未來(lái)地熱產(chǎn)業(yè)：地熱+多能互補模式可以供應能源間歇性不足

地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇

宏觀(guān)層面，碳排放達峰和碳中和目標驅動(dòng)，地熱發(fā)展通道被拓寬

地大熱能地熱+多能互補網(wǎng)訊：中國《能源生產(chǎn)與消費革命戰略(2016-2030)》提出，到2030年，中國非化石能源占一次能源消費比例達20%，2020年這一比例已經(jīng)達到15.8%。由于可再生能源發(fā)展超出預期，國家調整了以可再生能源為主體的非化石能源發(fā)展目標，提出2030年非化石能源占一次能源比例達到25%，較之前提高了5個(gè)百分點(diǎn)。非化石能源的應用以熱和電為主，地熱開(kāi)發(fā)利用的產(chǎn)品就是熱和電。因此，在新的碳排放達峰以及碳中和目標驅動(dòng)下，可再生能源發(fā)展潛力將被進(jìn)一步發(fā)掘。地熱資源豐富，理論上可在熱和電供應領(lǐng)域大顯身手。

2020年中國地熱開(kāi)發(fā)利用規模(萬(wàn)噸標煤)及結構

未來(lái)地熱產(chǎn)業(yè)

行業(yè)層面，“地熱+”模式有助于可再生能源供應體系穩定

據原國土資源部中國地質(zhì)調查局2015年調查評價(jià)結果，全國水熱型地熱資源量折合1.25萬(wàn)億噸標準煤，年可開(kāi)采資源量折合19億噸標準煤；埋深在3000～10000米的干熱巖資源量折合856萬(wàn)億噸標準煤；全國336個(gè)地級以上城市的淺層地熱能，年可開(kāi)采資源量折合7億噸標準煤。目前，地熱在一次能源消費中占比較低，但資源量絲毫不遜色風(fēng)電和太陽(yáng)能，可以發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，以較高的加速度擴大發(fā)展規模。

地熱資源利用的最大優(yōu)勢是穩定性，不受季節變化和天氣影響。在風(fēng)力資源、太陽(yáng)能資源、地熱資源同時(shí)具備的地方，通過(guò)發(fā)展“地熱+”模式的可再生能源協(xié)調應用系統，可以彌補風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、水力發(fā)電供應間歇性的不足。

近10年，中國風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機保持快速增長(cháng)態(tài)勢。2019年，非化石能源發(fā)電裝機占總裝機容量的41%，風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電裝機容量之和達40萬(wàn)兆瓦以上，地熱僅49兆瓦。在太陽(yáng)能、風(fēng)電等已獲先發(fā)優(yōu)勢的條件下，發(fā)揮地熱發(fā)電的后發(fā)優(yōu)勢，是增強風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電供應穩定性的有利選擇。

未來(lái)地熱產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展總體思路與路徑

地熱產(chǎn)業(yè)總體規劃發(fā)展思路

發(fā)展地熱產(chǎn)業(yè)的方向須肯定，總體開(kāi)發(fā)利用思路應是熱電并舉，先熱后電，綜合利用，效率為先。從資源利用的次序看，近中期優(yōu)先發(fā)展供熱，用于住宅供暖、溫泉旅游、養殖、工業(yè)領(lǐng)域；中長(cháng)期隨著(zhù)地熱發(fā)電技術(shù)的成熟，可適時(shí)發(fā)展地熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)。資源利用方式追求高效，在熱電利用基礎上，努力形成“地熱+”多種新能源協(xié)同發(fā)展模式；以地熱資源梯級利用為導向，通過(guò)工藝改造和創(chuàng )新，改變地熱發(fā)電、地熱供暖的傳統設計方法，實(shí)現高低溫逐級利用，最大限度地提高地熱資源開(kāi)發(fā)利用的經(jīng)濟價(jià)值。

地熱產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施路徑

系統推進(jìn)全國地熱供熱制冷應用

1)水熱型地熱供熱遵循資源導向、因地制宜穩步推進(jìn)全國范圍供暖及資源梯級綜合利用。中國水熱型地熱資源主要分布在松遼盆地、渤海灣盆地、河淮盆地、江漢盆地、汾-渭河盆地、環(huán)鄂爾多斯盆地及銀川平原等地區。中國石化以地熱開(kāi)發(fā)利用“雄縣模式”為藍本，提出創(chuàng )建20個(gè)地熱供暖無(wú)煙城的設想基本已經(jīng)實(shí)現；新形勢下又提出升級“雄縣模式”，打造以“地熱+”為核心的地熱開(kāi)發(fā)利用“雄安模式”，由中小縣城向農村和大中城市進(jìn)軍。預計，國內水熱型地熱開(kāi)發(fā)利用將沿著(zhù)這條道路發(fā)展下去。

2)淺層地熱供暖制冷系統推進(jìn)，重視在夏熱冬冷地區推廣。淺層地熱能不僅包括土壤中的地熱能，而且地表水、城市污水也是地熱能的重要資源?？梢园凑铡耙送羷t土，宜水則水”的思路，因地制宜地在全國推廣地源熱泵項目，帶動(dòng)淺層地熱開(kāi)發(fā)利用。地源熱泵項目的最大優(yōu)勢，是項目能效比高于普通空調和空氣源熱泵，而且后期運行費用較低。只要熱泵技術(shù)便捷化程度得以顯著(zhù)提升，即便在寒冷地區也大有可為，遼寧就是目前地源熱泵裝機容量占比較大的省份，供暖制冷面積達到7000萬(wàn)平方米。

今后一個(gè)時(shí)期，南方冬季供暖將成為國家區域經(jīng)濟發(fā)展的重要支點(diǎn)，也是提升人民生活質(zhì)量的重要標志。中國所有省會(huì )級以上城市，每年地源熱泵系統(包括地埋管和地下水熱泵)夏季(按5個(gè)月計算)換熱量約為3萬(wàn)億千瓦時(shí)，折合標準煤約3.83億噸，可制冷面積為101億平方米；每年地源熱泵系統冬季(按4個(gè)月計算)換熱量為1.5萬(wàn)億千瓦時(shí)，折合標準煤約1.83億噸，可供暖面積為119億平方米。夏熱冬冷地區具有豐富的淺層可開(kāi)采資源量，推廣使用地源熱泵技術(shù)具有得天獨厚的條件，目前地源熱泵項目幾乎在全國各地都有推廣(見(jiàn)圖4)。夏熱冬冷地區淺層地熱供暖制冷與城市建設、新農村建設保持匹配，對于長(cháng)江中下游地區經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展有重要意義。此外，夏熱冬冷地區地表水年可利用量達8000億立方米，城市污水處理能力每天可達1億立方米，這兩者的可利用量，夏熱冬冷地區占1/3以上，也是重要的地熱冷熱源。

夏熱冬冷地區淺層地熱利用數據

近期聚焦高溫發(fā)電，中長(cháng)期聚焦中低溫和干熱巖發(fā)電

據世界能源協(xié)會(huì )(WEA)發(fā)布的《聯(lián)合國世界能源評價(jià)報告》，地熱發(fā)電的世界平均利用效率可達72%，地熱資源的直接利用效率為27%。地熱發(fā)電在所有可再生能源發(fā)電中年利用小時(shí)數最高，全年90%以上的時(shí)間都可用于發(fā)電。相比風(fēng)電、太陽(yáng)能等其他可再生能源，地熱發(fā)電具有很高的利用效。

1)近中期聚焦高溫地熱發(fā)電。

本世紀以來(lái)，中國頻發(fā)極端天氣，雨雪冰凍現象造成局部地區電力供應緊張，極寒天氣對電力供應提出了新要求，確保區域電力供應穩定，成為電力產(chǎn)業(yè)今后重要發(fā)展目標之一。再考慮碳排放達峰、碳中和目標下非化石能源所占比例持續提升的現實(shí)要求，電力供應穩定的重要性進(jìn)一步凸顯。目前，各地區電力供應已經(jīng)實(shí)現多元化，兼顧發(fā)展綠色電力與電力供應穩定雙重目標，發(fā)展地熱發(fā)電具有現實(shí)意義。在地熱、風(fēng)力、水力以及太陽(yáng)能資源同時(shí)具備的地區，各種發(fā)電方式協(xié)同發(fā)展，可有效提升供應穩定性。

目前，應以滇藏作為地熱發(fā)電的突破口，這兩個(gè)地區富集高溫地熱資源，適合現有技術(shù)水平地熱發(fā)電。據現有資料，西藏地熱能發(fā)電潛力在3000兆瓦以上，地熱資源主要用于發(fā)電。羊八井地熱電站是中國最大的地熱電站，也是世界唯一利用第四系淺層熱儲進(jìn)行工業(yè)發(fā)電的電站，電站裝機約27兆瓦，在拉薩電網(wǎng)中的負荷占比曾高達60%，上世紀70年代至今，累計發(fā)電30億千瓦時(shí)。羊易地熱電站是世界海拔最高(4650米)、完全實(shí)現100%回灌的地熱電站，年發(fā)電量可達1.9億千瓦時(shí)。

云南地處歐亞板塊與印度洋板塊的碰撞帶及其影響區內，是中國大陸新近地史時(shí)期構造活動(dòng)最活躍、最強烈的地區之一，地熱異常十分顯著(zhù)，溫泉/泉群數量約占全國已知溫泉數的28%，居全國各省區之冠。平均大地熱流值比中國大陸代表性平均值高出約10%。滇西騰沖、瑞麗等地位于滇藏地熱帶歐亞板塊與印度洋板塊的縫合帶附近，巖漿活動(dòng)極為頻繁，成就高溫地熱田。騰沖地熱田推算熱儲溫度為230℃，具有很大的發(fā)電潛力。目前，騰沖地熱開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)在各種非電利用。一方面是電力供應相對充分，另一方面地方政府傾向于發(fā)揮地熱在旅游中的作用以拉動(dòng)經(jīng)濟。騰沖地熱旅游產(chǎn)品形式多樣，經(jīng)營(yíng)者直接利用噴氣孔、冒氣地面、沸泉、沸噴泉、水熱爆炸和間歇噴泉等高溫地熱景觀(guān)開(kāi)發(fā)當地旅游業(yè)，為地方帶來(lái)了可觀(guān)的收入。從資源分布看，云南東部煤炭資源相對豐富，但水力、地熱資源較為貧乏。西部水力、地熱資源豐富，但缺乏煤炭和天然氣資源，由于沒(méi)有地熱電站，僅靠水力發(fā)電易造成枯水季節缺電，若有地熱電站輔助供電，可以大大緩解和預防地區電力緊張。

2)中長(cháng)期聚焦中低溫地熱及干熱巖發(fā)電。

中長(cháng)期考慮發(fā)展中低溫地熱發(fā)電，前提是中低溫地熱資源發(fā)電技術(shù)攻關(guān)取得成效，并結合地區發(fā)展需要部署?？梢钥紤]先在華北、江蘇、福建、廣東等地區建設若干中低溫地熱發(fā)電示范工程，形成以點(diǎn)帶面發(fā)展模式。如前所述，20世紀七八十年代，中國地熱利用水平曾與國際同步。當前，中國經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展水平已具備了支撐地熱發(fā)電的軟硬件條件，在重點(diǎn)地區重新突破中低溫地熱發(fā)電技術(shù)，完全具有理論上的可能。

2011年，中國地質(zhì)調查局對大陸3～10千米干熱巖資源估算顯示，地熱資源基數約合856萬(wàn)億噸標準煤。其中，深度3.5～7.5千米、溫度150℃～250℃的干熱巖儲量巨大，約合200萬(wàn)億噸標煤。即使僅有2%的儲量得到開(kāi)發(fā)，也將獲得巨大能量?！?a href="http://m.keyinmall.com/t/十三五.html" >十三五”期間，中國地質(zhì)調查局在青海共和盆地恰卜恰地區施工干熱巖探井4口，取得了干熱巖勘探的突破。從遠期看，干熱巖發(fā)電應作為儲備電力工程，可先從青海突破并與青海光伏項目呼應，構建立足青海的西北綠色電力網(wǎng)絡(luò )。

堅持梯級利用路線(xiàn)，發(fā)展“溫泉+”地熱直接利用模式

溫泉旅游、養殖及溫室大棚是應用最便捷、普及程度最高的地熱利用方式，仍將是今后地熱開(kāi)發(fā)利用的主要途徑之一。從高效利用考慮，此類(lèi)地熱需要遵循梯級綜合利用思路，推動(dòng)形成“溫泉+”地熱發(fā)展模式，以溫泉開(kāi)發(fā)帶動(dòng)旅游、農業(yè)及養殖。在溫泉觀(guān)光、休閑度假、康體療養、溫泉養生和溫泉農莊等傳統溫泉旅游產(chǎn)品基礎上，因地制宜發(fā)展新業(yè)態(tài)旅游產(chǎn)品，縮小淡旺季差異，打造全季節溫泉產(chǎn)品，實(shí)現溫泉旅游地的集約可持續發(fā)展。

推動(dòng)地熱產(chǎn)業(yè)可持續發(fā)展的保障措施

聚焦關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，持續加大科技攻關(guān)力度

地熱產(chǎn)業(yè)要發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，與風(fēng)電、太陽(yáng)能、水電以及化石能源形成有效協(xié)同，助力國家能源安全和能源低碳轉型，技術(shù)創(chuàng )新非常重要。目前，地熱開(kāi)發(fā)利用在資源評價(jià)、井筒工藝、地熱開(kāi)發(fā)利用方面均取得重要進(jìn)展，發(fā)展了一批新技術(shù)，產(chǎn)業(yè)鏈運行體系初步形成。但無(wú)論是產(chǎn)業(yè)鏈上游的資源勘探，還是下游的終端利用環(huán)節，還都不同程度存在技術(shù)“短板”。以最具代表性的地熱回灌技術(shù)為例，由于作業(yè)者對回灌機理認識不清，技術(shù)應用不到位，全國地熱井回灌率僅為20%～30%，不回灌的地熱水對環(huán)境帶來(lái)?yè)p害。

近年，一些高校已開(kāi)設相關(guān)專(zhuān)業(yè)，培養地熱開(kāi)發(fā)利用專(zhuān)業(yè)人才，針對地熱開(kāi)發(fā)利用的各類(lèi)研發(fā)機構逐漸成立?？蒲辛㈨椷M(jìn)一步跟進(jìn)，出現了一批重大技術(shù)進(jìn)步獲獎項目。國內外高校和科研機構在深層鉆井和干熱巖研究方面開(kāi)展有效合作，助推中國地熱科技研發(fā)與國際并行發(fā)展。地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展要邁上新臺階，需要政府、企業(yè)、行業(yè)協(xié)會(huì )等共同發(fā)力，全力支持地熱科技創(chuàng )新。

加大地熱開(kāi)發(fā)利用標準的推廣和實(shí)施

目前，國內已經(jīng)初步建立地熱能開(kāi)發(fā)利用標準體系，包括通用基礎、地熱資源勘查與評價(jià)、地熱鉆完井工程、地熱供暖與制冷、地熱發(fā)電和采出水綜合利用及資源保護等門(mén)類(lèi)。2017-2020年，能源行業(yè)共制定地熱能專(zhuān)業(yè)標準57項，其中，基礎通用專(zhuān)業(yè)4項、地熱資源勘查與評價(jià)13項、鉆完井工程18項、地熱發(fā)電4項、地熱供暖與制冷7項、采出水綜合利用及資源保護11項。地熱產(chǎn)業(yè)由小到大，由弱到強需要有標準的護航和指引。這些標準的實(shí)施，可以有效規避地熱資源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中的各類(lèi)不規范現象，使地熱開(kāi)發(fā)利用有標準可依。

繼續加大資源普查和勘探力度

中國地質(zhì)情況復雜，斷裂構造極為發(fā)育，而地熱田大都與斷裂有關(guān)，即使是淺部的第三系地熱開(kāi)采也受到各種斷裂構造的困擾。由于許多地熱田所處的斷陷區埋深較大，地震資料的可靠程度低，許多斷裂主要依據重力、磁力資料確定?？傮w勘探程度較低，資料的可靠程度也會(huì )比較差。其次是資金、技術(shù)力量及裝備缺乏?，F階段，中國地熱利用層次較低，基本是就地消費，地熱勘探在很大程度上受到地域經(jīng)濟水平的制約。目前，除了京津冀、陜西等地的地熱產(chǎn)業(yè)較為發(fā)達，絕大多數地區由于經(jīng)濟相對落后以及資金、技術(shù)力量缺乏，地熱開(kāi)發(fā)緩慢。許多地熱蘊藏豐富的地區至今未能實(shí)現資源開(kāi)發(fā)利用。

過(guò)去數年實(shí)踐證明，只要加大勘探評價(jià)力度，地熱資源利用的潛力就會(huì )被發(fā)掘。2017年，自然資源部正式啟動(dòng)京津冀地熱科技攻堅戰，以雄安新區、北京城市副中心和天津東麗區等為重點(diǎn)，組織實(shí)施地熱資源調查，在深部地熱勘查方面取得突破。其中，明確雄安新區地熱資源可采資源量折合標煤3.8億噸，年可利用地熱資源量折合標煤380萬(wàn)噸；天津東麗湖新儲層每年可開(kāi)采地熱量折合標準煤125萬(wàn)噸。建議繼續加大地熱資源普查和勘查力度，為地熱產(chǎn)業(yè)奠定更加堅實(shí)的資源基礎。

積極爭取必要的政策支持

目前，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電已經(jīng)發(fā)展起來(lái)，已進(jìn)入去補貼化階段。在其成長(cháng)過(guò)程中，金融財稅支持政策非常重要，這對地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要借鑒意義。地熱作為可再生能源后起之秀，具有廣闊的發(fā)展潛力，但僅處于初級利用階段。地熱發(fā)電裝機總量最大的美國，自上世紀70年代以來(lái)，先后制定出臺可再生能源配額、稅費減免、貸款擔保等地熱扶持政策；地熱產(chǎn)業(yè)規模增長(cháng)最快的土耳其，制定了較高的標桿電價(jià)和使用國產(chǎn)設備補貼。

目前，中國實(shí)行地熱發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)參照煤電價(jià)格的政策，發(fā)電項目較難盈利，企業(yè)投資普遍采取謹慎態(tài)度，這是“十三五”地熱發(fā)電目標未能較好完成的重要原因之一。此外，2020年新出臺的資源稅政策給地熱企業(yè)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)較大的現金流壓力。因此，一方面要對地熱產(chǎn)業(yè)進(jìn)行嚴格監管，大力發(fā)展和應用回灌等技術(shù)，確保地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展健康可持續；另一方面，鑒于地熱資源穩定，產(chǎn)業(yè)化程度還不高，有必要予以政策支持。

新的碳排放達峰以及碳中和形勢從深層次改變了經(jīng)濟社會(huì )運行軌跡，對能源產(chǎn)業(yè)的結構調整推動(dòng)作用顯著(zhù)。地熱產(chǎn)業(yè)要在變局中贏(yíng)得發(fā)展機遇，一方面要依靠必要的政策紅利，另一方面要依靠管理和技術(shù)創(chuàng )新。在化石能源供應充分及非化石能源已經(jīng)取得大發(fā)展的形勢下，地熱產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展更多地要依靠行業(yè)自身主動(dòng)作為。