。近年来，随着国家加大建设“资源节约型、环境友好型”社会的力度，实现节能减排目标，国家从中央财政安排专项资金用于支持可再生能源建筑应用示范和推广，财政部、建设部已批准下达3批包括浅层地热能利用的可再生能源建筑应用示范推广项目。各地也相继出台支持开发利用浅层地热能项目。如2006年5月31日，由北京市发改委联合市水利局、国土局等9个委办局联合发文对采用地下水源热泵系统实现供暖和制冷项目按每平方米35元的标准进行补贴，对采用地源热泵系统实现供暖和制冷项目按每平方米50元的标准进行补贴；沈阳市发布的《关于地源热泵系统建设和应用工作的实施意见》中要求在沈阳市三环内的455km2核心区范围内，对符合应用地下水热泵技术的409km2范围内的建筑物，原则上都要采用地下水源热泵技术规划研究。

进入21世纪，伴随中国经济的迅速发展，人们对生活品质和舒适性要求的不断提高，城市能源结构的改变，建筑市场的巨大，为浅层地热能开发利用技术的推广创造了前所未有的机遇。国内在热泵理论研究、试验研究、产品开发和工程项目的应用诸方面都取得了可喜的成果。

目前，我国已经建立了比较完善的开发利用浅层地热能的工程技术、机械设备、监测和控制系统，但回灌技术中的水质控制和回灌对储层及用水管的影响评价，堵塞井的处理技术，对井群采灌系统温度场、化学场和压力场的模拟计算方法，参数采集方法等尚在研究之中。