摘 要：本文基于结合国际、国内气候、能源形势指出新能源的开发利用对于区域经济发展和国家能源结构优化的重要性，就中深层地热能、太阳能、氢能等能源利用和布局对近年来西咸新区新能源创新发展的实践道路进行了梳理分析，总结了西咸新区新能源发展的重要性和可行性，对减少化石能源使用、探讨如何通过新能源的开发与利用实现能源结构的优化等具有一定的借鉴意义。
关键字：新能源；地热能；太阳能光伏；氢能；西咸新区
一、引言
随着全球气候变暖，能源供应形势不断加剧，新能源的使用和发展成为近年来的重点研究问题。如何开发新能源、如何更好地利用新能源已成为世界性课题。在这一背景下，大力开发新能源，减少不可再生能源的消耗对缓解我国的能源形势具有重要意义。
2014年，西咸新区被国务院正式批复为首个以创新城市发展方式为主题的国家级新区。西咸新区自成立以来，不断在能源结构调整、产业结构优化升级、新能源开发利用领域创新前行。本文旨在分析西咸新区在地热能、氢能、核能等新能源应用和发展上的创新及实践，探讨新能源在我国的区域性发展及落地应用空间，以期为在发展新能源利用方面提供借鉴和启示。
二、国内外能源发展趋势
（一）国际能源及环境形势
现代世界气候变暖主要源自人类活动。尤其是大量化石燃料的滥用，以及其导致的温室气体排放俨然成为当今世界气候变暖的主因。近年来，随着全球气候变暖，极端气候事件和自然灾害频发。预计到2100年，全球的平均气温将增高7摄氏度，气候形势极为严酷。实现“碳中和”是全球趋势，是时代命题，是关乎全人类未来发展的重大议题。与此同时，从新冠肺炎暴发开始，全球供应链不断动荡，能源行业也不例外。不少能源供给国开工率偏低，全球供应链效率下降，运输成本大幅上升，全球能源供给不足。而随着全球经济复苏，对能源的需求持续攀升，从而加重了全球能源供给紧缺。在这一背景下，严重依赖化石能源、可再生能源供给不足等结构性问题进一步凸显。区域安全形势紧张，世界经济格局变化，导致原油、煤炭、天然气等能源市场受到强烈冲击，全球能源市场整体紧张且极为不稳定，暴露出其系统脆弱性和不可持续性。能源是人类社会生存和发展的基础，相比其他领域，其产业链的动荡给全球经济带来的影响尤为深远。能源危机之下，世界各国制定能源发展中长期计划，加速推进结构性改革，推动能源供应体系改革。
世界各国政府制定推动能源改革战略计划。其中，美国制定既保证能源独立又大力发展清洁能源的计划，在风能、储能技术、输电技术、太阳能、生物燃料、建筑节能技术、碳捕集技术等方面均取得了进展。欧盟提出包括碳排放权交易、碳关税等在内的碳减排政策，2023年12月已就《净零工业法案》草案达成一致立场，法案中明确了欧盟碳捕集和封存的具体目标。日本利用氢能的技术优势，提出建设“氢能社会”的整体目标愿景。我国以控制能源消费总量为前提，推进各领域节能减排，努力打造全球水电、风电、光电的第一大装机国，以及光伏装备的第一大生产国。
（二）国内能源发展趋势
我国于2021年起印发了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》等“双碳”领域纲领性文件，明确指出要“把碳达峰、碳中和纳入经济社会发展全局”。习总书记在二十大报告中指出：“中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化”，“必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，站在人与自然和谐共生的高度谋划发展”。我国作为能源消费大国，近年来光伏、风电等新能源产业发展迅速，在低碳可持续发展方面取得了阶段性成就。但近期世界能源安全局势变化提醒我们，能源转型依然任重道远。
2023年年初，《新时代的中国绿色发展》白皮书发布，全面反映了党的十八大以来我国以绿色低碳发展为理念发展经济，展示出我国发展绿色低碳经济、推动高质量发展和人与自然和谐发展的决心，体现出我国推动构建人类命运共同体的大国担当。现阶段我国实现“双碳”目标具有一定困难。我国产业结构具有高碳的特点，化石能源消费占比依然较高，煤炭依旧为化石燃料的主体，我国用能情况较美国等用能大国依然有较大差距；钢铁、石化等高碳产业占我国的产业结构的主体地位。我国当前发展的历史阶段是不容忽视的，我国是最大的发展中国家，社会经济还正在爬坡过坎、加速发展，能源消费仍将攀升。综上所述，我国完成双碳目标不仅时间紧且任务重，我国完成碳达峰目标只有6～7年；相较于欧美国家的40—70年时间，我国从碳达峰到碳中和只有30年时间。
综上，内外部错综复杂的形势对保障我国能源需求提出了更高的要求，大力发展太阳能、地热能、风能等可再生能源，是降低经济对国际油气依赖程度、推动我国能源转型升级的必由之路，也正是我国一直以来坚持发展的方向。
三、西咸新区新能源产业发展基础和优势
（一）西咸新区能源消费现状
整体来看，西咸新区一次能源资源相对匮乏，其所需原煤、成品油、天然气等化石燃料均靠外部调入。电力供应依靠自发电，包括煤电、太阳能光伏发电和生物质能发电，其中煤电占比93%以上，光伏发电、沼气发电和垃圾无害化发电占比约为7%。2022年，服务业、工业、居民生活为用能主体，占比分别为45%、34%和14%。目前能源消费结构的煤油气电比例为19:15:17:49，电力消费占主体，其他能源品种占比相对均衡。近年来，随着新区新材料、新能源等重大产业项目建设投运，新区天然气和电力消费量仍在增长，工业能源消费总量、单位工业增加值整体呈现上升趋势。
西咸新区能源结构调整仍然存在一定难度。一方面，西咸新区目前处于产业优化升级、经济爬坡过坎关键阶段，经济增长和碳排放尚未脱钩。新兴产业处于明显能源消费攀升期，建材、石化、化工等传统行业的产业规模和用能规模已经过多次压减，节能降碳空间有限、难度较大，排放量最大的煤电行业受区域用电保障和冬季供热刚需影响，短期内降碳规模也较小。第三产业和居民生活能源消费基数大。现阶段，新区经济增长对能源和碳排放依赖性依然较高，资源、能源制约压力较大。另一方面，能源结构转型压力较大。西咸新区属于创新型城市，清洁能源生产的资源禀赋对比优势地区处在不利地位，地域空间有限，不具备大规模发展集中式光伏发电和风电的条件，其他清洁能源发展空间也较小，一次能源清洁电力生产仅占7%左右。现阶段煤电仍然是生产端主力，短期内无法调整；消费端现状以电力为主体，大规模清洁电力调入距离较远，提升消纳清洁电力难度较大。此外，在响应绿色发展转型需求方面，尤其是能源绿色低碳体系的建立、城乡建设绿色低碳建设、绿色低碳技术的研发与推广等，均需政府先期投资引导支持。西咸新区目前还处于发展建设阶段，仍需要下大功夫着力破解资金难题。
（二）西咸新区新能源产业发展优势
由此可见，要想实现区域经济绿色低碳高质量发展，大力推动新能源产业发展势在必行。西咸新区发展新能源产业具有一定优势。空间承载方面，西咸新区面积约882平方公里，以实现产城一体发展为核心，优先保障产业项目承载空间，工业及生产性服务业用地占国土空间规划中建设用地的三分之一，可确保新能源产业类项目用地只增不减，企业有充足发展空间。生产成本方面，西咸新区的人力资本、住房价格、能源等生产成本较沿海地区低三分之一左右。交通物流方面，西咸空港新城内建有北方地区第二大机场，毗邻陆上丝绸之路起点，整体运输成本较低。人力资源方面，西安、咸阳两地共有覆盖国家重点、省级重点以及各类职业学校等共计75所高等院校，其中，西安交通大学、西北农林科技大学、西北工业大学三所985名校均已与西咸新区建立合作，在西咸辖区内分设新校区或研究院，新能源企业发展所需人力资源可得到充足保障。科技创新方面，西咸新区三一机器人装备（西安）有限公司、陕西华添聚能科技有限公司、陕西泰盛能源工程有限公司等25家企业入选“2023年陕西省瞪羚企业名单”；《西咸新区关于推进科技成果转化创新试点促进“三项改革”的若干措施（2023-2025）》等文件印发，西咸新区以高校科技成果转化服务体系为锚点，持续推进秦创原总窗口效能。政策支持方面，省、市包括西咸新区各级为了支持秦创原总窗口建设，特为区内科技企业申请优惠政策近100项，结合西咸新区已有的自由贸易试验区、国家临空经济示范区和2023年末获批的国家首批碳达峰试点，西咸新区已成为各类新能源发展支持政策聚集区。
（三）西咸新区新能源产业发展布局
西咸新区提出打造“3+7+N”（光伏、氢能、智能网联汽车3条主导产业链，新能源、人工智能、先进制造、临空经济等7大产业集群，生物医药、新材料等N个特色产业）产业布局，把新能源作为重要发展方向，持续开展能源利用技术研发与创新，对新能源在当前条件下的实际落地使用进行可行性分析，同时积极推进中深层地热能和太阳能光伏、氢能等相关技术的研发、创新和推广。同时，持续提升产业承载能力，在五个新城内打造面积近100平方公里的泾河双碳光伏产业园、泾河两链融合示范园、沣东先进制造产业园等10个特色产业园区，整合新能源产业链上下游资源，加速构建新兴产业生态圈，推动相关产业集群能级提升，深入布局建设一体化全产业链生态体系，吸引越来越多的新能源企业快速聚集。千亿级光伏产业链加快构建，以隆基光伏产业基地项目为核心，落地拉普拉斯、石金科技等16家核心配套企业，总投资超过800亿元，2023年产值突破200亿元；氢能全产业链生态逐步完善，以陕西旭氢时代、盛世盈创为代表，落地企业50家，数量约占全市2/3，建成投用全省首条氢燃料电池全自动产线和氢能商用车等科创项目，预计到2025年产值可突破1000亿元。
作为中国新能源国际博览会暨高峰论坛永久会址，西咸新区2022年、2023年连续举办第十六届、第十七届新能源国际博览会暨高峰论坛，聚焦新时代新能源新技术，围绕如何以技术创新为驱动，促进新时代新能源高质量发展持续探讨。2023年3月，秦创原·迅湃首批新能源装备投产，相关科技成果转化项目顺利签约，至此新区已经吸引了维纳氢能源、汇隆新能源、领充新能源、绿能慧充等新能源行业优秀企业纷纷布局。
四、西咸新区中深层地热能无干扰清洁供热实践案例
（一）创新中深层地热能供热技术原理及特点
2014年沣西新城能源发展有限公司成立。以此作为实践主体，西咸新区探索创新中深层地热能无干扰清洁供热技术。该技术在地下2千到3千米深处钻孔，安装封闭的同轴套管换热器，换热介质在套管内流动，通过循环的方式将地下热能导出，然后通过地面热泵机组和输配管网进行供热的技术。一方面，创新提出了中深层井下换热，主要特点为“取热不取水”，即不取地下水，有效避免了地下水回灌情况的发生，极大降低因供热对环境产生的影响。另一方面，在实际生产中，从深层地岩交换上来的水温仅有35℃左右，无法满足直接供热，需采用热泵提高温度，而传统热泵则无法在该进水温度下稳定运行。为此，该技术创新研发了适用于中深层地热系统的高效热泵机组，不断提升技术水平和转换能效，最终形成了一套技术先进、普遍适用、换热高效、供热稳定的中深层地热能开发利用技术，极大提升了系统能效及能源合理利用水平。
（二）中深层地热能供热为主的创新综合供能新模式
西咸新区针对不同建筑用能需求，将电、气等多种能源形式综合利用，以中深层地热无干扰供热为主，灵活选择光伏、污水源热泵、空气源热泵、储能、燃气锅炉调峰和智慧管控等多种技术组合应用，实现清洁能源综合、梯级利用和多元供给；应用高智能化自动控制系统，实现能源供给智能调配，实现系统能效和可再生能源使用最大化。最终创新形成了一种多能互补、智慧高效的“地热+”综合能源供应模式。
（三）中深层地热能供热技术可行性
2018年1月，西咸新区邀请了江亿、张国伟等5位院士、9位专家教授组织召开中深层地热技术论证会，通过审阅材料、听取汇报、研究讨论，专家一致认为该技术取热不取水，具有“取热持续稳定、地温恢复快、环境影响小”的特点，适宜作为建筑清洁供热的热源。该技术相较于传统浅层地热供热技术节能30%以上，具有良好的社会经济效益，大规模应用后具有对电网调峰的可行性，为我国新型城镇化科学发展提供一种可行路径。
（四）中深层地热能供热技术标准体系建设
西咸新区以“产学研投”协同发展为目标，与清华大学成立“一带一路清洁能源发展联合研发中心”，与西安交通大学、陕西延长等业内顶尖科研院所、单位成立“中深层地热能供热技术联合研发中心和产业联盟”。在井下换热、钻井施工、热泵技术、智慧管控等领域授权专利50余项，授权软件著作权14项，将技术能效提升20%以上。主导制定了《西咸新区中深层无干扰地热供热系统应用技术导则》，参与制定了全国首个中深层深埋管供热领域地方标准——陕西省《中深层地热地埋管供热系统应用技术规程》，行业标准《中深层地埋管地源热泵供暖技术规程》和国家标准《装配式能源站》等多项标准，不断规范技术应用行为，为技术大规模地推广应用和地热能建筑供热产业标准化建设作出了积极贡献。
（五）中深层地热能供热技术节能减排成果
国家发改委等四部委和工信部先后将无干扰供热技术列入《国家绿色技术推广目录》和《全国工业领域电力需求侧管理第四批参考产品（技术）目录》，在全国范围内鼓励推广应用。中深层无干扰清洁供热技术的推广应用，转变了传统供热的发展方式，可实现二氧化碳“零排放”，打破了传统集中供热的区域集中、能耗较高、污染较重、成本较高的结构。西咸新区现已推广应用2000万平方米，待项目全部建成投运后，相较传统燃煤供热方式，一个采暖季（四个月）可降低能耗32万吨标准煤，降低温室气体排放量约86万吨，减少二氧化碳排放量约2720吨，减少氮氧化物排放量约4990吨，减少粉尘排放量约3070吨。该技术将成为区域能源结构调整、破解清洁供热难题的重要途径。
五、西咸新区太阳能光伏发展布局
作为西安北跨核心聚集区、秦创原两链融合“促进器”示范区的西咸新区泾河新城，近年来积极落实新区关于秦创原创新驱动平台总窗口特色产业布局总体发展要求，紧密结合西安市太阳能光伏产业发展现状及长远规划，重点布局新能源、新材料产业“黄金赛道”，创新驱动引领，建设成绩斐然。西咸新区以新的格局，从以下几个方面推动光伏产业链发展：
（一）充分发挥龙头企业引领作用
引入全球光伏产业龙头企业——隆基绿能科技股份有限公司，并建设全球单体最大的电池研发生产基地。隆基绿能自主研发的硅异质结电池于2022年研制成功，其转换效率可达26.81%，是中国光伏企业创造的新的世界纪录。西咸泾河新城发布了《泾河新城千亿级光伏产业集群建设方案》，以隆基为核心企业，构建光伏上下游全产业链。以隆基绿能15GW高效单晶电池及年产15GW高效光伏组件项目为依托，重点推进太阳能电池片、光伏电池组件检测设备、太阳能光伏电池高效转换技术及设备、分布式光伏发电的研发与产业化，拓展太阳能光热发电聚合物锂离子电池、薄膜太阳能技术应用领域，打造从硅材料、硅片、太阳能电池（组件）到太阳能离网或并网发电系统的产业链。大力鼓励光伏企业通过兼并收购、资产重组等方式进行企业能力扩充，对实施兼并重组的企业，优先纳入市级各类产业基金支持范围。以产业链龙头企业为核心，引进产业链配套企业，多管齐下促进产业集群建设。
（二）鼓励企业技术创新
西咸新区以秦创原创新驱动平台为核心，陆续引入陕西省知识产权保护中心、秦创原（国际）路演中心等项目，全力打造集知识产权保护、交易、运营等一站式服务体系，孵化科技成果和科技企业。秦创原立体联动孵化器总基地加快落地，上海复旦大学张江研究院西部（新材料）创新中心、西安电子科技大学科技园、启迪之星（西咸）产创融合孵化基地等孵化平台建成，为科技成果转化提供载体平台。西咸新区鼓励龙头企业加大研发投入，支持企业、高校和科研院所开展新型电池、逆变器、光伏材料、光伏装备、储能系统、主动配电网、智能计量、电力通信等关键技术攻关，提高核心产业竞争力。支持产学研协同创新，鼓励企业、高校、科研院所建立光伏产业创新联盟，提升产品能力、降低生产成本，促进科技成果产业化。
（三）强化光伏应用指导
促进光伏特色行业应用，开展智能光伏在工业园区、建筑及城镇、交通、农业、扶贫等示范项目应用，推动绿色发展。鼓励光伏建筑一体化，鼓励项目单位使用光伏构件替代传统装饰材料，支持新建建筑同步设计、施工、验收使用的光伏建筑一体化项目建设。位于沣西新城西部创新港的7号楼成功入选工信部第三批智能光伏试点示范项目名单。该项目总建筑面积近12000平方米，利用其23%的建筑外立面和部分顶面，实现年发电超40万度，达到建筑100%绿能自供、零碳排放，真正打造了智慧绿色建筑的典范。
空港新城太平镇推广土地托管模式，清退荒废果园，在农业大棚上架设太阳能光伏发电板，发展“农光互补”产业，打造农光互补现代农业产业园，最大程度提升土地综合利用效率，推动农业农村农民共同进步、生产生活生态和谐共荣、田园家园乐园全民共享。
六、西咸新区对其他新型能源的布局
（一）氢能
作为全球能源转型的重要组成部分，氢能是推动消费革命的强有力支撑，是实现碳达峰、碳中和目标的动力。2022年国家发改委发布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035)》，体现了政策对氢能未来发展的定位，也清楚表明了政策所鼓励的运用场景、应用领域。《陕西省氢能产业发展三年行动方案（2022—2024年）》规划到2024年全省氢能产业规模突破500亿元以上，产业生态雏形显现。
2023年4月1日，秦创原·西部首届氢能产业发展高峰论坛在西咸新区成功召开。会议邀请政商代表、氢能产业链龙头企业、金融投资机构共聚一堂，以“技术进步与规模发展”为主题，共同探讨氢能产业的高质量发展路径。西咸新区紧跟国家氢能发展政策，鼓励企业以降低制氢成本为目标进行技术革新，支持电解水制氢技术大力发展，鼓励“风光氢储”一体化项目在新能源消纳困难地区发展，探索可再生能源耦合发展的经验。新区印发了《西咸新区氢能产业发展三年行动方案（2023—2025年）》，方案中强调，新区充分发挥区位优势，抢抓氢能发展的历史机遇，依托新区秦创原创新驱动平台总窗口科技资源集聚和引导功能以及西安交大等省内高校科技研发优势，打造燃料电池核心区，强化新区在全省产业布局中的引领作用，并逐步发展成为全国领先的“燃料电池制造基地”“氢能装备研发制造基地”“智慧建筑零碳能源示范基地”。自秦创原建设启动以来，西咸新区持续壮大氢能产业规模，联动重点高校转化项目11个，招引氢燃料电池领域龙头及配套企业8个。支持企业不断创新发展，在研发有机液体储氢技术体系，打造氢能全产业链运力管理平台，研发、生产氢燃料电池超高速空气压缩机，研发氢燃料电池发动机、仿真系统及相关关键零部件等方面均取得了长足的进步和可喜的成绩。
（二）核能
西咸新区依托交大创新港中国西部先进核能技术研究院、西北安全应急产业园，以快堆、微堆、泳池式低温供热堆、医用同位素生产堆等先进新型反应堆为研究重点，开展技术设计研究与应用。推动核工业软件、核仪器仪表制造等产业发展，搭建集核电、核军工、民用核技术应用一体的产学研融合发展新平台，打造西北地区安全应急产业及核能应用综合基地。
五、结论
人类的生存和发展，离不开稳定可持续发展的能源结构，更离不开健康安全的生态环境。近年来，全球气候变化加剧，极端天气频发，能源市场震荡等因素，考验各国应对气候变化能力。能源安全的战略意义凸显，欧洲多国重启煤电以缓解能源危机，化石能源消费回温。但总体看，各国仍以碳中和为方向发展，我国坚持有计划分步骤实施碳达峰行动、积极稳妥推进碳达峰碳中和的方向不会变。绿色发展是我们生存的前提条件，大力促进能源生产和利用模式的转变是发展的方向。降低化石能源使用率，统筹能源安全和绿色低碳转型，加快构建清洁低碳安全高效的能源体系，这是个重大的课题，是长期坚持的目标与方向，需要不断拓展发展新能源发展思路，结合各自身的可再生能源资源特点和终端用能需求，探索更加经济、高效的新能源开发综合利用模式。
西咸新区坚持认真贯彻落实党的二十大精神，深入推进能源革命，在双碳与热能产业、金融与新能源、光伏技术研讨、储能产业发展、氢能应用场景与产业化、新能源装备等诸多领域广泛探索、深入研究，在中深层地热能供热技术应用推广、光伏产业布局等方面取得了一定突破，为资源禀赋类似地区提供了可参考样本。唯有坚持不懈推进生态优先、节约集约、绿色低碳发展，坚持能耗双控和碳排放双控，新型能源体系规模化发展，方能在应对当前国际国内局势和能源危机时，走出一条创新发展之路。
