绿色能源有哪些

严格来说凡是能够排放二氧化碳的都要计算。

主要有煤炭、焦炭、原油、燃料油、煤油、柴油、液化石油气、汽油等，根据每种能源折算成标准煤的消耗量，乘以对应的系数相加就是碳排放总量。

不同经济发展阶段的国家，能源发展战略有其不同的立足点。各国政府依据本国经济发展和能源状况，阶段性地调整发展战略目标以及自身的能源政策。综合分析，发达国家的能源发展战略代表了世界能源发展的新潮流；发展中国家的能源发展战略存在着重视各自国情，积极跟踪世界潮流的共性。不同经济发展阶段的国家，能源发展战略有其不同的立足点。而且，各国政府都在依据本国经济发展和能源状况，阶段性地调整发展战略目标以及自身的能源政策。综合分析，发达国家的能源发展战略代表了世界能源发展的新潮流；发展中国家的能源发展战略存在着重视各自国情，积极跟踪世界潮流的共性，也有我们可以借鉴之处，需要注意加强研究。1、当前世界各国能源战略的主要特点

1.1 能源安全是最重要的战略目标

在当前全球气候变化的形势下，以及意识到不可再生资源总有一天会日渐耗竭的背景下，随着紧缺的石油资源问题突出，国际油价持续攀升、各国对能源资源安全关注程度也随之普遍上升。维护国家能源安全是当今世界各国面临的重大课题，无论是发达国家，还是发展中国家都将保障能源安全作为国家能源战略的首要目标。

发达国家人均能耗高，需要大量进口补充境内能源资源的短缺，因此，能源发展战略除了考虑本国的资源因素外，极为注重涉及到国外资源开发利用的国际因素影响，甚至关注其他国家能源需求变化对国际能源市场的影响及对自身的影响程度。在历年的石油危机后，针对当前石油资源紧张的形势，发达国家以其较充沛的经济实力逐渐加大石油战略储备力度，建立和加强战略石油储备是发达国家保障能源安全的主要措施。而且，由于国家的经济实力强，对能源发展战略的考虑既重视近期的能源供应安全问题，又重视长远的能源可持续发展。发展中国家在国际竞争中处于弱势，多偏重于建立当前自身的能源安全供应体系。能源资源充裕的发展中国家已认识到利用资源优势发展国家经济的重要性，逐步加大了国家对国外企业开采和资源输出的控制。菲律宾明确国家能源和经济安全的底线是“确保实现国家能源60%自给自足”。巴基斯坦战略目标明确，突出增加本土能源比重，减少对外进口依赖的重要性，并对落实目标，做出了详尽的项目规划。乌克兰在经历了能源供应危机后，能源战略更加强调节能降耗、提高能源自主供应能力的必要性。墨西哥强调能源立法，同时，要及时分析阻碍国家能源发展的主要障碍，进行能源战略调整。

石油战略储备曾是以石油消费为主的发达国家应付石油危机的最重要手段，作为保障石油供应安全的这一战略措施也逐渐为发展中国家所效仿。现在，具有一定经济实力的国家为减少供应风险，都开始着手石油战略储备。石油战略储备已超出一般商业周转库存的意义，更重要的是取得主动，避免受制于人，有利于稳定国内经济发展，增强国际竞争力。

各国能源战略最突出的变化特点就是以减少石油消费、减少进口能源依存度为主要目标。在当前可再生能源尚未能够实现全面替代的形势下，节能是实现这个目标最现实、收效最快的措施。历史上，发达国家曾以减少石油消费的战略赢得了更大的市场利益，在20世纪70年代石油危机的后的20年内，迫使石油价格处于甚至低于10美元／桶的低价运行时期。当前更加强调综合利用法律、经济和技术等手段鼓励节能，从开采、加工、运输、利用和消费等多环节深挖节能潜力，发展节能产业。为达到节能目的，利用市场和企业、消费者行为开发节能机械、节能汽车等；取消石油价格管制，主张由市场机制调节能源供求关系，对能源企业进行私有化改革，提高资源配置能力，加强勘探等措施。

各国经济持续发展和人民生活水准提高的要求，必将加大能源资源的消费量。如何减缓能源消费的增速，只有提高能源效率、加强节能。各国不同程度地采取立法、经济激励、政府补贴、自愿协议和广泛宣传等各种政策措施，并且相互借鉴有成效的举措，体现在各自的能源发展战略中。近年来全球气候变暖，生物多样性锐减，气候灾害频繁的形成与人类过度地消耗化石能源存在密切的因果关系。虽然能源给当代人的生活带来了一定的舒适和便利，但是全球能源消耗量持续增加的趋势不仅对世界能源供应是严峻的挑战，而且给全球减少温室气体排放带来巨大压力。当人类生存环境遭到严重破坏后，很难逆转。

越来越多的国家在制定本国能源战略和政策时，已将环境因素放在优先考虑的地位。不少国家的能源战略强调发展新能源替代化石能源和实现《京都议定书》的温室气体控制目标。在《京都议定书》建立的减、限排温室气体总量机制下，大气中温室气体排放空间凸显为一种稀缺性的经济资源，拥有了这种资源就等于拥有了温室气体排放权和经济发展空间。依据《京都议定书》的规定，可以出售多余的二氧化碳排放配额。美国为了国内集团利益拒绝批准《京都议定书》，俄罗斯于2004年11月批准了《京都议定书》。

由此可见，能源的战略选择不仅是能源本身的问题，也是经济利益的问题，环境保护和人类生存的问题。能源发展在经济发展的推动下，正越来越受到环境因素的制约，能源战略目标由单纯强调能源供应向3E(Energy，Economy，Environment)方向发展，即能源、经济与环境的协调发展转变。 各国的国家能源战略均加重强调实现保障能源安全需要全方位的措施，不过度依赖单一的能源形式，减少经济发展对石油、煤炭、天然气的依赖程度，战略的核心是安全、环境和效益。各国的能源战略都出现了“多元化”的宇样，其含义是非常深刻的：一是能源资源种类的多元化，这可以带来能源产业的繁荣，同时将促进能源科学技术的飞速发展；二是以保障石油安全为核心，积极开拓新的石油供应基地，实现能源进口渠道的多元化，并且各国都有意识地避开主要从中东地区进口的做法，将多元化进口的目标锁定在其他具有一定油气资源输出能力的拉美、非洲或东欧地区。三是关注全球资源状况，将资源开发重心由境内移向境外。无疑，这一策略的普遍采用，又必然将带来新的矛盾和问题。虽然对于能源资源出口国，是本国经济发展的太好契机，但是也会相应带来一些争端，如国内资源保护派的激烈反对，或者贸易国之间各种各样的资源争夺战，由此可能会引发出新的一类局势不稳定问题。

由于石油价格的暴涨，各发达国家的能源结构逐渐发生了变化。坚定不移地奉行能源多元化战略，积极寻求替代石油资源，开发核能、氢能和其他新能源，甚至适度发展国内的煤炭工业，以降低对进口石油的过度依赖程度。重新认识煤炭，加快洁净煤技术的研发和推广。

为确保能源供给的自主性，能源发展的可持续性，21世纪以来全世界已形成转变以石油为主的能源经济，积极开发可再生能源的新高潮。各国能源发展战略措施各有侧重，有的国家积极发展风电、有的国家积极发展核电，但都是以逐步替代油气资源为核心展开的一系列研究方案。可再生能源技术和清洁能源技术的创新将成为世界能源未来发展的制高点，世界能源市场将由目前的资源型转向未来的技术型，是一场更具竞争性的挑战。

　从可再生能源发展的状况分析，欧盟是世界上最推崇发展可再生能源的国家集团，其发展可再生能源的战略是：在全面发展的同时，突出风力发电、太阳能发电、生物质液体燃料技术的开发和应用。发展可再生能源方面所采取的主要措施是：制定具体目标、落实经济政策、建立研发队伍、培育产业基础、建立市场氛围、鼓励企业竞争。目前欧洲已成为风力发电、光伏发电技术和市场发展的中心。

印度和巴西是发展中国家发展可再生能源的榜样。印度注重根据自身条件，寻找突破口，所采取的策略是：风力发电以市场换技术，市场规模和产业技术同步发展；适度发展太阳能；生物质能源则以解决农村能源为主；氢能研发有所投入，跟随国际潮流。巴西坚持能源多样化和多渠道，因地制宜发展生物质能源的能源发展战略：依靠水电和生物液体燃料资源优势，减少石油进口，保障国家能源安全，2004年的生物液体燃料产量达到了1500万t，处于世界领先地位，甚至出口生物质能源促进经济发展。

不但一个国家的不可再生能源资源是有限的，而且全球的不可再生能源资源也是有限。资源的有限性与各国能源战略区域向境外转移的特点，意味着国际间的能源资源争夺正在加剧。与过去不同，各国发展所面临的外部环境发生了重大的变化，不能再靠殖民地的方式掠夺资源。资源与市场的国际化，使各国政府意识到，必须加强与能源生产国的外交往来，保证能源供应的来源；同时，必须加强能源消费国之间能源合作，形成联盟，增强话语权，抵御能源价格的上涨。资源进出口国之间的外交关系、资源国之间的战略联盟(如OPEC)的合作以及资源进口国之间的战略联盟(如IEA)的竞争与合作关系更加微妙。突出体现在国际石油问题上，焦点集中在中东。为保障能源安全，能源外交成为能源消费国家21世纪以来的外交重点。各国能源战略普遍出现加强国际化的趋势。例如，韩国对内制定正确的能源政策；对外开展有效的能源外交，实施能源进口多元化。积极倡导区域间的能源合作，加强与产油国的谈判力度。非洲各国强调需要进一步加强团结和合作，协调各国能源政策，明确能源发展战略。无论是产油国还是消费国，积极推动国际合作都是十分必要的。油气出口是印度尼西亚的经济支柱，巩固与邻近国家间的互补合作机制成为国家能源战略的主要目标。

由于能源对国家社会经济发展和国计民生具有重要作用，能源的市场性质已从一般商品转为重要的战略商品，能源问题已呈现出日益全球化和政治化的趋势。由一国自主的能源发展向境外资源的拓展是各国能源需求数量和品种的要求，为避免国家之间对世界有限能源资源的恶性竞争，积极开展能源外交，将能源作为处理国际关系的重，要战略因素，强调能源生产大国之间以及消费大国之间的对话机制，发展多国的能源国际合作是十分必要的。而且，由此也将会进一步促进经济全球化的发展。

欧盟的能源战略就突出体现了以上国际能源战略的特点。欧盟的能源战略重点是保证“经济安全、国防安全、生活安全”，提出“保障能源供应、保护环境和维护消费者利益”的基本原则。在确保本国能源供应方面以节能和发展可再生能源和生物燃料为主要战略措施，加强能源共同体的建设。

欧盟各国的能源战略虽各具特点，但是总体上是一致的。例如，德国的能源战略锁定长远目标，从能源资源利用的经济效益出发，有效控制国内有限的能源资源开发；持续不断地节能；积极开发风能等可再生能源，占据能源新技术的制高点，实现传统能源的替代。能源进口多元化，石油储备法定化，保障安全供应。面对本国不可再生能源资源递减的趋势和全球气候变化的挑战，英国新的能源战略基点是低碳。强调在市场框架和政策相互影响下，培育市场竞争力，实现提高能源效率、发展可再生能源促进能源多样性的战略。能源技术的研发不局限于本国的能源资源，着眼于世界主要的能源应用技术，以实现未来的能源技术出口换能源资源进口的发展战略。法国立足国情，因地制宜地发展能源多样化，积极发展核电，提高能源供应独立性，实现安全供应。比利时的能源战略长远目标是使用更利于环保的能源，逐步向全部使用可再生能源过渡。波兰在长期能源战略目标下，针对当前问题，突出过渡期的能源战略重点。依据国家能源法，明确政府与企业的职责，国家财政将不直接参与能源项目投资，只在法律和税收政策、贷款担保等方面为企业提供支持。美国能源战略的核心是提高能源供应自主性，突出特点是一个具有长期性和综合性的国家战略。战略目标明确，并辅有相应详细的政策和对策目标、措施，易于操作、监管。实际上，美国能源战略还有一个极为重要内容就是充分开发利用全球的油气资源。观察美国国家外交战略圈，几乎囊括了地下埋藏着丰富的石油等战略资源的国家，特别是中东地区。在不断努力巩固海外石油来源的同时，逐渐明确要减少对石油的依赖。发展新技术，包括燃料的替代技术和设备的更新技术。

能源战略和政策是日本政府一贯的工作重点，能源战略的稳定性促进能源政策的有效实施。虽然日本能源资源贫乏，目前日本一次性能源的自给率不足20%，但是政府立足于技术创新致力节能，成立“节能中心”，健全能源管理体系，指导国民和企业的节能以及节能技术的研究开发，积极发展太阳能等新能源；着眼于全球能源资源的利用，坚持实施以保障能源安全为重点的外交策略，以及国内企业联合一致对外，参与国际竞争的做法，不断提高开发国外石油资源的份额。随着社会经济的发展和外部环境的变化，日本不断完善能源构成多样化、进口多元化和以石油储备为依托的能源战略，从政治、外交、经济、科技等全方位考虑能源战略的发展，确保了自身能源的长期安全供给，保障了国家的经济安全，并使得日本成为世界能源效率最高的国家。俄罗斯能源发展战略制定经历了较长的时间。能源战略目标明确，所关系到的对象明确。能源区域发展具有地域资源特点，相应的能源政策针对性强，每一种能源，如石油、天然气、煤、电能(包括核能和热能)、能源输送等的发展预测都提出了经济体制改革问题以及为实现改革所应该创造的必要条件。同时，指明了能源工业和其他工业部门的相互关系，能源工业科技和创新的重要意义。并且明确了能源战略实施系统，包括：联邦政府行动计划，实施国家能源政策的指标体系，原有相关规划的修订，利用国家信息资源建立的能源战略实施监控系统。实现可持续发展已经成为世界各国的共同课题，而对人口众多的中国来说，具有更大的特殊性和挑战。为实现全面建设小康社会的目标和应对能源长远发展遇到的严峻挑战，我国采取正确的能源战略具有决定性意义。只有实现可持续发展的能源战略，才能保证在“能源消耗最少，环境污染最小”的基础上，实现经济社会快速发展和人民，水平的提高。我国必须汲取西方发达国家的成功经验，学习其他发展中国家根据具体国情发展的经验，建立符合中国特色的、能源效率不断提高和环境保护日益加强的中、长期可持续发展能源战略。

范围一减排主要有两种途径：一是进行能源转型，将产生直接排放的设备装置更换为零碳或低碳设备，例如将燃油车辆更换为混合动力车或新能源汽车；二是减少用能活动，通过降低这些装置的使用频率来节能减排，例如鼓励员工以自行车、搭乘公共交通等低碳出行的方式减少公务燃油车的使用。

范围二减排的主要路径是节能和使用绿色能源。范围二的排放源主要是外购电力。现代办公中，金融机构的耗电设备主要包括空调系统、照明系统、电脑设备、以及复印机、饮水机等其他设备。减少或替代高碳电能使用的主要途径包括四个方面：

•节约用能：可通过倡导随手关灯、室温适宜时不使用空调、调低电脑屏幕亮度等绿色办公的方式，减少非必要能耗，杜绝浪费。

•提升能效：实现能源效率提升的主要途径是设施的节能改造。在硬件方面，可将高能耗设备替换为节能装置；在软件方面，可引入智能化控制系统以实现能效的自动化管理。高效使用办公空间、减少建筑面积占用也能令金融机构的能效提升事半功倍。

•使用绿色能源：在建筑物内充分利用太阳能（光伏屋顶、光伏幕墙）、及地源热泵等清洁能源替代外购火电、自建自用分布式可再生能源项目、向发电企业直接采购绿色电力，均是减少范围二排放的有利举措。

•大力发展绿色建筑：由于金融机构主要的碳排放都源自办公场所的建筑物排放， 发展绿色建筑是金融机构节能减排的综合性解决方案，具体包括对既有建筑的低碳改造以及将新建筑建设为低碳建筑。此举不仅能提升建筑本身的经济价值、降低金融机构的气候变化转型风险、提高金融机构在可持续发展方面的品牌形象，还能在全社会起到示范作用，助力绿色建筑行业的发展。

范围三减排主要是针对碳核算与报告选择的排放源，制定对应的减排措施，减少产生范围三排放的相关活动和物料使用。例如金融机构可通过推行无纸化办公来减少废纸处理产生的排放，以远程视频会议的方式替代员工出差来减少商务旅行产生的碳足迹。

风力发电前景很大！

风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2％转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74X109MW，其中可利用的风能为2X107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

人类利用风能的历史可以追溯到公元前，但数千年来，风能技术发展缓慢，没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。 即使在发达国家，风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。

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风力发电

http://www.newenergy.com.cn 2003-11-3 14:56:00 深圳节能

风是由于太阳照射到地球表面各处受热不同，产生温差引起大气运动形成的。尽管达到地球的太阳能仅有2％转化为风能，但其总量十分可观。全球可实际利用风能为2X1O’MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。 目前，风能的利用主要是发电，风力发电在新能源和可再生能源行业中增长最快，年增达35％，美国、意大利和德国年增长更是高达50％以上。

德国风电已占总发电量的3％，丹麦风电己超过总发电量的 10％。全球风电装机容量已达25000MW以上，能满足1500万个家庭，即3800万人的用电需求。虽然欧洲占世界风电总装机容量的70％以上，但其他国家也在积极开辟市场，己有50多个国家正积极促进风能事业的发展。由于风力发电技术相对成熟，许多国家投入较大、发展较快，使风电价格不断下降，目前风力发电成本0.4－0.7／KWH，若考虑环保和地理因素，加上政府税收优惠和相关支持，在有些地区已可与火电等能源展开竞争。在全球范围内，风力发电已形成年产值超过50亿美元的产业。 建设风力发电场的主要投资是风力发电机组设备，占总投资的80％以上。风力发电机从100w－1MW，有许多种规格。中小型风机多离网独立运行，中大型机组多组成风电场或风力田并网发电。目前，并网发电以500KW－750KW为主导机组，也有少量12MW机组在投入使用。最大的试运行机组单机容量已达2．5．3MW，当然，也有人在研制SMW风力发电机。现在，不仅把风电场建在内陆、岛屿和海岸，英国、荷兰等一些欧洲国家经验表明，将风电场建在海上，经济效益、环境效益和社会效益更加明显。

根据世界能源组织1999年制订的《风能100》报告，2002年修订成《风能12则报告，经过科学测算，今后风力发电年增长均在30％以上，并预测到2020年，全世界风电装机总容量将达1260GW，年发电量将达到世界电能总需求量的12％。 我国风能资源丰富，储量32亿千瓦，可开发的装机容量约253亿千瓦，居世界首位，与可开发的水电装机容量3．8亿千瓦为同一量级，具有商业化、规模化发展的潜力。我国政府十分重视风力发电产业，1996年就制订的《乘风计划》，旨在鼓励提高中大型风力发电机制造技术和国产化率，“十五”期间原计划在风力发电产业投资15亿元。由于具有一定的商业机会和市场前景，一些地方政府和民间也积极投入风电事业。目前，全国累计安装小型风力发电机近20万台，用作解决西部无电地区农牧民生产生活用电发挥了重要用用。在广东、福建、浙江、辽宁、内蒙、新疆等地已建成26个风电场，单机容量从200千瓦到1300千瓦多种规格，总装机容量近40万千瓦。

在装备方面，我国已具备了研制从100瓦l 千瓦的10多种小型风力发电机的能力，自主开发的200－300千瓦级风电机组国产化率已超过90％，600千瓦机组样机国产化程度已达80％。我国近期目标是到2005年，并网风力发电装机容量要达到 120万千瓦。尽管我国近几年风力发电增长很快，年增长都在50％左右，但无论是装备制造水平，还是总装机容量与欧美一些发达国相比仍存在较大差距，与邻国印度也存在明显差距。我国风力发电装机容量仅占全国电力装机的0．11％，可见我国风力发电潜力何等巨大！广东风力资源极为丰富，已建起了汕头南澳岛等风电场。深圳有条件也应该在风力发电方面迈出坚实的一步。

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风能有望成为中国第三大发电能源

http://www.newenergy.com.cn 2006-3-1 9:01:00 人民网-市场报

近日公布的一份中国风电发展报告指出，如果充分开发，中国有能力在2020年实现4000万千瓦的风电装机容量，风电将超过核电成为中国第三大主力发电电源。

该报告名为《风力12在中国》，由中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会与绿色和平、欧洲风能协会共同编写，并于世界可再生能源大会在北京开幕前夕发布。

报告指出，如果这一目标能够实现，中国风电年发电量将达到800亿千瓦时，可满足8000万人的用电需求，同时每年减少4800万吨二氧化碳排放量。

报告说，到2020年中国市场将需要超过2.5万台大容量风机，风电业销售额将超过3000亿元，并创造至少15万个就业机会。报告还指出，在过去5年里，风电成本下降约20％，是可再生能源技术中成本降低最快的技术之一。

截至2004年底，中国有43家风电场，安装1291台风力发电机组，并网风力发电装机容量为76万千瓦，名列世界第十，亚洲第三。过去三年中，中国风电装机容量增长速率逐年递增，分别为16.4％、21.1％和34.7％。

报告预测，2050年前后，中国风电装机容量可以达到甚至超过4亿千瓦，相当于2004年全国的电力装机容量，风电将成为第二大主力发电电源。

据悉，2006年1月1日起，中国将实施《可再生能源法》。绿色和平可再生能源项目主任喻捷说，这个法的实施必将推动中国风电事业的发展

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1、风能以及人类对风能的利用

古代就利用风能作为动力，用风带动简易的传动装置，用以磨米，灌溉和排涝。在古埃及，古希腊的历史上也都有使用风车的记载。唐·吉诃德把风车当作魔鬼，与之奋战一场，也说明在人类历史上早就利用过风的力量。

为了寻找无污染的能源，人们也就仿效祖先，利用风力。风是空气流动而产生的，不需要勘探，采掘，加工和运输。只要空气一流动，就会产生动力。据估计，内陆每年可吸收风能1014兆瓦，相当于全世界目前发电量的十分之一。在接近地而二百米高度以内的风能只占总能量的百分之二十。但是风能变化莫测，转向无常。科学家们正在探索利用风能的奥秘。

到二十一世纪，无论在广阔的草原，还是在高高的山岭，我们都会看到 座座能抗风暴袭击而稳定运行的风力发电站。每当大风来临，收集机就会自动调转方向，迎接风的洗礼，任凭风力有多大，来势有多猛，它一概取之，转成电能储存起来，为人类提供永久的电力。这样，即使在远离城市的乡村和牧场都可以用上家用电器，为您的生活增添现代化的色彩。

在“能源危机”的冲击下，人们对风能的研究空前活跃起来。美国研究风力的费用从1973年的二十万美元，猛增到1975年的七百万美元，1976年又上升到一千二百万美元。英国、荷兰、丹麦、日木等国也为风力的研究报入大量的资金和人力。瑞典政府计划到1990年全国用电量将有百分之二十依靠风力发电获得。在能源的舞台上，空气具有最大的普遍性，从获得无污染的能源角度出发，风能的利用必将有一个较大的发展。 <<返回>>

2、世界各国对风能的利用

英国以伦敦为核心的城市群，英国风力发电支持家庭供电。英国贸工部2003年宣布了一项发展近海风力发电事业的大型计划，拟在近海新建数千座风力发电机，力争2010年前达到向六分之一家庭供电的能力。

德国风力发电冠欧洲，在欧洲国家中，德国的风力发电最为发达，到2003年年底，装机容量已达到875.4万千瓦，占全欧总装机容量的一半以上。就前景而言，欧洲风力发电的发展势头仍将继续下去。在德国，风力发电目前占其电力生产的3.5%，政府的目标是在2025年之前将这一比重提高到至少25％。

日本是一个岛国，有丰富的风能可利用。日本风能利用有两大基础优势。首先，风车的规模已达到单台1000千瓦以上，而且防噪音技术也有很大改进。其次，为了防止地球温室效应，针对大型企业动力系统向可再生能源转移的“绿色电力制度”，对风力发电也是很大的推动。据预测，到2010年日本全国风力发电的总功率将达到目前的10倍，达300万千瓦。

美国风力发电飞速发展，美国风力资源十分丰富。由于环境保护和对未来能源的需要，美国十分重视风能的开发和利用。目前美国是世界上风力机安装容量最大的国家，约230万千瓦。到2006年，计划安装420万千瓦。

我国目前已建成的风电厂达27个，到2005年，全国风力发电总装机容量将达150万千瓦左右。有关专家认为，上海的南汇、崇明、奉贤以及长兴岛、横沙岛都具有海风利用价值。具体到这一项目，折算下来年满载运行时间将达2000小时以上，发电总量可达4000多万千瓦时。由于整个发电过程不需任何能源投入，因而相当于每年从海风中“淘”到3200万元人民币。

中国目前风电场总装机容量为50万千瓦。风力发电目前在全球进入快速发展期，中国将继续通过特许权等方式促进风电建设快速发展，到2010年，拟建成总装机容量400万千瓦的风电场。

中国风能资源丰富，储量32亿千瓦，可开发的装机容量约2．53亿千瓦，居世界首位，具有商业化、规模化发展的潜力。目前中国风力发电装机容量仅占全国电力装机的0．11％，风力发电潜力巨大。 <<返回>>

3、风能发电的原理

制造风能机械，利用风力发电是风能利用的两项主要内容。风力发动机是一种把风能变成机械能的能量转化装置。风力发动机由5部分组成：

（1）风轮。风轮由二个或多个叶片组成，安装在机头上，是把风能转化为机械能的主要部件。

（2）机头。机头是支承风轮轴和上部构件（如发电机和齿轮变速器等）的支座，它能绕塔架中的竖直轴自由转动。

（3）机尾。机尾装于机头之后，它的作用是保证在风向变化时，使风轮正对风向。

（4）回转体。回转体位于机头底盘和塔架之间，在机尾力矩的作用下转动。

（5）塔架。塔架是支撑风力发动机本体的构架，它把风力发动机架设在不受周围障碍物影响的高空中。

根据风轮叶片的数目，风力发动机分为少叶式和多叶式两种。少叶式有2～4个叶片，具有转速高，单位功率的平均质量小，结构紧凑的优点；常用在年平均风速较高的地区。是目前主要用作风力发电机的原动机。其缺点是启动较为困难。多叶式一般有4～24个叶片，常用于年平均风速低于3～4米／秒的地区；具有易启动的优点，因此利用率较高。由于转速低，多用于直接驱动农牧业机械。

风力发动机的风轮与纸风车转动原理一样，但是，风轮叶片具有比较合理的形状。为了减小阻力，其断面呈流线型。前缘有很好的圆角，尾部有相当尖锐的后缘，表面光滑，风吹来时能产生向上的合力，驱动风轮很快地转动。对于功率较大的风力发动机，风轮的转速是很低的，而与之联合工作的机械，转速要求较高，因此必须设置变速箱，把风轮转速提高到工作机械的工作转速。风力发动机只有当风垂直地吹向风轮转动面时，才能发出最大功率来，由于风向多变，因此还要有一种装置，使之在风向变化时，保证风轮跟着转动，自动对淮风向，这就是机尾的作用。风力发动机是多种工作机械的原动机。利用它带动水泵和水车，就是风力提水机；带动碾米机，就是风力碾米机；此类机械统称为风能的直接利用装置。带动发电机的就叫风力发电机。它们均由两大部分组成，一部分是风力发动机本体和附件，是把风能转化为机械能的装置；另一部分是电气部分，包括发电机及电气装置，把机械能转化为电能，并可靠地提供给用户。小风力发电机的容量不大，功率一般从几瓦到几千瓦，大都具有结构简单，搬运方便的优点。按风力发动机与发电机的连接方式分，有变速连接的和直接连接的两种。

在风能的利用中，蓄能是一个重要的问题。特别是对于风力发电，在很大程度上，其生命力由蓄能装置（如蓄电池）的可靠程度来决定。有了蓄能装置，在有风的时候，把多余的能量储存起来；在无风时，输出应用。各种蓄能方式的研究是风能利用的一个急待解决的重要任务。

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风能及其利用

风能是空气流动产生的功能，实际上是太阳能的一种转化形式。风能资源的总储量非常巨大，一年中所产生的能量约相当20世纪90年代初全世界每年所消耗的燃料的3000倍。

风能是一种可再生的清洁能源，储量大、分布广，但它的能量密度低(只有水能的1/800),并且不稳定。风能的利用主要是将风的动能转换成机械能、电能和热能等。

人类利用风能已有数千年历史。在蒸汽机发明之前，就已作为重要动力长期用于船舶航行、提水饮用和灌溉、排水造田、磨面和锯木等。目前我国风力提水机的拥有量约有1600多台，总功率2100 kW。

自20世纪70年代以来，在寻找替代能源中，美国和西欧等发达国家投入了大量资金和人力，研制现代风力发电机。目前全世界大型并网风机容量已达到5×106 kW，主导机型为300～600 kW，并还在向更大容量发展。有人预测，虽然目前全球总发电量中，风力发电量所占比例不足1%，但是在今后50年内，这个比例将上升到20%或者更高。

我国有丰富的风能资源，资源总量为16×108 kW。全国可开发利用的风能资源为2.53×108kW。主要分布在两大风带：沿海风带，有效风能密度在200 W/m2以上，4～20 m/s有效风力出现百分率达80%～90%；北部风带，在新疆、甘肃到内蒙一带，有效风能密度一般大于200 W/m2，有效风力出现的时间百分率均在70%左右。

自20世纪80年代以来，我国为解决电网难以达到的边远地区用电问题，重点推广了户用微型风力机，已商品化生产的有100 W，200 W，300 W，500 W，1 kW，5 kW等不同功率等级的机组。1996年，全国有15.9万台小型风力机在运行，总装机容量2.34×104 kW。

风力发电场建设是使风能成为补足能源和发挥规模效益的主要方式。已在新疆、内蒙、广东、福建、浙江、海南、辽宁等地区建设了14座风电场，安装并网风力机260台，总装机容量超过5.7×104 kW，最大单机容量为600 kW。

风能发电存在的主要问题，一是目前我国还不具备大型风力发电机组关键部件制造技术和能力；二是在风电场的选择、风电场建设上还缺乏科学的手段和标准规范。

我国已把风力发电作为新能源发电的重点，并制定了长期发展计划，在十几个省(区)规划建设风电场。其中包括内蒙古辉腾锡勒风场装机10×104 kW，河北省张北风场装机5×104 kW，上海崇明岛和南汇风场分别装机1.4×104 kW和0.6×104 kW，福建省平潭风场装机2×104 kW。

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）