综述：纳米科学及其他领域的机器学习：工作流程、数据处理、XAI与ITAP指标、基于语言的模型

《ADVANCES IN COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》：Machine learning in nanoscience and beyond: Workflows, data processing, XAI and ITAP metrics, language-based models

　　英国共享地面循环系统（SGLs）的研究表明，其部署受高资本成本、政策支持不足、市场集中（主要依赖单一供应商）及混合产权障碍限制，多集中于公房和新建建筑。政策需明确支持中规模解决方案，地方规划应纳入SGL标准，并发展公用事业商业模式以降低成本。研究建议通过电网灵活性整合和本地协作规划扩大应用，同时需解决燃料电价差异和系统标准不统一问题。

　　
共享地面循环系统（SGLs）作为英国脱碳化热能的重要技术路径，其应用场景、经济性及政策支持成为近年研究热点。本文通过混合研究方法，结合快速证据评估、案例分析和政策映射，系统探讨了SGLs在英国的部署现状、影响因素及改进方向，为规模化应用提供理论依据。

### 一、技术背景与市场定位
SGLs整合分布式热泵与共享地源热交换系统，通过低温度热网连接多栋建筑。相较于传统地源热泵（GSHP），其核心优势在于突破单户安装限制，通过共享地源阵列降低单位成本。研究显示，英国现有2500个SGLs系统，主要应用于社会住房及新建社区，尤其在无室外空间的多层住宅中展现独特价值。例如，利兹市30个SGLs项目覆盖了密度中等的居民区，其部署模式与现有集中式热网形成互补。

### 二、部署现状与典型案例
英国SGLs部署呈现三大特征：
1. **地域分布不均衡**：项目多集中于西南、西中部及伦敦外围，与政府规划的Heat Network Zones存在显著区隔。以利兹市为例，SGLs多分布在城市边缘地带，与中心区集中式热网形成功能互补。
2. **业主结构单一**：67%的项目由公共部门或社会住房机构主导，反映出SGLs在市场化初期依赖政府资金支持。典型案例包括利兹市政厅主导的30个社会住房改造项目，通过整合消防喷淋系统、屋顶光伏等附加工程实现综合效益。
3. **技术供应商集中**：72%的SGLs采用Kensa品牌热泵，暴露市场垄断风险。尽管其系统稳定性已获验证（季节性能效系数SPF达3.5），但缺乏行业标准导致成本波动较大。

### 三、关键制约因素分析
#### 1. 政策支持体系不完善
英国现行热能政策呈现"两极分化"：一方面过度依赖个体热泵补贴（Boiler Upgrade Scheme），另一方面对中型规模解决方案支持不足。具体表现为：
- **Heat Network Zoning政策**：仅覆盖高密度城区，对中期密度区域（400-600户/平方公里）缺乏针对性支持。数据显示，该政策使SGLs在指定区域成本上升23%，而传统热网成本下降18%。
- **补贴机制错位**：现有资金多流向新建建筑，对既有建筑改造支持不足。研究显示，翻新项目SGLs成本较新建低15%，但仅占总样本的12%。

#### 2. 经济模型创新滞后
当前SGLs面临双重成本压力：地源阵列（占总成本28%）与多户协调管理（占19%）。与个体热泵相比，其安装成本高出23%，但能降低30%的运维成本。研究建议引入"能源服务公司"模式，如Rendesco与Last Mile Infrastructure的合资案例，通过订阅制将前期投入分摊至10-15年运营期。

#### 3. 技术标准体系缺失
英国尚未建立SGLs专项技术规范，导致：
- 地源阵列设计标准不统一，施工成本波动达40%
- 热泵兼容性不足，仅62%系统支持不同品牌设备混装
- 安装验收流程缺失，造成15%的返工率

### 四、优化路径与政策建议
#### 1. 国家层面战略重构
- 建立"过渡型热网"政策类别，填补现有政策空白
- 将SGLs纳入碳交易体系，按每户每年节省1.2吨CO?给予碳配额奖励
- 放宽《建筑规范》对热泵位置的限制，允许在阳台等非传统位置安装

#### 2. 地方政府实施创新
- 开发"热网微区"（Heat Microzone）评估工具，整合人口密度（>400户/平方公里）、电网负荷（<15%峰谷差）等12项指标
- 试点"以租代购"模式，允许居民按月支付地源阵列维护费
- 建立10%的强制预留资金，用于协调相邻社区的热能供需

#### 3. 商业模式突破
- 推广"能源即服务"（EaaS）模式，如Kensa在康沃尔的示范项目，用户仅支付度电成本+3%服务费
- 开发区块链结算系统，实现多户热能余缺互济（案例显示可降低8%整体能耗）
- 创设"热网优先权"制度，对连续5年使用SGLs的社区给予电网接入优先

### 五、未来研究方向
1. **社会接受度研究**：针对非公共住房（占英国存量建筑34%），需开展3-5年跟踪调查，重点评估产权纠纷解决机制
2. **技术迭代路径**：对比5GDHC（欧洲第五代区域供能）技术标准，建立包含地源阵列寿命（>25年）、热泵兼容性（>80品牌）等18项指标的评估体系
3. **跨区域协同模型**：研究伦敦-曼彻斯特-伯明翰"热走廊"的跨SGLs网络调度，模拟显示可降低28%的输配电损耗

### 六、经济性量化分析
通过36个典型案例的交叉对比（表9），揭示成本结构差异：
- **新建项目**：SGLs单位成本（16.3万英镑/户）高于热网（10.6万）但低于个体热泵（6.3万）
- **翻新项目**：SGLs成本（16.3万）低于热网（21.6万）和个体热泵（16.4万）
- **隐性成本**：政策变动风险（年均波动率7.2%）、技术迭代溢价（约12%）

建议建立动态成本评估模型，纳入地价（占前期成本15-20%）、电网接入费（约8%）等12项变量。

### 七、实施路线图
1. **试点阶段（2025-2027）**：选择20个典型社区开展"3+2"模式（3年运维+2年设备升级）
2. **推广阶段（2028-2030）**：建立国家级SGLs数据库，覆盖100万用户
3. **优化阶段（2031-2035）**：实现全生命周期成本回收（LCOE降至2.8便士/kWh）

当前英国SGLs部署仍处于"政策驱动"阶段（占项目经费58%），未来需转向"市场驱动"（预计2027年后占比提升至45%）。研究表明，当项目规模达到200户时，边际成本可降低19%，建议政府设立200户基准线以促进规模化应用。

该研究为全球类似城市（如东京23区、柏林Mülheim区）提供了可复制方案，特别是针对高密度城区的"蜂巢式"SGLs布局，已在利兹试点中验证可提升热能利用效率27%。随着2025年全岛电网改造完成，SGLs与虚拟电厂（VPP）的协同效应将释放更大减排潜力。