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波兰和波罗的海国家地热能市场的潜力和发展—— 若干方面
抽象 能源价格上涨的问题源于在 COVID-19 冠状病毒大流行的现实中运行的经济的疲软，以及 CO 成本的上升。
2 与欧盟环境政策相关的排放配额。乌克兰战争的爆发加深了欧洲国家的能源危机，这些国家在很大程度上受益于从俄罗斯进口的碳氢化合物资源。这个问题在严重依赖传统能源生产形式的国家（如波兰）尤为严重。鉴于所观察到的问题，开发可再生能源市场的必要性比以往任何时候都更加紧迫。虽然这个问题影响到一些国家，但研究报告的作者认为，这个问题在乌克兰持续武装冲突线的邻国，即波兰和波罗的海国家（立陶宛、拉脱维亚和爱沙尼亚）尤其重要。研究领域的选择取决于与被审查国家的直接接近程度，以及波兰、立陶宛、拉脱维亚和爱沙尼亚的社会和经济条件，这为事实比较和结论奠定了基础。该研究的主要目的是在波罗的海国家当前经济状况的背景下评估波兰地热能市场的发展方向，并试图确定波兰地热能发展的最合理方向 - 对增加 RES 在能源系统中的份额和限制该国电价上涨的影响最大。在这方面，为比较目的确定立陶宛、拉脱维亚和爱沙尼亚地热能市场（波兰地区）的解决办法是有帮助的。本研究的主题是诊断被调查国家的地热能市场状况，以确定其发展的大方向。特别注意研究波兰市场对个人用户在这一领域的需求和偏好，这是研究的基础。在概述的范围内开展研究工作所需的工具基本上来自经济分析和现象评估领域（多方面分析，包括对文献的批判性分析，研究结果的比较分析，地热市场的情境分析），与我们在波兰能源市场（个人客户）上进行的研究结果（问卷调查）进行比较。该研究揭示了波兰在深浅地热能开发领域的强大地位，在接受研究的国家中。上述因素的决定因素是这个国家丰富的地球容易获得的热沉积物。一般而言，接受调查的国家在地热开发领域采取的行动具有类似的性质（浅层地热热泵是最发达的），而在深部地热能领域，一个有趣的观察结果是，根据立陶宛和爱沙尼亚结晶岩石的能量，根据该地区这种矿床的可用性，确定解决方案的方向。调查显示，人们越来越认识到从地球提取能源的努力的有效性。然而，这个问题仍然是一个重大挑战（例如，爱沙尼亚的深层地热能），因此指出地热能在能源市场中的作用 - 特别是在接受调查的国家地区 - 是一个重要且相关的话题。
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能源市场; 能源安全; 可再生能源; 地热能; 电价 1. 引言 能源危机正在加剧。乌克兰战争的爆发，加上世界对侵略者采取的行动所造成的一系列经济后果，加剧了向能源市场供应矿物燃料的问题，而矿物燃料在很大程度上供应欧洲能源市场。这个问题尤其涉及能源市场主要基于常规生产的国家，其中特别包括迄今为止通过从俄罗斯进口获得的原材料的很大一部分供应，多年来加强了风险[1]。几年来实行的供应政策已经动摇。由于燃料供应的稳定性受到破坏，燃料价格稳步上涨。含能原材料供应来源的改造需要资本密集型投资努力，为收购这些原材料提供新的渠道。
能源价格上涨的问题并不是一个新问题。由于一氧化碳成本上升，能源消耗费用有所增加 2 与欧洲联盟环境政策有关的排放配额，这与严重依赖传统能源生产公式的国家（如波兰）特别相关。电价上涨的现实进一步削弱了一些已经遭受 COVID-19冠状病毒大流行影响的公司和家庭的财务状况[2]，这些公司和家庭正在努力应对欧洲和世界许多地区观察到的经济危机的影响。以上表明了不可抗力因素对一些经济体能源稳定影响的重要性和规模。
能源市场非常复杂的局势使有必要采取行动，限制能源价格的逐步上涨，并减轻其负面影响。其中一项行动是取向从可再生能源中获取能源[3]，这将由各国一级采取的能源政策决定，这些政策概述了空间，并确定了在可再生能源开发方面接受挑战和举措的条件。其中一个方向是从地球内部获得能量（地热能），这激发了作者在这项研究的框架内讨论这个问题。
可再生能源问题是一个重要的话题，特别是对于最近能源价格大幅上涨的国家而言，由于强烈依赖使用乌克兰战争中受侵略者限制的原材料的传统生产公式，进一步上涨的风险最高（例如， 波兰）。因此，作者认为，在邻国（波罗的海国家）以及位于乌克兰持续武装冲突线附近的国家（立陶宛、拉脱维亚和爱沙尼亚）的背景下，分析波兰市场地热能开发方向是有道理的。关于概述的国家组，作者决定探索从地球内部获取绿色能源的问题，作为旨在加强 RES 参与这些国家能源系统的行动方向，限
制电价的逐步上涨并减少这些变化对环境的负面影响。研究领域的选择还得到了其相似的社会经济条件的支持，这使得事实比较和形成实质性结论成为可能。
该研究的基本目的是评估波兰地热能市场发展方向与波罗的海国家在当前经济条件下的比较，并试图确定波兰地热能发展的最合理方向 - 对增加 RES 在能源系统中的份额和限制该国电价上涨的影响最大。为了丰富该领域的研究，确定了立陶宛，拉脱维亚和爱沙尼亚地热能市场特定的解决方案，以进行比较（波兰地区）。该研究的部分目标包括概述从地面获取热量的过程的本质，审查该领域使用的基本解决方案类型，以及分析波兰市场与波罗的海国家相比的地热能开发潜力。
作者意识到，类似性质的研究是研究人员感兴趣的主题。然而，应当强调的是，现有文献在分析研究所通过的国家系统的地热条件和地热能开发方面很差。在这里，文献基本上集中在欧洲和世界范围内的一般分析上。考虑到上述情况，作者决定，所通过研究主题中的考虑因素将有助于填补观察到的研究空白，响应所从事主题和探索范围中的信息需求。在接受研究的国家层面上，从 RES 解决方案中汲取的多样化水平将丰富我们对研究特定主题层面与地热能发展问题相关的挑战系统的理解。此外，值得一提的是，为分析而采用的国家结构是合理的，因为能够进行研究的数据（欧统局分析、行业报告等）相对可得性较好。
本研究采用以下结构布局：第 第 1 节为引言，第 第 2 节为世界地热能市场发展问题的文献综述。第 第 3 部分讨论了波兰和波罗的海国家地热条件分析以及深浅地热能发展程度的研究结果，并辅以发展趋势分析，以及与研究结果相关的建议。第 第 4 节的内容包括讨论和结论。
2. 世界地热能— 文献综述 经济发展的杠杆是能源领域的效率，这一点在关于经济发展的文献中提出的许多考虑因素中得到证实[4，5，6，7，8]。鉴于对能源的持续高需求，在全球能源危机加剧和全球能源市场价格上涨的现实中，从可再生能源中获取可再生能源的方向应构成当代世界能源市场发展的基础[9]。这得益于这样一个事实，即限制化石燃料开采的趋势多年来一直在加剧 - 与保护不可再生自然资源的政策的收紧有关，也由于环境保护领域对常规能源生产伴随的排放和排放的负面影响的认识提高[10]].环境限制和与温室气体排放相关的权利（主要是 CO）
2 ) [[11]与重大的财政负担相关，决定了传统模式下能源生产的成本，最终给消费者带来以这种方式生产的能源的负担。世界经济的亲环境政策（通常与能源获取政策的变化有关[12，13]）以及消费者意识和行为的提高[14]导致全球能源市场越来越多地利用可再生能源[15]，而牺牲了支持依赖传统能源的国家从事含能化石资源开采和加工的经济体部分。
工业 [16].这些行动是绝对合理的，在基本生产能力基于不可再生能源供应的地区（例如波兰）尤其必要。
从可再生能源中获取能源的方向有很多。能量可以从地球内部，波浪，洋流，潮汐，生物质[17]，风[9]，太阳辐射[18]或地球的热量中获得。
在所研究的地区，地热能在可再生能源结构中所占的份额微不足道，在波兰（地热泵和热泵）达到 2.48%，其中 RES 在波兰能源结构中的份额为 18%，其中煤炭是领导者（70%），天然气在该国能源结构中占 10%[19]。虽然目前，从地球热量中获得的能量无法取代从俄罗斯进口的碳氢化合物产生的能量，但值得探索化石燃料的这种替代品，以促进 RES 的这一发展方向，看到它有可能改变不利的能源供应来源星座， 提高所研究经济体能源系统的能源效率，提高实体的能源安全并稳定其运营。燃料市场危机和能源价格的持续上涨加强了这一主题的重要性。另一方面，环境保护领域社会意识的提高以及正式和法律义务的增强，使得传统的能源获取方法从长远来看是不可接受的。
地热能是本研究的主题，是通过钻探获得的位于地球表面以下的地面，水和岩石的热能。地球的主要能量位于地核，在6600°C 以内振荡，其中五分之一是由于行星形成而产生的引力收缩效应，其余部分是由于地幔中放射性同位素衰变而产生的电力供应效应，以及由于潮汐力的发生和旋转速度的变化而产生的内摩擦力。地球仪 [20].来自地核的部分能量渗入地壳，这可能导致能量积累（热点，熔岩帽）的形成[21]，但自然过程是其穿透地表，功率在 46 TW [22]内振荡（热通量处于约 0.063 W / m的平均水平）
2 ），当与地球的大小并列时，有理由将这些能量沉积物归类为取之不尽，用之不竭的类别，尽管缓慢可再生[23]。
热能的来源是地球积聚在岩石、水或水蒸气中，填充岩石裂缝，发生在几十米到几千米的深度，其开发是通过钻孔进行的[24]，能够从深浅含水层获得地热能。资源勘探深度为区分浅层地热学（井眼深度达 100 米）和超过指定阈值的深部地热学提供了基础，而地热源的温度则为分类低温地热学（高达 150°C）或高温地热学（高于 150°C）提供了依据[24]].地热能获取企业的技术类型和资本密集程度取决于矿床的质量——其技术可用性、温度、水的盐度等。确定获取地热能的适当（输入-效应关系中最优）技术的必要条件是评估地热沉积物的可用性水平，并评估其在给定系统中的应用技术潜力[25]。
从一般的角度来看，无论天气条件如何，从地球内部获得热量的潜力使得这种能源供应在世界上几乎所有角落的城市，郊区和农村地区都很受欢迎。从地球的当地能源（例如，地热井，钻孔换热器（BHE）等）获取地热能的多变量方法，以及关于设施相对较低的运营成本的广泛讨论，在原则上，其建设产生的大量支出之后，该解决方案的吸引力和普及性得到了增强。
目前，全球有 88 个国家使用地热能资源，2020 年地热发电量将达到约 107，627 兆瓦，在五年内增长约 52%[26]。在全球范围内直接使用地热能的方向包括[27]：
（一）
区域供热：浅层地热（热泵）和深层地热，占总装机容量的 83.81%（90，315兆瓦），年产热量为 762，960 TJ（在此过程中，浅层地热占近 79%）; （二）
浴疗和娱乐，占总装机容量的 11.38%（12，253 兆瓦）; （三）
温室供暖，占总装机容量的 2.28%（2459 兆瓦）; （四）
水产养殖，占总装机容量的 0.88%（950 兆瓦）; （五）
工业用途，占总装机容量的 0.79%（852 兆瓦）; （六）
用于道路基础设施维护（除冰），占总装机容量的 0.40%（435 兆瓦）; （七）
其他，占总装机容量的 0.09%（106 兆瓦）。
热泵技术在将地球热资源用于公用事业方面处于领先地位，并正在加强其在供暖市场的地位[28]。它在欧洲市场使用最为强烈，其中从浅层地热矿床中提取的领导者包括瑞典，德国，法国，芬兰和奥地利，波兰在已完成的安装数量（60，000）方面排名第八，在销售增长方面排名第五（2019/2020 年的同比增长约为 15%）[26]。热泵技术被视为实施到 2050 年实现碳中和计划的杠杆。
欧洲市场在区域供热、使用地热为建筑物制冷以及在工业、服务业和农业中使用地热方面也处于领先地位，其中 34 个欧洲国家开发了地热供暖，其中包括 25 个拥有区域供热系统（GEODH）的国家，总装机容量为 5.5 吉瓦[26]。
全球地热能应用领域不断扩大的是电力生产，在 29 个国家进行，2020 年的装机容量为 15，950 兆瓦，年能源产量约为95.1 TWh（占该市场在三年内增长约 30%），其中该市场的领导者包括[29]：
（一）
全球，美国，印度尼西亚，菲律宾，土耳其，肯尼亚，墨西哥和新西兰（最低装机容量为 1000 兆瓦）; （二）
在欧洲，土耳其，意大利，冰岛，法国和德国（装机容量为 3300 兆瓦，包括欧盟国家的 1000 兆瓦）。
在这方面，值得指出的是已经开始在地热发电厂发电的国家，即智利、洪都拉斯、克罗地亚、匈牙利和比利时[30]。
观察到的地热资源开发方向是[29]：
（一）
使用二元工厂技术增加发电量（在降低的蒸发/冷凝温度下使用额外的制冷剂回路），以提高利用地球热资源的效率; （二）
加紧发展区域供热，特别是热泵装置; （三）
开发和优化区域供热系统（GEODH）和增强/工程地热系统（EGS）技术; （四）
增加地球能源在水产养殖、浴疗、娱乐或农业中的应用; （五）
面向地热水处理和金属、矿物和其他元素（如 SiO）的提取 2 ，Na，K，Li，Ca，Mg 和 REE 元素（钇，铈，镧，钕等）。
地热能的主要优势是 RES 市场上这种能源的支柱，包括它对环境的漠不关心，假设安装正确运行，以及与风力发电场或光伏发电场相比，相对缺乏与装置建设相关的景观变化的重大影响 - 与风力发电场或光伏发电场相比，它们在景观中具有很强的存在感。
平衡地热的许多优点可能是它的缺点，其中包括[23]：
（一）
由于其局部结构，地球能源资源沉积物的可及性相对有限，这决定了开发资源的技术; （二）
在安装缺陷的情况下，由于有害物质渗透到环境中，环境污染的风险; （三）
与开发水源有关的陆地能量沉积物迁移风险问题; （四）
由于沉积物的过度开发而导致的泉水及其勘探地点的冷却问题。
正如上述文献综述所证实的那样，对可再生能源的强烈需求使地热能成为 RES 领域目前能源供应的一个强大发展方面。本综述是对进一步研究的介绍，重点是根据本研究的目的，在波罗的海国家的背景下分析波兰的地热能市场，在引言中提出。
3. 材料和方法 研究过程要求保持所探讨主题的可理解性和相关性原则，以确保充分的信息质量，以便正确评估和解释现象。
研究的第一阶段本质上是概念性的。该研...
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