产业报告2025丨第六篇展望篇:一、发展趋势2.新型地热能供热方式颇具潜力_社会热点_资讯

产业报告2025丨第六篇展望篇:一、发展趋势2.新型地热能供热方式颇具潜力

2026-04-08 19:21

产业报告2025丨第六篇展望篇:一、发展趋势2.新型地热能供热方式颇具潜力

第六篇展望篇

一、发展趋势

2.新型地热能供热方式颇具潜力

地热能是唯一不受天气、季节变化影响的地球本土的可再生清洁能源，因其具有储量大、能源利用效率高、运行成本低和节能减排等优点，已经成为清洁供热领域关注的焦点。

2.1 浅表层地热能降低围护结构及新风负荷

地热能是一种清洁低碳的可再生能源，具有分布广、储量大、清洁低碳、持续稳定等特点。我国地热资源储量丰富，约占全球地热资源的1/6，并以中低温为主，分布情况如图6-15所示。根据地热资源埋藏深度分类，当前可利用的地热能主要分为浅层地热能、中深层地热能以及超深层地热能。其中，浅层地热能一般指温度低于25℃，深度小于200米的地热能。广义可指各类土壤源和水源热泵系统，也叫“浅层地温能”。其主要利用形式包含浅层地埋管、浅层井下换热器、浅层单井抽灌等。

图6-15 我国地热资源分布情况[11]

浅表层地热能是我国主要的地热资源利用形式，随着技术推进出现了利用地热能进行负荷拦截的技术方案。浅层地层温度通常较为稳定，例如，在一定深度的地下，夏季地下温度比地面空气温度低，冬季则比地面空气温度高，且常年能保持在一个较为固定的范围。通过利用地埋管换热器（通常是由高密度聚乙烯等材料制成的U型管）与土壤进行热量交换：当建筑物需要制冷时，室内的热量通过循环介质（通常是水或防冻液）传递到地埋管换热器，随后热量被浅层土壤吸收，实现制冷；当建筑物需要制热时，循环介质从浅层土壤中吸收热量，再将热量传递给室内环境。

浅表层地热能不仅可以直接降低围护结构负荷，还可以用于新风预处理，降低机械冷热源处理的新风负荷。

（1）用于单层嵌管围护结构降低围护结构负荷

在冬季，土壤温度低于室内热舒适区的空气温度，难以直接用于加热室内空气，但其温度在一些时间高于围护结构的温度，具有降低围护结构负荷的应用潜力。图6-16为利用浅表层地热能的单层嵌管围护结构系统示意图。在冬季，该系统将浅表层地埋管产生的低品位热水输送到单层嵌管墙、嵌管屋面及嵌管窗等位置，拦截通过围护结构由室内向室外环境的耗热量，降低需要机械冷热源处理的负荷，从而降低供热系统能耗。

图6-16利用浅表层地热能的单层嵌管围护结构系统[12]

（2）用于双层嵌管墙降低围护结构负荷及低温供热

除了与单层嵌管墙结合，浅表层地热能还可以直接用于双层嵌管墙外侧嵌管，实现围护结构负荷的高效拦截。进一步，双层嵌管墙内侧嵌管可以利用地源热泵产生的低温热水（略高于室温、低于传统供热末端水温）向室内直接供热。得益于热泵制取热水温度的降低，热泵能效可以大幅度提升，实现显著的节能效果。

图6-17 利用浅表层地热能的双层嵌管墙系统[13]

（3）用于新风预处理

图6-18给出了利用浅表层地热能的新风预处理系统形式。该系统利用地埋管换热器制取低品位的高温冷水或低温热水输送到空气-水换热器中，对新风进行冷却或者加热的新风预处理系统。夏季空调时，地埋管换热器制取的高温冷却水输送到空调箱的空气-水换热器中，室外温度较高的新风经过空气-水换热器后得到冷却。冬季供暖时，室外温度较低的新风经过空气-水换热器时被地埋管换热器制取的低温热水预热。因此，利用浅表层地热能的新风预处理系统能够利用土壤中蕴藏的低品位的能源对新风进行预冷和预热，从而降低利用高品位空调冷热水处理的新风负荷，实现新风负荷的分级处理，具有显著的节能潜力。

图6-18 利用浅表层地热能的新风预处理系统[14]

2.2 中深层地热的能量采集及品位提升技术

中深层地热能，其热量主要来自于地心放射性元素的衰变及地球形成时势能转化的热能，使得地下200米以深的土壤平均存在3℃/百米的地温梯度，深度越深土壤温度越高，地下3000米土壤温度接近100℃。由于中深层地热能相比于浅层地温能，深度更大、对应土壤体积更多，且土壤温度高，蕴涵着地球形成至今积累的热量，即使只取热不补热，也能保证持续取热且温度衰减小。与此同时，由于土壤温度较高，从中深层地热能提取的热量相比于浅层地温能量更大、品位更高，在提升地源热泵供热系统运行性能的同时，还可以减少系统横向占地面积，增强了技术的适用性和推广价值。可以看到，中深层地热能是一种更加普适的、温度更高、也更稳定的低温热源。

目前对于中深层地热资源，普遍采用水热型地热资源直接利用的形式，通过开采3000米左右地热井获得较高温度的热水或蒸汽进行直接供热，或结合热泵对获得的不够高温度的热水进行温度提升，以用于北方地区供热[15]。如图6-19所示，展示了地热水结合热泵实现地热能梯级利用的系统形式。

图6-19 地热水梯级利用的间接供热系统[16]

对于水热型地热能直接利用的形式，一方面受资源禀赋的限制，很难进行大面积推广；另一方面存在尾水回灌难等问题，导致地下水位下降，地下水质变化等诸多环境问题，与中深层地热能应普适、持续、公平利用的出发点存在偏差。

近年来，采用间壁式换热的方法，提取中深层地热能用于供热的技术在陕西等地率先建成，并逐渐建成多个技术示范项目。如图6-20所示，该技术通过向地下2000~3000米的岩层钻孔、固井，随后在钻孔中安装封闭的套管结构换热器，外管采用不锈钢金属套管，内管采用绝热材料的保温内管，构成中深层地热地埋管[17]。系统在运行时，热源水在水泵的驱动下，从外套管向下流动，通过外管壁与周围土壤换热，随后从内管流出，通过间壁式换热的形式提取中深层地热能。此时由于换热器换热面积有限，热源侧出水温度尚不足以直接供热。因此地面结合相应的热泵供热系统，一方面提升供水温度，同时降低地埋管进水温度，实现更大的取热量。

图6-20 间壁式换热提取中深层地热能[17]

我国北方地区供热需求大、建筑密度高，加之水热型地热资源受资源禀赋的限制，在开采过程中经常出现干孔的情况。因而间壁式换热提取中深层地热能的方式在我国得到了更多关注，实现了市场化应用。2013年，我国陕西工程科技工作者在国内率先建成并运行了多个技术示范项目。该技术借助实际工程的不断尝试和提升，截至2019年底，实际供热面积接近1000万平方米，供热季总供热量接近300万GJ。主要集中在陕西省，山西、河北、甘肃、天津以及山东等地也有一定规模的工程应用。实测结果表明，该技术采用的中深层地热地埋管深度多为2000~3000米。热源侧在循环水泵驱动下，单根地埋管循环流量维持在20~30m³/h[18]，远大于国外相关项目的循环流量。受中深层地热地埋管当地具体地质地热条件及运行调控策略的影响，热源侧出水温度能达到30℃以上，单个取热孔的换热量可达到250~400kW，平均每延米取热量可达到100~160W/m，个别项目甚至更高。结果表明，当采用中深层地热地埋管提取地热能作为高品位热源时，热泵机组供热COP能达到8.0，系统的综合能效接近6.0[19]。由此可见，得益于更高品位的低温热源，中深层地热地埋管热泵供热系统体现了更高的运行性能，是实现清洁低碳供热的重要途径。

陕西西咸新区是在2014年1月经国务院批准设立的首个以创新城市发展方式为主题的国家级新区。西咸新区从2015年起就探索新型供热模式，破解城市清洁供热难题。图6-15为陕西西咸新区沣西新城无干扰地热能供暖项目（三期）一标段枫溪美郡区域中深层无干扰地热能供暖工程图。总建筑用地面积8.6万m2，设计采用中深层地热岩供热技术，其中共设计6口换热井，分别位于背景工程南北区各3口，井深2500m，井间距15m[20]。

图6-21 项目工程图[20]

该系统工作原理如图6-22所示，通过金属换热器及换热站的循环实现中深层地热能提取，并通过专用热泵系统向地面建筑物进行供热。通过在该工程中应用无干扰中深层地热能提取技术，实现了显著的节能减排效果。在一个采暖季（4个月），每100万m2建筑，与燃煤锅炉相比，地热能供热可替代标煤1.6万吨，减少CO2排放量4.3万吨，减少SO2排放量136吨。同时，由于该工程运行成本低，可为10万m2的小区每年节约24万元。

图6-22 地热能提取示意图

2.3 中深层地热资源逐步实现用户直接供热

地热能通常与热泵相结合实现供热应用，而当地热出水温度较高时也可实现地热水的直接供热。尤其随着近年来出现的多种低温供热末端形式，为地热能低温供热应用提供了更多途径，地热能的直接供热成为了关注热点。

传统高温热水直接供暖形式

当地热出水温度较高时，不通过热泵提升即可实现出水的直接供热，传统的直接供热系统形式主要有：

a）地热水用于直接供热：利用深井潜水泵从生产井抽取中深层地热水，经输水管网送至储水池，然后通过二次水泵将水加压直接送至采暖末端进行供暖，降温后的地热水经输水管网送至回灌井进行回灌，如图6-23所示。

图6-23 地热水直接供热系统

b）地热水用于间接供热：利用深井潜水泵从生产井抽取中深层地热水，经输水管网送至换热器，将热量传递给供热循环水。此时地热水为一次水，循环水为二次水，两路水通过中间换热器换热隔开，供热循环水利用地热水中传递出的热量送至用户供暖，降温后的地热水经输水管网送至回灌井进行回灌，如图6-24所示。

图6-24 地热水间接供热系统

上述供热方式均为传统高温形式供热技术，由于水热型地热能开采形式水温较高，可用于直接供热，但该利用形式对地热资源禀赋要求较高，不具有普适性。并由于回灌困难、地下水污染等问题，难以大面积推广。

直接供热，梯级利用形式

由于中深层地热能出水温度通常可以达到几十摄氏度，若能结合低温供热末端（如前文所述双层嵌管墙、嵌管窗等），研发地热能梯级利用的直接供热形式，将有着巨大的应用潜力。区别于传统的供热末端需要较高温度的热水，低温供热末端通过梯级利用自然热源，可同时实现负荷拦截和低温供热。

图6-20为梯级利用低温热水供热的系统形式。该系统通过结合热泵、嵌管墙、地暖辐射、嵌管窗等技术，实现了负荷拦截，降低了室内热负荷的需求，同时利用较低温度的热水辅助供热。由于进行了负荷拦截，可以大大降低供热系统的峰值热负荷，减少系统的装机容量。同时，当中深层地热系统出水温度较高时，可利用其实现直接供热，此时仅需要消耗少量的水泵功即可保障室内的供暖需求；当出水温度较低时，可通过热泵将回水温度提高，保障室内热需求（可通过进一步优化设计及运行调控，实现地热能出水温度优化控制，利用出水大温差实现低温供热，而无需使用热泵提高温度）。此外，通过与室内风系统结合，该系统可兼顾快速启动和间歇运行，消纳可再生能源电力等功能。由此可见，中深层地热能的直接供热、梯级利用形式在清洁供热领域有着巨大节能潜力。

图6-25 地热水梯级利用的直接供热系统

3.增强与国际组织的合作与交流

我国清洁供热产业是全球可持续发展的重要组成部分，在该领域拥有巨大的潜力和广阔的发展空间。在过去的几十年时间，我们一直属于行业追随者，持续吸收国际经验。近些年我国相关产业和技术取得了长足进步，当下已与国际处于并跑阶段，需要继续吸收国际经验的同时，加强对外交流与宣传，让更多人了解中国清洁供热状况。

可以通过国际合作项目，分享清洁供热技术的进展和经验；可以提供软性支持，如技术培训和能力建设，帮助其他国家提升供热产业的技术水平；可以通过参与国际会议、研讨会和展览等活动，展示我国在清洁供热领域的最新成果，并吸收国际先进技术，取长补短；可以通过南南合作等机制，向发展中国家提供资金援助，鼓励中国企业在海外投资，并吸引外资参与供热产业的发展。

为促进国际合作的推进，应出台为清洁供热企业提供财政支持、税收优惠等激励措施。建立国际合作平台，为企业牵线搭桥，促进国际合作项目顺利落地；推动贸易便利化措施，减少清洁供热产业的国际贸易壁垒。

我国清洁供热企业应积极寻找合作伙伴，通过合资、合作等方式进入当地市场。同时，企业也应探索新的合作模式，如公私合作，以降低项目风险，提高成功率。此外，还应注重本土化经营，尊重当地文化和法律，与当地社区建立良好的关系，以实现可持续发展。

加强与联合国、世界银行等国际组织的合作，共同推动清洁供热产业的国际合作项目。我国可以主动与其他国家共享清洁供热技术部署的数据，促进国际合作和技术交流；披露中国清洁供热产业的投融资数据，增加国际社会对我国产业的了解和信任；与国际伙伴共享技术与资金需求评估信息，促进国际合作项目的精准对接。

通过技术和资金支持、政策和激励机制、项目和市场开拓和加强与国际组织的合作等措施，我国清洁供热产业将在全球舞台上发挥更大的作用。国际合作也为供热产业带来了挑战，需要产业界、政府和社会各界共同努力，以应对挑战，把握机遇。

遵循微信公众平台关于保护原创的各项举措。推送文章及图片如系网络转载，版权归原作者所有。部分文章及图片转载众多，若涉及版权问题请原作者留言联系我们。核实后将及时删除或注明原作者及出处。谢谢！

CHIC

欢迎登陆中国清洁供热产业网（www.chic.org.cn）获取更多资讯……