国内油价6连涨，两城市已步入“9元时代”，新能源车更香了吗

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）

新西兰由南北两岛组成，四面环海。其特有的资源条件，决定了它是一个以可再生能源为主的国家，有丰富的水力资源、风能、太阳能、生物质能、高品质的地热资源和天然气（石油和煤炭土要依靠进口）。在能源供应构成中，丰水季节，水电占63%,天然气占22%,地热能占7%,煤炭占4%,其他能源占3%；最为严重枯水季节，水电供应将下降15%,该部分的能源短缺将主要由地热能来补充。新西兰终端能源消费构成中，交通运输是能源最大消费用户。根据新西兰经济发展部预测，到2025年，若新西兰GDP以2. 5%的年均速度增长，则能源需求将年均增长0.6%。其中交通消费年均增长1. 3 %，工业和商业能源消费不仅不增加，还将年均下降0. 1％。

近些年来，随着新西兰经济的发展，能源消费量逐步增长。从1974年的393PJ增加到2003年的748. 3PJ。其中，煤的产量虽然2003年达到了历史最高位的69. 3PJ,但总体而言比较稳定；国内石油供应20世纪80年代末产量相对较大，超过60PJ,近年又逐年下降。进口石油数量越来越大，2003年占新西兰能源总供应量的35％，由于油价高涨，对进口石油依赖度的增加给新西兰经济的发展带来了一定压力。水能和地热资源是新西兰能源供应的稳定来源，而近些年其他新能源（包括风能、沼气、工业废料和木材）的供应量稳步增长，成为新西兰能源供应的有效补充。

新西兰十分重视新能源的开发利用。新西兰拥有丰富的地热资源，是世界上地热资源开发利用占能源生产比例最高的国家之一。新西兰80%的地热资源集中在Waikato地区，北岛的Rotorura地区也有丰富的地热能。新西兰建立了7个地热能站，5个在Waikato地区，其中最大的Wairakei地热能站建于1950年，年生产能力140兆瓦。目前，新西兰地热能的利

用率仍然较低，进一步开发利用的空间很大。风力发电是新两兰新能源的重要来源之一。目前新西兰有8个大的风场，主要集中在北岛的南部地区。近儿年，新西兰开始重视太阳能的利用。新西兰能源部长PeteHodgson先生近期表示，政府将通过立法的形式，要求新建房屋必须安装太阳能热水器装置，这一指令为这个太阳能产业的发展提供了一个良好的机会。

作为"京都议定书"的签约国，新西兰承担着减排温室气体的责任。但是发达的牛羊畜牧业所带来的大量二氧化碳气体排放，使得新西兰政府不得不越来越重视可再生能源的研发与推广应用。由于目前新西兰的电力价格极为便宜，而目前可再生能源价格较高，加之是纯粹的市场运作体制，政府对新技术应用的干预能力非常薄弱，因此，如何在开发和利用新能源以满足日益增长的能源需求的同时，又要达到"京都议定书"的要求，是摆在新西兰政府与研发机构面前的主要问题。其次，如何加大可再生能源技术的研究力度以降低应用成本以及制定有效的可再生能源投资政策，也是新西兰政府和研究机构目前需要解决的主要问题之一。

欧元危机

解决欧元危机是新政府面临的最紧迫问题之一。虽然过去数月来南欧债务国紧张的经济形势因欧洲中央银行执行宽松的货币政策有所缓和，但希腊、葡萄牙等国债务过高以及经济结构性问题依然存在。在过去一年中为了筹备竞选，德国政府已将欧盟层面上的欧债解决方案束之高阁，而新政府上台后，这些问题将无法避免。

德国许多专家预计，新政府上台后，欧洲银行联盟问题会很快摆上议事日程。德国现政府反对在欧盟框架下推行欧洲清算机制建议，德国又难以找到与其立场一致的欧洲盟友。2014年初欧洲计划对其银行系统稳定性再次进行压力测试，而许多欧洲银行仍存在自有资本不足问题。此外，欧洲必须为希腊上百亿欧元的财政“窟窿”填补资金，明年初还需要确定，是否要对爱尔兰、葡萄牙以及塞浦路斯等国制订新的救助方案。

能源转型

能源转型是德国政府确定的发展方向，但工业界要求新政府制订出一个明确可靠的时间表。由核能向可再生能源转变，关系到能源结构调整和保持工业竞争力。目前德国太阳能、风能和生物质能已构成能源消耗的23％。德国计划在2015年前将再生能源的比例扩大到35％。

由于新能源先期投入巨大，需要政府补贴，而如何补贴可再生能源和如何保护能耗大的工业企业，德国需要与欧盟委员会协调，以免违反了欧盟反不正当竞争法。

根据德国《可再生能源法》，风能、太阳能发电设备的拥有者可将多余的电力输送到电网中，但可再生能源较之传统能源价格更高，因此工业界要求停止对可再生能源补贴，修改《可再生能源法》。另外，调整能源结构意味着要扩建电厂和输电网络，庞大的投资如何筹集？因此成立能源部的呼声在德国越来越大。

财政隐忧

虽然德国的经济状况要好于大多数欧盟国家，经济发展强劲，税收稳定并创下纪录。但2012年德国的国债占国内生产总值的比例仍高达81．9％，每年的财政支出高于收入。多个联邦州债台高筑，许多城镇面临破产。巩固财政，实现政府收支平衡是德国各党派的政策目标之一，各党派都认为必须改变现状

满意请采纳

国际能源署（IEA） 网址：International Energy Agency

1 简介

国际能源署(International Energy Agency，简称IEA)由经济合作发展组织为应对能源危机于1974年11月设立的政府间组织，总部设于法国巴黎。国际能源署致力于预防石油供给的异动，同时亦提供国际石油市场及其他能源领域的统计情报。

2 主要研究内容及成果形态

国际能源署成立的目的是促进全球制定合理的能源政策，建立一个稳定的国际石油市场信息系统，改进全球的能源供需结构和协调成员国的环境和能源政策。国际能源署秘书处已经成为全球能源统计的权威。秘书处每月发行一期石油市场报告，一年发行两期全球能源展望，这两种能源报告在世界上都颇具影响力。

国际能源署有约200位员工主要来自于其29个成员国的能源专家和统计人员。他们开展广泛的能源研究、数据汇编、出版刊物和向公众传播最新的能源政策分析结果及提供良好的实践建议。主要出版物：《石油市场报告》(月报)、《煤炭信息》(年报)、《电力信息》(年报)、《油气信息》(年报)和《世界能源展望》(每年出版)。

3 总结及思考

国际能源署(IEA)是一个政府间的能源机构，其目标是提高能效及技术的可靠性，评估最新的能源技术，减少使用能源对环境的影响和与非成员国合作。它具有强大的数据资源和专业化的技术团队，来自不同国家的专家能合作共事，同时分享成果。

2.2 英国石油公司（BP） 网址：BP Global

1 简介

BP（British Petroleum（英国石油），后BP简称成为正式名称）是世界领先的石油和天然气企业之一，总部位于伦敦，在全球约80个国家从事生产和经营活动，业务领域包括：石油、天然气勘探开发；炼油、市场营销和石油化工以及润滑油业务。BP为客户提供运输燃料、光热能源、油品零售服务以及与人们日常生活密切相关的各种石化产品。

2 主要研究内容及成果形态

作为一家主要以经营石油、天然气为主的全球化企业，BP掌握着全球能源市场的最新数据，并以此开展一系列关于能源统计分析和能源展望方面的研究。其研究成果定期以报告或出版物的形式呈现，相关的成果主要有《BP世界能源统计》、《BP世界能源展望》、《BP技术展望》。

（1）《BP世界能源统计》

《BP世界能源统计》已有64年历史，它主要提供全球能源发展动态的客观数据，严谨地逐年记录全球能源市场的变化，分析石油、天然气、煤炭、非化石燃料等各类燃料的发展状况。《BP世界能源统计》被政府、业界和媒体视为优质、客观和及时的全球能源市场数据来源。

（2）《BP世界能源展望》

《BP世界能源展望》是BP公司每年出品的重要行业报告之一，旨在通过洞察能源市场不断演变的贸易模式、能源结构以及环境挑战，为促进全球能源问题的讨论做出贡献。报告详细解读了全球能源未来发展趋势，透过纷扰复杂的短期能源价格波动来甄别未来20年间影响能源市场的长期因素。

（3）《BP技术展望》

BP于2015年11月发布《BP技术展望》。这是BP第一次与全球业界分享BP能源技术的研究成果，并展望技术发展在未来30-40年对全球能源版图的影响。《BP技术展望》汇集了此前BP内部专家的能源技术分析，以及商界和学术界著名专家的研究发现，阐述了可供行业和政府选用的能源领域的技术和政策，提供了减少碳排放的各种方法。

3 总结及思考

作为世界上最大的石油和石化集团公司之一，BP非常注重技术的战略研究，研究范围已波及到能源领域的各个行业，BP的研究更倾向于宏观能源领域的分析和解读。

2.3 美国能源部能源信息管理局（EIA） 网址：U.S. Energy Information Administration (EIA)

1 简介

美国能源信息署是由美国国会设立的能源统计机构，创建于1977年，隶属美国能源部。总部设在华盛顿特区。能源信息署的宗旨是通过提供有关能源政策的信息及能源预测和分析，提升决策理性和市场成效，促进能源与经济、环境之间的协调发展，提升社会公众对能源政策的认知程度。EIA向公众提供的信息包括能源数据资料、分析、预测、及信息产品说明。

2 主要研究内容及成果形态

EIA是美国的能源数据及分析预测的主要信息来源。根据法律规定，EIA进行独立的信息报道，不受政府的影响。EIA主要研究内容有能源的生产、储备、需求、进出口和价格等各个方面，同时对上述各项内容提出分析意见并对当前关注的各种问题作专题报告。

成果形式主要是以发布周、月、年度报告，以及专题报告的形式呈现。周报告包括石油、天然气和煤炭生产、消费与市场，天然气储备及最新报告。月报告包括短期能源展望、天然气月报、电力月报、能源每月评论等。年度报告包括国际能源展望、能源评论年度报告、天然气年度报告、煤炭年度报告、美国温室气体排放年度报告等。专题报告包括能源价格、北极区石油和天然气生产、国家电力概况及区域性分析概要等。

3 总结与思考

EIA对能源的研究方法主要有能源数据资料搜集、信息分析、信息预测。大多数能源数据资料由EIA工作人员收集，通过统计调查表向能源生产商、信息使用者、运输者以及其他一些企业收集能源数据资料。公司和用户则直接向EIA提供报告，有些数据来源于商贸协会和其他政府部门等。EIA信息分析有技术性报告和有关能源问题的分析文章，包括经济、技术、能源生产、价格、分销、储备、消费和环境影响等各个方面。EIA的信息预测涵盖各种能源类型。预测内容包括供应、消费、价格和其他重要因素。短期预测的时间范围在6-8个季度，中期预测可延伸到未来20年。

2.4日本能源经济研究所（IEEJ） 网址：http://www.ieej.or.jp

1 简介

日本能源经济研究所创建于1966年6月，总部位于日本东京，它是亚洲及太平洋地区重要的能源研究所。IEEJ旨在从国际经济整体角度出发，针对能源领域开展研究活动，通过客观分析能源问题，提供作为政策制定依据的基础数据、信息和报告，以此促进日本能源供应和消费行业的发展。IEEJ成立后随着社会需求的多样化发展，也在拓宽其研究领域，将环境问题和能源相关领域的国际合作纳入其研究主题。

2 主要研究内容及成果形态

IEEJ主要负责为日本政府制定能源政策提供能源基础数据和信息。日本本国能源资源匮乏，但从未放弃其在能源科技方面争取领先地位的追求和实干，尤其在以技术进步提高能效方面具有绝对优势。主要研究内容有：一是国际能源动向，包括信息的收集、整理和分析； 二是日本国内的能源市场研究，包括产业的趋势分析；三是能源需求的分析和预测；四是能源政策和企业经营战略等课题的阐明和建议；五是国际能源有关单位和交流，共同合作项目的推进。IEEJ在预测中十分看重技术进步的影响，设置了相应的参考情景和技术进步情景。在成果形态方面，IEEJ会定期发布报告，出版相关的专著。IEEJ网站主页还提供了论文检索和统计情报功能，但是统计情报功能针对会员开放。

3 总结与思考

IEEJ的目标是致力于从全球角度考虑日本和亚洲的能源经济问题，并提出政策建议方案，成为日本和亚洲能源相关问题研究领域一流的智囊机构。IEEJ在组织架构、人员等方面都比较完善。

2.5 未来资源（RFF） 网址：Home | Resources for the Future

1 简介

未来资源（Resources for the Future）成立于1952，总部设在华盛顿，是美国非营利性的独立研究机构，其主要运用经济学和其他社会科学以实现对能源和自然资源问题的研究。该机构被公认为是资源经济学领域的先驱。

2 主要研究内容及成果形态

RFF研究内容主要包括：生态系统，能源和电力，环境经济学，森林，土地利用等。能源和电力领域主要包括：生物量和植物生物燃料，电力市场与监管，能源效率，天然气，可再生能源和清洁能源，页岩气等技术领域。在成果形态方面，RFF主要有出版资源杂志，讨论文件、发布简报，和同行评审的报告等。

3 总结与思考

2011日，RFF的人员包括75名研究人员和工作人员。大多数研究人员拥有博士学位经济学，同时也有很多人持有高级学位涉及工程、法律、生态、城市和区域规划、美国政府、公共政策和管理及其他领域。高端人才、行业专家以及任职于政府机构的要员成为其主要的人力资源，这或许是开展战略研究的重要因素。

2.6 国网能源研究院 网址：国网能源研究院

1 简介

2009年10月25日，国网能源研究院正式成立，它是国家电网公司的全资子公司和直属科研单位，是国家电网公司的战略与运营管理研究机构。国网能源院拥有一支学历和职称层次较高、研究能力较强、专业特色鲜明的能源研究咨询人才队伍，形成了由首席专家、各研究领域高级专家、专家及各层级研究咨询人员构成的人才梯队，并与引进的海外高层次人才及外聘专家、高级顾问、高级咨询等团队相结合。国网能源院在编员工193人。其中研究咨询人员148人，占在编员工总数的76.7%；高级职称人员66人，占在编员工总数的34.2%；博士78人，占在编员工总数的40.4%。

2 主要研究内容及成果形态

国网能源研究院主要研究领域包括:电力行业规划、能源与环保、电力供需分析、企业战略与管理、体制改革与电力市场、财会审计、电力价格、能源统计与分析等领域。

《中国电力》杂志，月刊，原名《电力技术》，创刊于1956年，1993年更名为《中国电力》，由国家电网公司主管，国网能源研究院和中国电机工程学会主办，是国家中文核心期刊和中国科技核心期刊。2004年荣获第三届"国家期刊奖"，2001年入选"中国期刊方阵"双效期刊。已被英国《科学文摘》、俄罗斯《文摘杂志》、美国《剑桥科学文摘》等国际期刊数据库收录。

《能源研究观点 专报》是不定期出版的内部刊物，是集纳国网能源院已发表论文、文章及接受媒体采访报道的重要载体，集中展示国网能源院的学术成果和专家观点。

《研究成果简报》为内部出版物，从国网能源院研究成果中凝练观点和决策建议，旨在更好地为国家电网公司可持续发展提供决策参考，为能源电力行业科学发展提供智力支撑。

能源观察网（ฤิดนฒ์อ๘--สืาณ）是国网能源院打造的面向国内外的开放性学术交流平台和综合性能源资讯平台。主要栏目包括最新动态、热点专题、专家视点、研究观察、专家访谈、研究报告、能源数据、政策法规、国际能源、信息服务等。

3 总结与思考

国网能源研究院具有很好的平台优势和人力资源优势。领域划分清晰，拥有众多行业专家，实验室建设、信息渠道、人才引进在国内能源电力行业都位居前列。

2.7 中国能源研究会 网址：中国能源研究会官网

1 简介

中国能源研究会成立于1981年1月，由中国能源科技工作者和热心能源事业的各界人士组成的学术团体，是中国科学技术协会的组成部分。中国能源研究会具有多学科、综合性的特点，是目前中国能源领域以研究能源政策和技术的最具影响的学术团体之一。

2 主要研究内容及成果形态

主要研究或工作包括：开展能源政策、管理和科技方面的学术研究；接受各级政府部门和企业的委托，开展能源政策、规划、法规和科技项目的研究与评估；收集和交流能源信息；提供能源管理技术服务及培训；开展国内外学术交流。

《能源研究》（月刊）系中国能源研究会主管，中能智库主办，由《中国能源智库网》编辑部出版。《能源研究》内容涵盖宏观经济形势、能源战略规划、方针政策、发展态势、运行状况、科技装备、体制改革、国际合作及重要数据等。

2.8 ABB(ABB评论) 网址：http://new.abb.com/cn/about/reviews

1 简介

ABB在全球电力和自动化技术领域享有盛誉，公司经营业务涉及电力、工业、交通和基础设施等领域。ABB集团业务遍布全球近100个国家，拥有13.5万名员工。ABB在中国拥有研发、制造、销售和工程服务等全方位的业务活动，拥有完善的销售与服务网络。

2 主要研究内容及成果形态

作为一家国际化的企业，ABB很重视技术的革新与延伸。《ABB评论》是ABB集团出版的技术刊物，该刊为电力技术研究开发类刊物。主要刊登与ABB公司生产的发电设备、箱配电设备、工业设备及环保装置等产品有关的研究、开发和生产技术方面的研究论文、技术报告等，以及报道ABB公司的新产品及动态消息等。专业性较强，每期设定一个或数个主题进行技术探讨，主要展示ABB最新的技术研究成果，或叙述未来的技术发展趋势。

2.9 其他能源研究机构及网站

由于国内外开展能源研究的机构或组织较多，通过媒介所能获取的信息有限，整体具有一定的相似性，下面列出国外一些能源研究机构及其网址，不再单独介绍。

（1）德国巴登-符滕堡州能源公司 http://www.enbw.com/

（2）爱尔兰可持续能源署 http://www.seai.ie/

（3）瑞典大瀑布电力公司 http://www.vattenfall.com/

（4）美国艾默生电气公司 http://www.emerson.com/

（5）新加坡环境部 http://www.nea.gov.sg/

（6）美国技术评论杂志 http://www.techreview.com/

（7）挪威国家石油公司 http://www.statoilhydro.com/

（8）日本关西电力 http://www.kepco.co.jp/

（9）日本东北电力公司 http://www.tohoku-epco.co.jp/

（10）加拿大森科尔能源公司 http://www.suncor.com/

（11）荷兰GasTerra能源公司 http://www.gasterra.nl/

（12）麦肯锡公司 http://www.mckinsey.com/

要说过去几个月，话题度比较高的应该是全球范围内的能源危机和能源转型大趋势，从大国抛售原油库存到全球新能源的大力发展，新能源 汽车 的火爆，都离不开一个词能源。

那刚刚过去的2021年全球各国能源消费量和能源形势如何呢，一起看看吧。

7月4日，英国石油公司发布了《bp世界能源统计年鉴2022》，报告对全球能源生产、消费做了系统的回顾。

《bp年鉴》中显示， 2021年全球一次能源需求同比增长31EJ，增长5.8%，已经超过2019年的水平，创 历史 最大涨幅 。其中占比最高的依然是石油、天然气和煤炭，其中让人眼前一亮的是可再生能源中 风能、太阳能增长幅度成为所有能源中最高的，达到15% 。

全球能源转型的步伐逐步加快， 可再生能源在一次能源消费中的占比逐步加大 。

01

非化石能源加速发展

首先来看一下可再生能源，近几年可再生能源的发展犹如坐上了高速列车一般，发展速度迅猛。

可再生能源中占比最大的是风能和太阳能，占可再生能源的79.1% 。近年来，得益于全球光伏项目和风力发电项目的持续推进，太阳能和风能发电量持续增长。去年一年 太阳能发电量涨幅为19% ，其中太阳能利用最多的是中国，美国和德国。 风能发电量去年一年增长15.8% ，风能利用最多的是中国，其次是美国。

在可再生能源消费国中，中国是最多的，其次是美国。其中可再生能源涨幅最大的国家是中国，其次是澳大利亚和土耳其。

接下来看一下核能和水利发电。全球核能的利用达到了25.31EJ，增幅为3.8%，依然低于2019年水平。相比于其他新能源不断增加的趋势， 水力发电不增反降1.4% 。

02

化石能源占主体

在《bp年鉴》中显示 石油占全球能源一次消费的30.95% ，依然是能源消费中比重最大的一部分，与2020年相比变化不大。

石油价格一直以来是能源行业关心的话题，此次《bp年鉴》显示2020年布伦特原油全年平均价格41.84$/桶，而2021年全年平均价格为70.91$/桶， 价格增长了69.47% 。

其中，天然气在一次能源消费中占24.42%，增长幅度为5.3%；煤炭占比26.9%，增长幅度为6%。

水力发电和可再生能源在全球一次能源消费中占比达到了13.47%，基本与2020年13.45%持平，其中水利发电不增反降，可再生能源增幅拉齐了这一比率。

数据显示， 化石能源（石油、天然气和煤炭）依然是主要能源 ，占比高达82%，这个数据与2019年相比下降了只有1个百分点。

过去一年， 全球石油产量每天增加138万桶，总体产量增长了1.5% 。在主要产油国中增幅最大的是加拿大和伊朗，并且巴西、伊拉克和沙特阿拉伯产量略有下降。

接下来，一起来看一下主要产油国的产量状况。美国年产石油7.11亿吨，成为原油产量最多的国家，这得益于油价上涨之后，美国重新开启部分因为疫情停产的页岩油的开采。其次是俄罗斯和沙特阿拉伯，产量分别为5.36亿吨和5.16亿吨，这三个国家的石油产量总量占了全世界石油产量42.21亿吨的41.75%。

03

能源格局继续变化

去年，全球各国一次能源消耗量的对比显示， 中国成为全球能源消耗最大的国家 （10 EJ），其次是美国。同时，年鉴中还列出了全球石油天然气贸易量，显示中国成为全球进口原油、天然气最多的国家。疫情和国际能源局势动荡之下， 中国成了全球最大经济体 。

这也不难解释，自疫情以来中国实行强有力的管控措施，经济的持续增长拉动了能源需求增长。

总体来看， 全球能源需求正在增长，渐渐从疫情中好转过来 。

2022年以来，能源安全的矛盾日渐突出，人类正面临近50年来最大的挑战和不确定性。

由于长期以来石油行业投资不足造成的全球石油供应短缺，及疫情和地缘政治因素等造成能源市场动荡，原油价格暴涨，更进一步凸显了能源安全的重要性，由此引起的人类关于能源“安全性”“经济性”和“低碳化”的思考。

与此同时，各国都在寻求稳定能源供应的方法，大国也在寻求共同商讨石油增产的可能，都在为能源稳定供应努力。

目前，全球都在寻求能源净碳化，期望实现零碳排放， 可再生能源项目的不断推进就显得越来越重要 。