浅层地热能开发利用现状、发展趋势与对策
陶庆法 胡杰
（国土资源部地质环境司）
1 概述
地球的内部是一个巨大的热源库，蕴藏着无比巨大的热能。浅层地热能是地球热能的重要组成部分，通常是指位于地球表层变温层之下，蕴藏在地壳浅部岩（土）体中的低温地热资源，其热能主要来自地球深部的热传导。浅层地热能的温度略高于当地平均气温3～5℃，温度比较稳定，分布广泛，开发利用方便。具有十分广阔的开发利用前景。浅层地热能的利用，主要是通过热泵技术的热交换方式，将赋存于地层中的低位热源转化为可以利用的高位热源，既可以供热，又可以制冷。目前浅层地热能的可经济开采利用的深度一般小于200m。
热泵技术的不断完善与广泛应用，为浅层地热能的开发利用提供了条件。用于浅层地热能开发利用的热泵系统，统称为“地源热泵系统”，它是以岩土体、地下水（或地表水）为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统，是一种节能环保的空调系统。根据地热能交换形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。
地源热泵技术是一种利用浅层地热能的既可以取热供暖又可以取冷制冷的高效节能的空调技术。其工作原理是利用地下常温土壤或地下水温度相对稳定的特性，通过输入少量的高品位电能，运用埋藏于建筑物周围的管路系统或地下水与建筑物内部进行热交换，实现低品位热能向高品位转移的冷暖两用空调系统。它由水循环系统、热交换器、地源热泵机组和控制系统组成。冬季代替锅炉从土壤中取热，以30～40℃左右热风向建筑物供暖，夏季代替普通空调向土壤排热，以10～17℃左右冷风给建筑物制冷。同时，还能供应生活用热水。
国内外大量实例表明，采用地源热泵系统开发利用浅层地热能对建筑物进行供暖空调，具有取用方便、无污染、运行费用低等特点。浅层地热能是理想的“绿色环保能源”，热泵技术是“绿色环保技术”，其主要特点是：
（1）资源可持续利用。浅部地热能储层像一个巨大的热能调蓄器，利用热泵系统给建筑物供暖、空调，冬季从地层中取出热量给建筑物供暖，夏季吸收建筑物的热量释放到地层中储存，这样，全年中建筑物冬季采暖所需的热量，总体上可与来自地球深部的传导热量和夏季储存的热量实现平衡，使浅层地热能源能够实现可持续利用。
（2）高效节能。由于浅层地温略高于当地平均气温，比较恒定，冬季供热时温度比环境温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比提高；夏季供冷时，温度比环境温度低，冷却效果提高，机组效率也提高。地源热泵的制冷制热系数可达4.0以上。与传统的空气源热泵相比，高出40%左右，其运行费用仅为普通中央空调的50%～60%，与电热锅炉和电热膜供热相比，可节约70%左右的电能。
（3）无环境污染。地源热泵运行时，除了消耗少量的电能外，需要的仅仅是与地下岩土层（含岩石、土层和空隙中的水）进行热量交换的循环水或其它液体，基本不消耗水、不排泄废物，不对周围环境产生任何污染。
（4）运行费用低。维修量少、自动化程度高，运行费一般只相当于普通供暖空调费用的30%～70%。
（5）一机多用。一套地源热泵就可以实现供热、供冷和生活热水供应，可代替原来的锅炉加空调两套系统，一次性投资降低。
（6）节省土地资源。地源热泵除主机和循环水泵外，没有其它安装设备。与锅炉房相比，省去了水处理间、风机间、烟囱、煤场和渣土场，节约了土地资源。
（7）运行灵活、稳定可靠、使用寿命长：每台机组可独立运行，个别机组发生故障不会影响整个系统的运行。机组运行工况稳定，不受环境温度变化的影响，冬季不需要除霜。热泵的运转部件少，基本上不需要维修，运行稳定可靠，使用寿命可达20年。
（8）自动化程度高：地源热泵一般是全电脑控制，可根据外部负荷的变化，调整压缩机的工作数量，并设有压缩机超温保护、断水保护等多种保护措施，可实现无人值守。
（9）用途广泛：从严寒地区至热带地区均适用。
（10）易于管理。可实现机组独立装表、计费，方便对整个系统的管理。
地源热泵系统的应用受当地水文地质条件的制约。地区的水文地质条件决定了采用地源热泵供暖、空调的可能性及其利用的方式。就一般而论，在地下水位埋藏不深，含水层厚度较大、渗透性能较强、易于回灌的地区，适宜采用以地下水源为载体的地源热泵；在地下水位埋藏浅，松散层厚度大、但渗透差、不易回灌的砂、土层分布地区，适宜采用垂直埋管式地源热泵；地下水位埋藏深，松散层厚度小、岩土层渗透性弱、不具备开采地下水的岩石地区，不适宜采用地源热泵。
2 国际地源热泵技术与浅层地热能应用发展趋势
“热泵”的概念，1912年由瑞士人提出，1946年第一个热泵系统在美国俄勒冈州诞生。1974年起，瑞士、荷兰和瑞典等国家政府逐步资助建立示范工程。20世纪80年代后期，热泵技术日臻成熟。在过去的10年时间里，大约30个国家的热泵平均增长速率达到10%，在国际社会中，由于其在减少二氧化碳方面得到普遍认可而受到广泛重视。
目前，利用热泵技术开发利用浅层地热能较好的国家有美国、北欧、瑞典、瑞士和德国，已有大量装机的国家有加拿大、奥地利、法国和荷兰，开始重视和推广应用的国家有中国、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。
热泵增长较快的主要还是在美国和欧洲。目前全世界装机容量可能接近10100MWt，年均利用能量约59000TJ（16470GWh），实际安装的机组量约900000个，据不完全的统计，目前地源热泵装机容量居多的国家依次是美国、瑞典、德国、瑞士、加拿大、澳大利亚（见表1）。
表1 利用地源热泵装机容量居多的国家
在美国，每年接近安装5万～6万套热泵机组，超过600个学校安装了热泵系统进行供暖和制冷。在瑞士，由于高原气候条件，冬天日照少，水源热泵系统已经以每年15%的速度快速增长。目前，瑞士有超过25万台热泵系统在运行，成为世界上利用热泵密度最大的国家。在英国，尽管地质条件非常复杂。但是热泵技术也从非常小的起步发展到遍及整个英国。涉及领域有：私人建筑、房地产开发、公共设施等。目前，瑞典的地源热泵安装基本占总需求负荷的60%，尤其是进入到21世纪之后，瑞典的热泵安装增长更为迅速，仅2001年热泵销售就突破25000台。澳大利亚虽然大部分国土位于热带，但是引入热泵的数量也达到23000多套。
地源热泵在日、韩、美和中欧、北欧应用较为普遍。据1999年的统计，在住宅供热装置中，地源热泵所占比例，瑞士96%，奥地利38%，丹麦27%。美国1998年地源热泵系统在新建筑中占30%，且以10%的速度稳步增长。其中最著名的地源热泵工程有肯塔基州路易斯威尔的滨水区办公大楼，服务面积15.8×104m2，每月节省运行费用25000美元。随着该项技术的应用发展，其组织的研究也迅速发展。据有关资料介绍，日本国研究出的高温水地源热泵，出水温度达到80～150℃，且其制热系数COP高达8.0。
由于地源热泵技术的日趋成熟，有力地促进了浅层地热能的广泛利用。近几年来，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。从国外发展趋势看，开发利用浅层地热能（蕴藏于地球浅部岩土体中的低温能源），将是地热资源开发利用的主流和方向。
3 我国浅层地热能开发利用现状
我国的热泵研究始于20世纪50年代，天津大学热能研究所的吕灿仁教授在1954年开展了我国热泵的研究，1965年研制成功国内第一台水冷式热泵机组。但由于多种原因，发展缓慢，直到80年代末90年代初，相关领域开始了新一轮的研究。进入21世纪以来，我国在热泵模型仿真、试验装置、能耗评价以及系统材质研究等方面取得了一批显著成果。随着传统能源的紧缺和人们对开发新能源和再生能源的重视以及热泵技术的日益成熟，热泵技术及浅层低品位地热能的开发利用得到了快速发展。
我国政府十分重视热泵技术和浅层地热能的开发利用工作。1994年3月国务院批准了《中国21世纪议程下的可持续能源计划》。1997年11月原国家科委与美国能源部在北京签署了《关于地热能源生产与应用的合作协议书》，中美两国政府开始了可再生能源领域的技术合作。1998年11月，开始实施《中美两国政府合作推广美国土-气型地源热泵技术工作计划书》，确定了北京计科地源热泵科技有限公司、上海鼎达能源公司、广州信利达公司为中美两国政府地源热泵合作项目的执行单位。按照该计划，1999年正式启动了北京嘉和园国际公寓、宁波服装厂厂房楼、广州松田学院教学主楼三处示范性工程，建筑总面积13．238万m2，其中北京嘉和园国际公寓面积最大，达8．8万m2。2000年6月，由中国科学技术部在北京主办了“美国土-气型地源热泵技术交流大会”，进一步推动了热泵技术的运用。据统计，到2003年底，仅北京计科公司，已建成土-气$#
北京是我国应用地源热泵技术开采浅层地热能对建筑物进行供暖空调较早且发展最快的地区之一。近几年来，采用浅层地热能为建筑物供暖空调的工程数量迅速增加。到2004年底，北京已有200多个单位总计420万m2的建筑面积利用浅层地热能供暖或供冷。其建筑物类型有普通住宅、办公大楼、高级宾馆，也有学校、幼儿园、商场、医院、敬老院、档案馆、体育场馆、厂房、污水场站，景观水池等。其中，地下水地源热泵系统最大单项工程建筑面积达18万m2，地埋管地源热泵系统（又称土壤源热泵系统）最大单项工程建筑面积也已达13万m2。目前由华清地热集团正在实施的地埋管地源热泵系统单项工程——用友软件园，供暖空调面积将达到20万m2。几处代表性的地源热泵供暖空调工程项目见表2。
表2 北京代表性的地源热泵供暖空调工程项目简介
天津也是我国应用地源热泵系统供暖空调较早的地区之一。近年来，已先后在天津开发区第十八大街海滨大道发展公司、天津地矿珠宝公司、天津市中心海河商贸区古文化街等地建立了地源热泵系统供暖空调项目。目前，正在快速发展中。
河南、内蒙古、山东、广东、安徽等地也都开始了开发利用浅层地热能的探索和试点。随着我国能源结构政策的调整，以燃煤和耗电为主的锅炉采暖、空气源热泵供冷的传统方式，将会被更加高效的以浅层地热能为热源（或冷源）的地源热泵供暖（或供冷）方式所取代。随着地源热泵技术的逐步完善，浅层地热能必将成为我国今后一段时期地热能开发利用中的最普遍最主要的能源。在我国建筑物供暖（或供冷）中，浅层地热能所占的比重也将愈来愈高。
4 存在的主要问题
地源热泵技术及其浅层地热能的开发利用，虽然在我国取得了明显成效，但由于发展时间短，总体上还处于起步阶段，地区发展很不平衡，存在的一些问题也日益显现，需要我们认真研究和解决，否则将直接影响着浅层地热资源的科学开发和持续利用。主要问题是：
（1）社会认知程度低。当前社会对浅层地热能资源的认知程度还很低，人们对赋存于地壳表层丰富的浅层地热能资源和特点及其热泵技术了解不多，甚至相当一部分专业设计单位的人员对此也缺乏了解，直接影响浅层地热能这一新型能源的广泛应用。
（2）开发技术水平不高。适合我国特点并满足不同要求的地源热泵系列产品尚未形成，有待积极开发；地源热泵供暖空调项目专业设计人员普遍缺乏，系统设计不匹配和偏保守的问题较突出。土壤埋管换热计算理论还不成熟，缺乏设计标准，工程质量难以保证，广泛应用受到限制。
（3）开发利用工程与资源勘查评价工作脱节，存在一定的盲目性。水文地质条件决定了浅层地热能的开发利用方式和规模。但目前浅层地热能的开发与勘查评价工作大多存在脱节问题，有的开发利用方案的选定缺乏科学依据，开发规模与资源条件不匹配，存在盲目性，导致工程效益不高，工程成功率偏低。因此，浅层地热能的开发利用必须建立在水文地质勘查评价工作的基础上，应对浅层地热能开发利用的可行性、适宜性及开发利用容量进行评价，因地制宜地制定开发利用方案，选定热泵系统类型（是地埋管地源热泵还是地下水型地源热泵等），确定埋管深度、密度等科学数据。
对已经开发利用浅层地热能的工程和地区，大多没有对其影响范围内环境地质体中的岩土体温度、地下水温度及其水质等进行监测，也没有及时分析地热能场的变化规律及开展环境影响评价工作，对未来的变化趋势更是心中无数。
（4）浅层地热能开发利用的技术标准、规范滞后。目前尚缺乏《浅层地热能勘查评价》、《浅层地热能地质环境境影响评价》等技术规范，使勘查评价工作缺乏标准，方法不统一。工程的设计缺乏系统的设计规范，大都处在无标准可依的状态。对开发单位缺乏资质管理，实施的工程也缺乏必要的论证程序。浅层地热能供热（或供冷）是一项系统工程，地上暖通空调系统与地下资源勘查评价及井位、埋管系统的设计、施工等环节，是有机的整体，各专业之间必须统一设计施工，协同作业。否则，浅层地热能供暖（或供冷）工程将会造成热泵系统不匹配或匹配程度差，成功率低的不良后果。
（5）相关技术研发滞后。由于浅层地热能开发利用在我国时间短，一些配套的技术措施和检测设备还跟不上。如深层岩土热物性测试技术和仪器研发、不同区域地下传热模型模拟试验研究、地埋管换热器的传热强化、系统设计软件开发、地源热泵仿真及最佳匹配参数的研究、高性能回填材料的研究等，亟待开发和研制。
（6）缺少必要的扶持和激励政策。浅层地热能资源开发利用潜力很大，资源的可再生、无污染，是任何化石燃料所不能替代的。但初期一次性投入也较大，要取得经济上的规模效益，需要各级政府在财税等政策上予以扶持，否则，全面推广和应用受到一定的限制。就全国而言，目前仅有北京市，出台了鼓励政策，对用热泵技术进行供暖（供冷）的，市财政按照其受益的建筑物面积给以补助。但有些地区不但没有鼓励政策，反而出台了限制政策，如不仅对取出的地下源水收费，而且对回灌到地下的源水还再次收费，增加了企业负担，使企业利用浅层地热能的节能、环保效果未能在经济效益上得到体现，因而大大限制了热泵技术和浅层地热能的利用和发展。
5 对策
浅层地热能的开发利用已逐渐在我国兴起，并呈快速增长之势，近几年，其在用于供暖（空调）方面的发展速度已超过传统意义上的地热资源，随着人们认识水平的提高和示范工程的引鉴，对其开发利用会引起更多人的关注，也将会有越来越多的建筑物供暖空调项目采用浅层地热能资源。为促进浅层地热能资源的合理开发利用，必须采取如下对策措施。
（1）积极开展浅层地热能资源勘查评价，制定开发利用总体发展规划。浅层地热能资源普遍存在于地球表部，分布广泛、取用方便，具有广阔的利用前景已是不争的事实，但采用何种方式开发、可能利用的量、长期利用后对环境的影响程度等，则受到当地具体水文地质条件（地下水埋藏条件，地层结构、含水地层的渗透性、地下水水质等）的限制，只有这些条件查清楚，才能对浅层地热能的利用方式做出正确的选择。就一个地区而论，也才能对适宜浅层地热能开发利用的地区、不同利用方式的地段、可能的利用规模、潜在的环境地质问题等做出合理的判断。
部署开展区域浅层地热能资源勘查评价工作。当前，应先从平原区的重点城市起步，开展以1∶10万比例尺精度为主体的勘查评价工作。以原来开展的水文地质勘查成果为基础，补充必要的获取岩土体热传导率、渗透率等参数的勘查工作。勘查工作深度一般控制在200m以浅。
在勘查评价的基础上，编制浅层地热能开发利用规划，进行合理布局，确定适宜开发利用的地区、圈定不同利用方式（地下水、地埋管）的地段、提出合理的开发利用规模、防治地质灾害和环境地质问题的措施等。
（2）推动示范工程的建设，带动地区浅层地热能资源的开发利用。我国南北差异大，地质条件复杂，浅层地热能在一个地区成功应用的经验受地区具体条件的限制，并不能完全适用于其他地区。不同方式的利用经验，也有其特性和相应的利用模式。浅层地热能在一个地区的推广应用，除了吸收普遍的经验外，更重要的是应结合地区具体的条件，建立符合本地实际的示范性工程，摸索方法、总结经验，推广应用，带动面上的开发利用。
（3）依靠科技进步和创新，提高浅层地热能应用技术水平。浅层地热能利用涉及到资源勘查评价、地下换热、热泵、建筑物内供热（供冷）系统、自动控制等诸方面的配套技术，涉及多学科相互联系、借鉴的应用技术，既需要自身的提高，也需要相互协调配合方面的强化和提高。当前，尤其应加强地下换热技术，适合我国特点和需要的地源热泵产品研制及产品的系列化、标准化，系统设计优化和相关仪器的研制等，以推动整体技术水平的提高。
（4）出台相关政策、激励浅层地热能资源的开发利用：浅层地热能开发利用初投资较高，但运行管理费用低并具有清洁、高效、节能的特点，是具有很好的开发前景和可持续利用的清洁能源，政府应出台相关政策、法规，支持、鼓励浅层地热能资源的开发利用。各级地方政府可以参照北京市政府的做法，对用地热能供暖（或供冷）的，可以按照建成的供暖（或供冷）的建筑面积，财政上给以补贴，以此支持和鼓励热泵技术的推广应用，推进浅层地热能的开发和利用。建议中央财政在可再生能源发展专项资金中，安排一部分资金专门支持和鼓励示范区的浅层地热能的开发利用。
（5）制定相关的技术标准、规范，规范浅层地热能资源的开发利用。2005年11月建设部、国家质检局已联合发布了GB50366-2005地源热泵系统工程技术规范，该规范适用于以岩土体、地下水、地表水为低温热源，以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质，采用蒸汽压缩机热泵技术进行供热、空调或加热生活热水的系统工程设计、施工及验收。它的发布与实施，将有利于浅层地热能开发利用工程设计质量的统一。当前，亟需制定和出台浅层地热能勘查评价、浅层地热能地质环境影响评价等技术规范和标准，以规范浅层地热能资源的勘查评价、地源热泵埋管设计、地质环境影响评价等行为，提高浅层地热能的开发利用水平。
（6）开展浅层地热能开发利用示范工程地下换热系统动态监测工作。在已开发利用浅层地热能的地区，选择不同类型的开发利用典型地区，开展地下换热系统的动态监测，进行地下场地水、热均衡动态长期监测和研究，积累数据，为浅层地热能的评价、地下换热系统工程的优化设计、完善标准、保护资源环境提供依据。
（7）建立和完善浅层地热能开发利用数据库及信息系统：浅层地热能开发利用的地下换热系统工程深埋地下，是永久性工程，有的地面建筑物消失了，地下换热系统（地埋管、水源井等）还将长期保存于地下深处，对当地环境和后人的生产、生活等活动有潜在的影响。为加强浅层地热能开发利用的管理与资源的保护，应及早建立全国及省（区、市）浅层地热能开发利用地下热交换工程数据库及信息系统。
我国能源发展面临的主要问题
虽然我国能源发展取得很大成绩，但也要看到，随着经济社会快速发展，多年积累的矛盾和问题进一步凸显。这集中表现在六个方面：
第一，资源约束明显，供需矛盾突出。我国能源资源总量虽然比较大，化石类能源探明储量约7500亿吨标准煤，但人均拥有量远低于世界平均水平。煤炭、石油、天然气人均剩余可采储量分别只有世界平均水平的58.6%、7.69%和7.05%。
煤炭。我国煤炭储量丰富，但从中长期来看，要把储量变成有效供给，以满足经济社会发展的需求，面临"三大不足"的压力：一是煤炭精查储量不足。据测算，2010年前拟开工建设的煤矿项目缺精查储量500多亿吨，2011?2020年缺1200多亿吨。二是生产能力不足。根据全国目前煤炭的生产能力，考虑部分矿井衰老报废等因素，2020年前还需要新增煤炭生产能力10亿吨，接近美国目前的产煤总量，这意味着我国还要新建百万吨级的大型煤矿1000个左右。三是运输能力不足。我国煤炭消费主要集中在东部地区，但煤炭资源主要分布在北部和西部，这种资源禀赋与需求地理分布的失衡，决定了北煤南运、西煤东运的格局。按照10亿吨新增煤炭的70%需要外运测算，2020年前需要再建7条亿吨级铁路线以及相应的港口。这些实现起来难度都是很大的。
石油。据最新全国常规油气资源评价成果报告，我国石油可采资源量为212亿吨，探明剩余可采储量为25亿吨，平均探明率为33%，处于勘探中期阶段。目前，我国石油勘探难度不断加大，新增储量质量变差，经过努力做到稳产、小幅增长尚有可能，但大幅增长的可能性不大。比如，我国大庆油田稳产高产持续了27年，从2002年起产量开始递减，平均每年减少150万吨。从分布情况来看，东部主要含油盆地已经进入勘探开发中后期。待发现石油资源主要集中在松辽、塔里木、准噶尔、鄂尔多斯等盆地和渤海海域。西部主要含油盆地和我国海域资源丰富，且探明程度低，处于勘探开发早期。据测算，即使考虑大力节能降耗、调整经济结构和发展可替代品等因素，2020年石油缺口仍将达2.5亿吨。
天然气。从整体上看，我国天然气勘探开发潜力大，处于勘探早期阶段，储量产量将快速增长。塔里木盆地的库车地区，鄂尔多斯盆地及周边古生界，四川盆地川东、川西北地区和川西前陆盆地，柴达木盆地涩北和台南地区，东海海域，莺歌海、琼东南等是今后勘探开发的重点区域。但是快速增长的天然气生产难以满足更快的需求增长。预计到2020年需要新增天然气探明地质储量3.4万亿立方米，这意味着探明天然气可采储量需要再翻一番。
此外，新能源和可再生能源虽然开发利用潜力较大，但面临的制约因素也较多。比如，水电剩余资源主要集中在西部和中部，受自然条件和移民因素影响，开发难度越来越大。核电由于投资密集、建设周期长，新的核电能力短期内难以迅速增加。
与资源约束形成明显对比的是能源消费的快速增长。从近几年的能源供需形势看，能源消费总量越来越大，快速增长的能源供应仍赶不上更快增长的能源需求。能源消费弹性系数出现反弹，"十五"期间平均为1.05，为改革开放以来的最高值。目前我国人均消费水平还很低，且处于工业化、城镇化进程加快的时期。国际经验表明，这一阶段正是能源消耗"倒U"型的上升阶段。随着经济规模进一步扩大，能源供求矛盾将长期存在，特别是油气供求矛盾十分突出。
第二，能源技术依然落后，能源效率明显偏低。我国能源技术虽然已经取得很大进步，但与发展的要求和国际先进水平相比，还有很大差距。大型煤矿综合采掘装备、煤炭液化技术核心装备需要引进，瓦斯抽取和利用技术落后，矿井生产系统装备水平低。重大石油开采加工设备、特高压输电设备、先进的核电装备还不能自主设计制造。氢能及燃料电池、分布式能源等技术研究开发不够，可再生能源、清洁能源、替代能源等技术的开发相对滞后，节能降耗、污染治理等技术的应用还不广泛。
技术的落后，制约了效率的提高。从总的能源效率看，按现行汇率计算，我国单位GDP能源消耗比世界平均水平高2.2倍左右，比美国、欧盟、日本和印度分别高2.4倍、4.6倍、8倍和0.3倍。尤其是这几年，高耗能产业发展较快，经济增长方式粗放，能源消耗量不断增加，能源产出效率大大低于国际先进水平。2004年，我国的GDP按当年汇率计算为1.9万亿美元，约占全世界GDP的4.4%，为此消费煤炭20亿吨，占世界消费总量的比重超过35%；消费原油3亿吨，占世界消费总量的7.8%。以上比较，即使考虑汇价因素，我国能源效率低也是不争的事实。从主要用能行业和耗能设备看，水泥综合能耗高出国际先进水平23.6%，大中型钢铁企业吨钢可比能耗高15.1%，火电供电煤耗高20.5%，机动车百公里油耗比欧洲高25%，比日本高20%，比美国高10%，载货汽车百吨公里油耗比国际先进水平高1倍以上。从能源开发过程看，资源浪费惊人。比如煤矿的综合回采率，国际上一般为45%?60%，我国平均只有30%，小煤矿有的仅为10%?15%。改革开放以来，我国小煤矿产量由1978年的9500多万吨增加到2005年的8.5亿吨，在此期间，累计生产煤炭120亿吨左右，消耗资源储量约800亿吨。按照正规开采方法计算，800亿吨资源储量可产出煤炭400亿吨左右，这意味着用同样的资源量，少产了近300亿吨的煤炭，相当于改革开放以来全国煤炭的总产量。我国煤矸石综合利用率也只有40%，全国累计堆放的煤矸石总量约38亿吨，占地约11万亩，而且每年仍以约2亿吨的速度增加。每年还产生近亿吨的粉煤灰，历年积存量已有30多亿吨，目前的综合利用仅限于生产水泥、墙体材料或者铺路、建坝等，大量物质没有得到开发利用。
第二，发展地热资源的直接利用和梯级利用。如前所述，我国中西部的大部分地区地热资源丰富，类型齐全，分布广泛，且多为中低温。高温地热资源仅分布在藏南、滇西和川西地区。因此，在我国中西部地热资源的开发利用方面，以发展中低温地热资源的非发电利用，即直接利用为宜，如在纺织、印染、造纸、热供水、饮用等方面开展综合利用。目前，在我国中西部的一些地热区，地热采暖后尾水的温度多在30～40℃之间，尚未充分利用就被大量排出，说明目前资源浪费的现象是较为普遍的。建议按不同温度开展地热资源的梯级利用，即根据“因地制宜，物尽其用”的原则，发挥资源优势，减少浪费，提高地热利用率。
第三，发展高温地热资源的非电利用。对一些高温温泉、沸泉以及间歇喷泉来说，发电利用并不是地热开发利用的唯一方向。比如间歇喷泉，它是在特定的地质构造背景下形成的，在世界范围内仅发现数处，如美国黄石公园的老实泉、冰岛大喷泉以及我国藏南的搭各加、谷露、查布和川西的热坑(茶洛)等，均属十分罕见的奇特景观。发展上述地热景观的非电利用，对于保护这类自然“瑰宝”更具有深远意义。
第四，合理开采，有效保护，实现地热资源的可持续开发。地热资源是可再生的能源资源，同时又是有限的资源，其补给的过程是极其缓慢的。在我国中西部的一些地热田，如羊八井、西安、昆明、郑州等地，由于过量开采而引起水位持续下降，有的地方已导致资源枯竭，严重影响到地热田的寿命。为保持地热井水量和水压的稳定及防止地热尾水对环境的影响，一方面要加强管理、采取限量打井、限制开采量等措施，合理开采、有效保护，另一方面，需结合地热田具体条件，反复进行回灌试验取得可靠参数，以确保地热资源的可持续开发。
像生物能和煤炭石油天然气，主要透过植物的光合作用吸收太阳能储存起来。其它像风力，水力，海洋潮流等等，也都是由于太阳光加热地球上的空气和水的结果。
可再生能源是 指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源，是取之不尽，用之不竭的能源 。可再生能源对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。
风能风能是指风所负载的能量，风能的大小决定于风速和空气的密度。我国北方地区和东南沿海地区一些岛屿，风能资源丰富。据国家气象部门有关资料显示，我国陆地可开发利用的风能资源为2.53亿千瓦，主要分布在东南沿海及岛屿、新疆、甘肃、内蒙古和东北地区。此外，我国海上风能资源也很丰富，初步估计是陆地风能资源的3倍左右，可开发利用的资源总量为7.5亿千瓦。
太阳能太阳能是指太阳所负载的能量，它的计量一般以阳光照射到地面的辐射总量，包括太阳的直接辐射和天空散射辐射的总和。太阳能的利用方式主要有：光伏(太阳能电池)发电系统，将太阳能直接转换为电能；太阳能聚热系统，利用太阳的热能产生电能；被动式太阳房；太阳能热水系统；太阳能取暖和制冷。
小水电水的流动可产生能量，通过捕获水流动的能量发电，称为水电。小水电在我国是指总装机容量小于或等于5万千瓦的水电站。
生物质能生物质能包括自然界可用作能源用途的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化成的能源，如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废弃物、农作物秸秆、城市有机垃圾、工农业有机废水和其他野生植物等。
地热能地热能是贮存在地下岩石和流体中的热能，它可以用来发电，也可以为建筑物供热和制冷。根据测算，全球潜在地热资源总量相当于每年493亿吨标准煤。海洋能海洋能是潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能的统称，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、海流等形式存在于海洋之中。例如，潮汐的形式源于月亮和太阳对地球的吸引力，涨潮和落潮之间所负载的能量称之为潮汐能；潮汐和风又形成了海洋波浪，从而产生波浪能；太阳照射在海洋的表面，使海洋的上部和底部形成温差，从而形成温差能。所有这些形式的海洋能都可以用来发电。
近年来，随着理论认识与勘探开发技术的不断进步，以美国非常规天然气、加拿大油砂、委内瑞拉重油为代表，全球非常规油气勘探开发取得了一系列重大进展，非常规油气产量快速增长，已成为全球油气生产的重要组成部分。据研究，全球非常规油气资源量是常规资源总量的4～6倍，发展前景很大。
我国作为石油、天然气生产与消费大国，尽管常规油气资源比较丰富，但仍难以满足国民经济持续快速发展的需要，油气供需缺口不断加大，安全供应形势日趋严峻。在此情形下，借鉴国外经验，大力发展我国非常规油气成为必然的战略选择。相信随着研究与勘探开发实践的快速推进，非常规油气将逐步成为我国油气生产的重要组成部分，为国民经济的发展提供重要保障。
一、非常规油气的作用
1.21世纪上半叶，传统化石能源仍是能源消费主体
随着世界人口增长、经济发展和人民生活水平的提高，21世纪上半叶全球一次能源消费需求量将保持持续稳定增长态势。据石油输出国组织(OPEC)2009年预测，2030年全球一次能源需求总量将比2007年增长42%，其中石油、天然气、煤炭等化石能源所占比重仍将大于80%。国际能源信息署(IEA)2009年预测，2030年全球一次能源需求总量将比2007年增长40%，能源消费总量将达到168×108t油当量，其中化石能源所占比重将占到80%。总之，2030年以前，新能源和可再生能源虽将快速增长，但受技术发展水平和基础设施制约，在世界一次性能源消费需求结构中的比重很难超过20%，传统化石能源仍是一次能源消费构成的主体。
全球常规化石能源资源丰富，勘探尚处于中等成熟阶段，采出程度还很低，仍具备很大发展空间。截至2009年年底，全球4880×108t(IEA，2008)常规石油和471×1012m3(IEA，2009)常规天然气可采资源中，仅分别采出30.8%和18.3%，仍有近70%的常规石油和超过80%的常规天然气资源有待发现与开发。按照目前的油气生产趋势综合预测，全球常规石油产量将在2030年前后达到高峰，常规天然气产量将在2040年前后达到高峰。
2.非常规油气资源潜力远超常规油气资源
Masters et al.(1979)提出了资源三角形的概念，认为自然界的油气资源通常呈对数分布。资源三角形的顶部是常规油气藏，资源品质高，但资源总量较小中间包括重油、油砂、油页岩、煤层气、致密气和页岩气等非常规油气藏，资源总量远大于常规油气，但资源品位相对较差，对技术要求更高位于三角形底端的是资源更为丰富、技术难度更大的天然气水合物等未来资源图11-1)。
据有关国际机构估算，全球非常规石油(包括重油、油砂油、沥青、致密油、页岩油和油页岩油)资源量约为4495×108t，基本相当于常规石油资源量非常规天然气(包括煤层气、致密气和页岩气)资源量约为3922×1012m3，相当于常规天然气资源的8.3倍天然气水合物资源量约为(0.1～2.1)×1016m3(江怀友等，2008)，相当于常规天然气资源量的2.1～44.6倍。可见，非常规油气资源潜力远超常规油气资源，发展前景非常大。
图11-1 油气资源金字塔分布示意图
3.非常规油气的作用将越来越重要
21世纪，随着理论认识与勘探技术的不断进步，国际油气价格大幅攀升，全球非常规油气勘探开发取得了突破性进展，特别是美国的致密油气、页岩气、煤层气，加拿大的油砂，委内瑞拉的重油发展非常迅速，导致全球非常规油气产量大幅增长。据有关国际机构统计，2008年全球非常规石油产量达到6200×104t，较2001年的3342×104t增长了86%，占全球石油总产量的比例上升到2%2008年全球非常规天然气产量达到5612×108m3，较2001年的2123×108m3增长了164%，占全球天然气总产量的比例高达18%，已成为天然气供应的重要组成部分。
非常规油气产量的大幅增长，不仅增加了世界油气供应，而且对世界能源供需格局和油气价格产生了重要影响。以美国天然气生产为例，美国天然气年产量于1970年首次突破6000×108m3，1974年达到6400×108m3的历史高峰，之后产量开始递减，1984年产量降至5000×108m3以下。面对产量快速下降的形势，美国政府出台了一系列政策措施，鼓励加强非常规油气的技术研发与生产，先后于20世纪80年代实现致密砂岩气、90年代实现煤层气、21世纪初实现页岩气的大规模发展，使得美国天然气产量于2009年再次超过6000×108m3，重新成为世界第一大天然气生产国，其中非常规天然气产量比例超过了50%，扭转了美国天然气进口量不断攀升的局面，使得天然气进口价格大幅下降。
二、非常规天然气发展前景
1.全球非常规天然气发展前景
全球非常规天然气主要包括致密气、煤层气、页岩气和天然气水合物等。据多家机构研究结果(USGS，2000IEA，2009EIA，2004IFP，2006)，全球非常规天然气资源量近3922×1012m3，大约是全球常规天然气资源量的8.3倍，展现出很大的发展前景。
致密砂岩气是最早进行工业化开采的非常规天然气资源。目前，全球已发现或推测有70个盆地发育致密砂岩气，资源量约为209.6×1012m3(表11-1)，主要分布在北美、拉丁美洲和亚太地区。美国是致密砂岩气开发最早、最成熟的地区，已在23个盆地发现了900多个致密砂岩气田，探明可采储量5×1012m3，2009年致密砂岩气产量约为1890×108m3，占美国天然气总产量的三分之一。
煤层气的开发利用已从最初的煤矿瓦斯抽排发展成为独立的煤层气产业。世界74个主要含煤国家中，已有35个开展了煤层气的研发。全球煤层气资源量约为256.1×1012m3(表11-1)，主要分布在前苏联、北美和亚太地区的煤炭资源大国。目前，全球煤层气主要生产国是美国、加拿大和澳大利亚，2009年产量为740×108m3，其中美国煤层气产量为576×108m3。
页岩气是近期全球关注的热点，全球页岩气资源量约为456.2×1012m3(表11-1)。目前，北美是全球唯一实现页岩气工业化开发的地区，其中美国已在20多个盆地进行了页岩气勘探开发，2009年产量达930×108m3，占美国天然气总产量的15%。
表11-1 全球致密气、煤层气、页岩气资源分布情况 单位:1012m3
(资料来源:Oil ＆ Gas Journal on Line，2007)
天然气水合物目前还处于资源调查和技术攻关阶段，尚未实现工业化开发。世界各地已有120多处发现了天然气水合物，主要分布于大陆边缘陆坡区海底和永久冻土带。目前，天然气水合物资源量估算差异很大，普遍认可的是3000×1012m3。
2.中国非常规天然气资源发展前景
我国非常规天然气在过去很长一段时间发展较慢，一方面是受勘探开发关键技术的制约，另一方面是成本高、产量低，技术尚未取得重大突破。近年来，国家和各大石油公司高度重视致密砂岩气、煤层气、页岩气、天然气水合物等非常规天然气的研究和勘探开发工作，我国非常规天然气已进入新的发展阶段。
早在20世纪60年代，在我国四川盆地川西地区就已有致密砂岩气发现，但因技术不成熟，长期没有大发展。近年来，随着大型压裂改造技术的进步和规模化应用，致密砂岩气勘探开发才取得重大进展，发现了以鄂尔多斯盆地苏里格、四川须家河组为代表的致密砂岩大气区，在松辽、吐哈、塔里木、渤海湾等盆地发现了一批高产的致密砂岩气井，表明我国致密砂岩气分布广泛，资源相当丰富。据最新估算，我国致密砂岩气可采资源量约(9～12)×1012m3。按最新颁布的《致密砂岩气地质评价方法》行业标准，以覆压基质渗透率＜0.1×10-3μm2(相当于空气渗透率＜1×10-3μm2)统计，2009年我国致密砂岩气储量、产量均占到全国的三分之一左右。预计未来我国每年新增探明天然气储量中，致密砂岩气储量将占40%以上。到2020年，全国致密气年产量可达到(400～500)×108m3。
煤层气在我国经过近20年的发展，初步形成了适合不同类型煤层气的勘探开发配套技术，在山西沁水、辽宁铁法等地成功实现了工业化开采，在鄂尔多斯盆地东缘、吐哈、准噶尔等盆地正在进行开发先导试验。据2008年完成的973煤层气项目总结报告，我国埋深2000m以浅的煤层气可采资源量为13.9×1012m3。截至2009年年底，我国已探明煤层气田10个，探明可采储量843.26×108m3，建成25×108m3煤层气生产能力。预计2020年前，全国每年可新增煤层气探明可采储量(400～500)×108m3，到2020年，我国煤层气产量有望超过200×108m3。
页岩气在我国的研究与勘探开发刚刚起步，资源潜力和有利目标区尚有待落实。近年来，页岩气已得到国家和企业的高度重视，正在开展全国资源战略调查和勘探开发技术攻关。中国石油于2009年在四川、云南等地启动了两个页岩气产业示范项目，并于2010年在四川盆地钻探了2口页岩气井，首次获得了页岩气产量，证实我国具有发展页岩气的资源条件。初步估算，我国页岩气技术可采资源量约为(15～25)×1012m3，预计未来3～5年，我国页岩气开发有望实现工业化突破。但中国页岩气埋藏较深、水资源与环境压力大等一系列特殊性，大规模经济有效开发难度较大。
天然气水合物在我国尚处于前期研究和资源调查阶段。1999年，国土资源部启动了天然气水合物勘查，在南海发现了天然气水合物存在的地球物理证据，并取得实际样品，初步评价了南海海域11个天然气水合物远景区，分布面积约12.6×104km2。2009年，国土资源部在我国青海省祁连山南缘永久冻土带成功钻获天然气水合物实物样品，第一次在中低纬度冻土区发现了天然气水合物。初步研究认为，我国天然气水合物远景资源量约84×1012m3。
此外，我国在火山岩、变质岩、碳酸盐岩缝洞等非常规储层中也发现了一批天然气田，形成了一定生产能力，展现出这些非常规天然气未来也具有较好的发展前景。
三、非常规石油发展前景
1.全球非常规石油发展前景
全球非常规石油主要包括重油、油砂油、油页岩油等资源。虽然目前全球剩余常规石油资源还比较丰富，常规石油产量能够基本满足石油需求，但随着国际原油价格的不断走高，非常规石油资源的勘探开发价值凸显，引起人们的广泛关注。据美国联邦地质调查局(USGS)和美国能源部的有关研究结果，全球重油、天然沥青和油页岩油可采资源量约为4495×108t，与全球4880×108t常规石油资源量基本相当。
全球重油和天然沥青可采资源量大约为5568.082×108t(表11-2)，主要分布于南美和北美地区，分别占全球重油资源量的50.72%和40.92%。委内瑞拉奥利诺科(Orinoco)重油带是全球最大的重油聚集区，重油分布面积达18220km2，位于委内瑞拉陆上面积最大的沉积盆地———东委内瑞拉盆地的南部，是世界著名的重油生产区。
加拿大的阿尔伯达盆地是全球油砂最富集的地区。据BP石油公司统计，截至2009年年底，加拿大油砂油剩余探明可采储量达233×108t，占其剩余石油探明总储量的81.8%。目前，加拿大是世界上唯一进行大规模、商业化生产油砂油的国家，日产量超过100×104bbl(约合年产量0.6×108t)，相当于北海油田的日产量。若油砂能完全开发生产，加拿大将成为仅次于沙特阿拉伯的全球第二大石油生产国。
表11-2 全球重油+天然沥青资源分布情况
(资料来源:USGS，2007)
全球油页岩的开发利用历史十分悠久，早在19世纪后期就已开始油页岩油的生产，20世纪70～90年代还曾有过大规模开发利用，1980年高峰产量曾超过4500×104t。目前，油页岩油生产国主要有爱沙尼亚、巴西、中国、澳大利亚等，但产量已降至2000×104t以下。全球已发现600余处油页岩矿，油页岩油可采资源约为2.6×1012bbl(约合3562×108t)其中，美国油页岩油约为2×1012bbl(约合2740×108t)，占世界油页岩油资源的77%(李术元等，2009)，但美国始终未进行油页岩油的工业生产。进入21世纪，随着国际油价的不断攀升和石油供需平衡状况日趋脆弱，美国国会于2005年通过了发展非常规能源的法案，鼓励企业进行油页岩干馏炼油的研究与开发。根据美国能源部于2007年9月公布的研究报告，2020年美国油页岩油产量将达到0.5×108t，2030年将达到1.2×108t。
2009年，剑桥能源预计，未来非常规石油产量将不断上升，2040年以前，在常规石油产量增长幅度不大的情况下，非常规石油产量的上升将保证世界石油产量再创新高，达到近1.2×108bbl/d(约合年产量66×108t)(图11-2)。2040年以后，随着常规石油产量逐步走低，非常规石油在石油产量构成中所占比重将不断攀升，将为保证全球石油供应发挥更为重要的作用。
图11-2 非常规石油未来发展趋势
2.中国非常规石油资源发展前景
早在常规石油资源大规模开发之前，我国非常规石油资源开发利用就已取得重要进展，为新中国成立初期的经济发展作出了重要贡献。与常规石油相比，我国非常规石油资源比较丰富，具有一定的发展前景。非常规石油将对保持我国石油产量的长期稳产发挥重要作用。
重油资源在我国一直进行勘探开发。据评价，我国重油地质资源量198×108t，技术可采资源量约19.1×108t，其中渤海湾盆地重油资源量可达40×108t，准噶尔盆地西北缘重油资源量达10×108t。经过近60年的勘探，已在15个盆地发现了近百个重油油藏，探明重油地质储量67.4×108t、可采储量11×108t，2009年我国重油年产量超过了1000×104t，已成为我国石油产量的重要组成。目前，我国还有大量已发现的重油资源尚未开发动用，相信随着重油开采技术的不断进步，我国重油产量还会进一步上升。
油页岩在我国分布范围广泛，资源比较丰富。据全国新一轮资源评价，全国47个盆地共有油页岩油地质资源量476×108t，技术可采资源量约120×108t，其中94%的资源分布在松辽、鄂尔多斯、伦坡拉、准噶尔、羌塘、茂名、柴达木等7个盆地中。但我国油页岩资源品位总体偏差，含油率大于5%的油页岩，油页岩油可采资源量为81×108t左右，占全国油页岩油资源总量的68%而含油率大于10%的油页岩，油页岩油可采资源量为35×108t左右，仅占全国油页岩油资源总量的29%。
油砂矿在我国分布也很广，但资源潜力有限。通过对24个盆地中100余个油砂矿带的资源调查与评价发现，我国油砂油地质资源量约为60×108t，可采资源量(22～23)×108t，其中88%的资源分布在准噶尔、塔里木、羌塘、柴达木、松辽、四川、鄂尔多斯等7个盆地中。我国油砂矿的品位总体更差，含油率大于6%的油砂，油砂油可采资源量约11×108t，占全国油砂油资源总量的48%而含油率大于10%的油砂，油砂油可采资源量只有0.4×108t，仅占全国油砂油资源总量的2%。从资源条件与已开展的开采试验情况看，我国油砂油有一定的发展潜力。
此外，我国在致密砂岩、页岩、火山岩、变质岩、碳酸盐岩缝洞等非常规储层中也发现有大量石油存在，探明了一批油田，形成了一定生产规模，展现出这些非常规油藏未来具有相当大的发展前景。
可再生能源（英语RenewableEnergy）是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源，是取之不尽，用之不竭的能源，是相对于会穷尽的不可再生能源的一种能源，对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。
我国可再生能源具有丰富的资源量。其中水电技术开发量为6.6亿千瓦，到“十二五”末只开发了30%，风电技术开发量102亿千瓦，已开发量为1.5亿千瓦，截至2016年底，我国太阳能发电662亿千瓦时，仅占到储量的万分之0.16。当然，可再生能源的开发量与煤炭、石油不可直接对比，但通过数据显示，我国可再生能源资源丰富，但开发程度较低，具备广阔的发展前景。
太阳能、地热能、风能、海洋能等。
分类
1、新能源按其形成和来源分类：
(1)、来自太阳辐射的能量，如：太阳能、水能、风能、生物能等。
(2)、来自地球内部的能量，如：核能、地热能。
(3)、天体引力能，如：潮汐能。
2、新能源按开发利用状况分类：
(1)、常规能源，如：水能、核能。
(2)、新能源，如：生物能、地热、海洋能、太阳能、风能。
3、新能源按属性分类：
(1)、可再生能源，如：太阳能、地热、水能、风能、生物能、海洋能。
(2)、非可再生能源，如：核能。
4、新能源按转换传递过程分类：
(1)、一次能源，直接来自自然界的能源。如：水能、风能、核能、海洋能、生物能。
(2)、二次能源，如：沼气、蒸汽、火电、水电、核电、太阳能发电、潮汐发电、波浪发电等。
知识拓展
新能源( NE）：又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
特点
1)资源丰富，普遍具备可再生特性，可供人类永续利用；比如，陆上估计可开发利用的风力资源为253GW, 而截止2003年只有0.57GW被开发利用，预计到2010年可以利用的达到4GW, 到2020年到20GW，而太阳能光伏并网和离网应用量预计到2020年可以从的0.03GW增加1至2个GW。
2)能量密度低，开发利用需要较大空间；
3)不含碳或含碳量很少，对环境影响小；
4)分布广，有利于小规模分散利用；
5)间断式供应，波动性大，对持续供能不利；
6)除水电外，可再生能源的开发利用成本较化石能源高。
可再生能源是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源 ，是取之不尽，用之不竭的能源，是相对于会穷尽的不可再生能源的一种能源，对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。
对可再生能源利用要遵循以下基本原则：
1、坚持开发利用与经济、社会和环境相协调。
2、坚持市场开发与产业发展互相促进。
3、坚持近期开发利用与长期技术储备相结合。
4、坚持政策激励与市场机制相结合。
扩展资料：
根据国际能源署可再生能源工作小组，可再生能源是指“从持续不断地补充的自然过程中得到的能量来源”。可再生能源泛指多种取之不竭的能源，严谨来说，是人类有生之年都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源，如化石燃料和核能。
大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源，而是百年甚至千年的。
除了核能、潮汐能、地热能之外，人类活动的基本能源主要来自太阳光。像生物能和煤炭石油天然气，主要透过植物的光合作用吸收太阳能储存起来。其它像风力，水力，海洋潮流等等，也都是由于太阳光加热地球上的空气和水的结果。
随着能源危机和高油价的出现，对气候变化忧虑，还有不断增加的政府支持，都在推动增加可再生能源的立法，激励和商业化。新的政府支出，法规和政策，协助业界在抵御全球金融危机中的表现中优于其他许多行业。
参考资料来源：百度百科——可再生能源
