地?zé)岚l(fā)電在27個國家，總裝機容量達(dá)到了10751MWe，年發(fā)電利用67246GWh，平均利用系數(shù)為72%（一年中有72%的時間在工作）。近五年內(nèi)增長最大的是美國530MWe、印尼400MWe、冰島373MWe、新西蘭193MWe。地?zé)岚l(fā)電裝機容量和發(fā)電量的世界排名前十位的是：美國、菲律賓、印尼、墨西哥、意大利、冰島、新西蘭、日本、薩爾瓦多、肯尼亞。印尼近5年的快速發(fā)展使其排名從2005年的第四位升為第三位，與墨西哥對換了位置。

    地?zé)嶂苯永迷?8個國家，總設(shè)備容量達(dá)到了50583MWt，年利用熱能121696GWh，平均利用系數(shù)0.27。利用熱能量的世界排名前十位的是：中國、美國、瑞典、土耳其、日本、挪威、冰島、法國、德國和荷蘭。在2005年世界地?zé)岽髸y(tǒng)計中，瑞典因大力發(fā)展地源熱泵，從2000年的第十位一下躍升至第二位；這五年其熱泵發(fā)展減緩，與美國對換了位置，美國升為第二名。

表1       世界地?zé)崂玫那?名國家

二、世界地?zé)嶂苯永脭?shù)據(jù)的分析

    2009年世界地?zé)嶂苯永玫目傇O(shè)備容量50583MWt，比2005年世界地?zé)岽髸臄?shù)據(jù)（統(tǒng)計截止至2004年）增長了78.9%。這五年的平均年增長率是12.33%。地?zé)嶂苯永每傇O(shè)備容量的最大份額是地源熱泵占69.7%，其次是洗浴游泳占13.2%，再次為常規(guī)地?zé)峁┡?0.7%，其余溫室、水產(chǎn)、工業(yè)、融雪等所占比例很小。

    2009年世界地?zé)嶂苯永玫哪芰渴?38071TJ（121696GWh），比2005年世界地?zé)岽髸臄?shù)據(jù)（2004年）增長了60.2%。近五年的平均年增長率是9.89%。地?zé)嶂苯永玫哪芰孔畲蠓蓊~是地源熱泵占49.0%，其次是洗浴游泳占24.9%，再次為常規(guī)地?zé)峁┡?4.4%，其余溫室、水產(chǎn)、工業(yè)、融雪等所占比例很小。

    全球平均的地?zé)嶂苯永玫睦孟禂?shù)為0.27，即在每年8760小時中的運行小時數(shù)為2365小時。這個數(shù)字比2005年的0.31和2000年的0.40均有下降，這是因為地源熱泵利用的迅速增長，而地源熱泵的利用系數(shù)2009年世界平均值為0.19%。

圖1      2010年地源熱泵在地?zé)嶂苯永弥械奈恢?/span>

三、地源熱泵的飛速增長

    世界地源熱泵的增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了地?zé)嶂苯永煤透邷氐責(zé)岚l(fā)電的發(fā)展速度，這是由于地源熱泵節(jié)能、減排的優(yōu)勢被認(rèn)知和普及，因此吸引了投資商和客戶的眼球。

    2010年世界地?zé)岽髸慕y(tǒng)計數(shù)據(jù)，地源熱泵的年利用能量達(dá)到了214782 TJ（10¹²焦耳），與2005年世界地?zé)岽髸慕y(tǒng)計數(shù)據(jù)相比，五年內(nèi)增長了2.45倍，平均年增長率達(dá)到了19.7%。2010年世界地?zé)岽髸慕y(tǒng)計的地源熱泵的設(shè)備容量為35236 MWt（兆瓦熱量），其在五年間增長了2.29倍，平均年增長率為18.0%?？傊@是社會和客戶更好地認(rèn)可了地源熱泵的能力而產(chǎn)生的效果。

圖2       世界地源熱泵與常規(guī)地?zé)峁┡脑鲩L對比

    世界地源熱泵的應(yīng)用集中在北美、歐洲和中國。向世界地?zé)岽髸蟾娴卦礋岜美玫膰遥?000年是26國，2005年是33國，這次2010年是43個國家。

    按美國和西歐典型家用機組的平均容量12 kW計算，2010年世界累計裝機294萬套，是2005年的2倍，是2000年的4倍。實際使用的家用機組，有的小至5,5 kW，而商業(yè)和公用建筑的機組可大至150 kW甚至更高，中國生產(chǎn)的特大型單體機組已大于4000 kW。

    美國的絕大多數(shù)機組按制冷荷載的峰值設(shè)計,可以涵蓋全部供熱需求（除北部的州），其平均運行2000小時供暖，利用系數(shù)0.23。歐洲的絕大部分機組按供暖基礎(chǔ)荷載設(shè)計，并?？紤]用化石燃料補充峰值荷載，這樣的機組在北歐國家一年可運行6000小時，利用系數(shù)達(dá)0.68。但歐洲國家的平均利用約為2200小時。

    地源熱泵的平均能效系數(shù)（COP）按3.5考慮，它消耗一份電能（例1 kW）的同時，利用了2.5倍（即2.5 kW）的淺層地?zé)崮埽傒敵?.5 kWt熱能，這樣其額定容量（設(shè)計效率）是(COP-1)/COP=0.71，即在其輸出功率中利用了71%的淺層地?zé)崮堋５卦礋岜玫闹评鋺?yīng)用不作為地?zé)崂每紤]，因為這是將熱量排入了地下巖土體或地下水，但制冷應(yīng)用替代了化石燃料，減少了溫室氣體排放。

    世界地源熱泵應(yīng)用的前5個國家是美國、中國、瑞典、挪威和德國。

四、節(jié)能減排效果

    地?zé)崾潜就粱?、可持續(xù)和可再生能源，它替代了其它形式的能源利用，尤其是化石燃料能源。許多國家的地?zé)崂脺p少了對進口燃料的依賴，而且對所有的國家都減少了污染，即顆粒物和溫室氣體。

    一桶石油的熱量是6.06´10⁹ J，如果這些能量用于發(fā)電，效率因子是0.35，即2.121´10⁹ J轉(zhuǎn)化成了電能；如果這能源用于供熱，效率因子是0.70，即4.242´10⁹ J轉(zhuǎn)化成了有效利用的熱能。

    2009年世界地源熱泵利用熱能214782´10¹² J，若按發(fā)電利用考慮，這相當(dāng)于一年節(jié)省了1.012億桶或1519萬噸石油，這相當(dāng)于全球石油1天半的消耗量，即全球石油年消耗量的0.42%；如果按鍋爐供熱考慮，這相當(dāng)于一年節(jié)省了0.506億桶或760萬噸石油。

    美國勞倫斯實驗室為美國能源部（1997）創(chuàng)立了減排的算法，我們可以用之來計算地源熱泵利用能量的減排效果。算法數(shù)據(jù)是：石油每10¹² J的熱等于節(jié)省碳62.6噸，每MWh的利用減排二氧化碳817 kg。據(jù)此，2009年世界地源熱泵利用熱能214782´10¹² J當(dāng)作發(fā)電考慮時相當(dāng)于節(jié)省碳1343萬噸，相當(dāng)于減排二氧化碳4872萬噸。另外，地源熱泵的制冷利用還節(jié)省了1.013億桶或1520萬噸石油，這相當(dāng)于另節(jié)省碳1345萬噸和相當(dāng)于減排二氧化碳4872萬噸。這樣，2009年世界地源熱泵利用總計節(jié)省碳2688萬噸，相當(dāng)于減排二氧化碳9744萬噸。當(dāng)這214782´10¹² J熱能作供熱利用時，算得的數(shù)據(jù)略小。兩種計算結(jié)果如表2所示，實際的情況應(yīng)該是界于這兩者之間。

表2       世界2009年地源熱泵利用的節(jié)省和減排效果

注：本文為《地源熱泵》雜志專稿，原文刊登于《地源熱泵》雜志2010年6月刊（總第46期）“特別關(guān)注”欄目，歡迎轉(zhuǎn)載，轉(zhuǎn)載請務(wù)必注明出處為“來源：《地源熱泵》雜志”，否則必將追究相關(guān)責(zé)任。