中國地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間分析

“十三五”期間，中國地熱產(chǎn)業(yè)的能源貢獻接近規劃目標，但發(fā)展不平衡。水熱型地熱供暖面積增長(cháng)較快，淺層利用則不及預期;發(fā)電指標完成情況受資源地域分布特點(diǎn)與地區電力供應充足影響，與規劃目標差距最大。碳排放達峰和碳中和目標形勢下的可再生能源大發(fā)展時(shí)代來(lái)臨，地熱將在供熱、發(fā)電領(lǐng)域有更多的發(fā)展機會(huì )，但需要克服政策從嚴與技術(shù)瓶頸雙重因素制約。發(fā)展地熱產(chǎn)業(yè)，近中期須遵循熱電并舉，先熱后電，綜合利用，效率為先的總體發(fā)展思路，因地制宜推進(jìn)水熱型、淺層地熱供暖制冷在全國范圍的應用，有序推進(jìn)滇藏地熱帶發(fā)展地熱發(fā)電;中長(cháng)期重點(diǎn)發(fā)展中低溫地熱和干熱巖發(fā)電;常態(tài)化地做好“溫泉+”模式地熱梯級利用。重視攻關(guān)核心關(guān)鍵技術(shù)，推廣地熱開(kāi)發(fā)利用標準，加大地熱勘查評價(jià)力度，爭取必要的政策支持，這些是地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保障。

中國是地熱利用大國，直接利用規模長(cháng)期位居世界第一，但地熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)相對滯后，地熱產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展水平還有待進(jìn)一步提升。隨著(zhù)可再生能源發(fā)展提速，謀劃地熱產(chǎn)業(yè)的新發(fā)展顯得非常緊迫和必要。2020年是《地熱能開(kāi)發(fā)利用“十三五”規劃》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規劃》)收官之年，分析《規劃》的執行情況及成敗得失，對今后地熱產(chǎn)業(yè)改進(jìn)發(fā)展模式、設計發(fā)展道路以及提升發(fā)展質(zhì)量具有重要現實(shí)意義。

1 《規劃》目標及完成情況

1.1 《規劃》提出的主要發(fā)展目標

作為地熱發(fā)展的首部系統性政策指導文件，《規劃》全面梳理了中國地熱產(chǎn)業(yè)的資源基礎，提出了發(fā)展目標、重點(diǎn)工程和實(shí)施路徑。按照《規劃》目標，到2020年，中國地熱能消費規模折合7000萬(wàn)噸標煤;新增地熱能供暖(制冷)面積11億平方米，其中淺層地熱能供暖(制冷)面積新增7億平方米，水熱型地熱供暖面積新增4億平方米，地熱供暖(制冷)面積累計達到16億平方米;新增地熱發(fā)電裝機容量500兆瓦，2020年總規模達530兆瓦。

1.2 指標整體完成存在差距，但凸顯地熱發(fā)展潛力

1.2.1 能源供應貢獻接近規劃目標

綜合供暖、發(fā)電、溫泉、養殖以及農業(yè)等領(lǐng)域地熱裝機容量以及供暖制冷面積等數據測算，到2020年，中國地熱實(shí)際利用量折合4800萬(wàn)噸標煤，完成規劃目標的近70%?，F有地熱能利用結構中，淺層地熱利用位居首位，占比52%;其次是水熱型地熱供暖，占比27%，繼續保持增長(cháng);再次是溫泉利用，占比18%，其余利用方式占比3%(見(jiàn)圖1)。

1.2.2 各領(lǐng)域利用目標實(shí)現情況參差不齊

1)水熱型地熱供暖目標完成情況超出預期，淺層供暖制冷實(shí)施不及預期。供暖(制冷)方面，估計2020年全國可實(shí)現新增地熱能供暖(制冷)面積8.98億平方米，其中水熱型地熱供暖新增面積4.8億平方米，淺層地熱能供暖(制冷)新增面積4.18億平方米，分別完成規劃目標的120%和60%。地熱供暖(制冷)面積累計達到13.92億平方米，完成總體規劃目標的87%。

水熱型地熱供暖項目大發(fā)展，主要受益于2014年國家能源局在河北雄縣召開(kāi)的全國地熱能開(kāi)發(fā)利用現場(chǎng)會(huì )，以及《地熱能開(kāi)發(fā)利用“十三五”規劃》《北方地區冬季清潔取暖規劃(2017-2021年)》《打贏(yíng)藍天保衛戰三年行動(dòng)計劃》等文件及系列配套政策。治理大氣污染、淘汰燃煤供暖鍋爐等舉措，極大推動(dòng)了中國北方地區水熱型地熱供暖面積的快速增長(cháng)，使得規劃目標提前超額完成。

淺層供暖制冷實(shí)施情況不及預期，主要原因是該領(lǐng)域前期發(fā)展較快，行業(yè)門(mén)檻低，資質(zhì)不佳企業(yè)進(jìn)入，導致部分工程質(zhì)量問(wèn)題突出。不規范的淺層地熱開(kāi)發(fā)利用浪費了資源，導致社會(huì )各界對地熱能開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)生誤解，一些地方政府限制淺層地熱能項目的開(kāi)發(fā)利用，很大程度上影響了《規劃》目標的如期完成。

2)地熱發(fā)電距規劃目標差距較大。估計到2020年底，地熱發(fā)電裝機容量累計約為49兆瓦，僅為《規劃》目標的9.2%。發(fā)電裝機容量大幅落后于目標，主要有兩方面的原因。

一是低溫地熱發(fā)電技術(shù)瓶頸及高溫資源的集中分布，限制了地熱發(fā)電的地理空間拓展。上世紀七八十年代，中國曾在中低溫地熱發(fā)電方面取得重要進(jìn)展，70℃的熱水即可用來(lái)發(fā)電。但由于當時(shí)思想不夠重視，資金投入不足，人才隊伍未能建立起來(lái)，中低溫地熱發(fā)電技術(shù)出現停滯。按照目前技術(shù)水平，地熱發(fā)電需要150℃以上的高溫水熱資源，此類(lèi)資源主要集中在滇藏地區，其他地區的地熱分布多以中低溫為主。目前，全國地熱發(fā)電運行項目?jì)H有西藏羊八井和羊易項目。

二是滇藏地區電力供應相對充足，地方投資地熱發(fā)電的積極性不高。西藏是當前全國最適合發(fā)展地熱發(fā)電的地區，高溫資源主要集中在這里，但西藏在“十三五”期間地熱電力裝機僅增加22兆瓦。由于該地區水力、太陽(yáng)能等穩居電力供應主力地位，一定程度上壓縮了地熱發(fā)電需求(見(jiàn)圖2)。云南的情況與西藏類(lèi)似，根據云南省電力發(fā)展相關(guān)規劃，該地區2020年發(fā)電裝機容量達1億千瓦，2025年達1.1億千瓦，以水電為主的清潔能源裝機占比超過(guò)80%。由于電力供應充分，地方政府對地熱發(fā)電缺乏積極性。

2 新形勢下地熱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機遇和挑戰

2.1 地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇

2.1.1 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

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。

2.1.2 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(見(jiàn)圖3)。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。

2.2 發(fā)展地熱產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰

2.2.1 系列關(guān)鍵技術(shù)有待進(jìn)一步突破

中國地熱利用方式之所以長(cháng)期粗放，與缺乏高水平地熱利用技術(shù)高度相關(guān)。中國直接利用的水熱型地熱回灌率較低，一個(gè)主要原因是不掌握砂巖回灌核心技術(shù)，造成環(huán)境污染及其他衍生問(wèn)題;淺層地熱利用過(guò)程中的熱平衡問(wèn)題同樣突出，主要在于地源熱泵系統優(yōu)化運行技術(shù)實(shí)用程度及便捷化程度不高，影響其大面積推廣?？傮w看來(lái)，無(wú)論是上游的地熱勘探開(kāi)發(fā)還是終端利用，整個(gè)地熱產(chǎn)業(yè)鏈的核心技術(shù)均不同程度地存在“短板”，制約了地熱產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)步伐。

2.2.2 針對地熱開(kāi)發(fā)的政策與稅收有從嚴傾向

由于可替代能源多元化發(fā)展的格局已經(jīng)形成，各地能源供應相對充分，地方政府對地熱開(kāi)發(fā)利用需求不強烈，缺少通過(guò)減稅降費扶持地熱產(chǎn)業(yè)的愿望。不僅如此，面對地熱發(fā)展中出現的問(wèn)題，地方政府傾向于采取更加嚴苛的管理。2020年，河北、山東等地政府關(guān)停部分地熱井，主要替代方案是“煤改氣”，當時(shí)，國內市場(chǎng)對冬季供暖期的氣價(jià)普遍持低位運行判斷。此外，2020年9月1日新版資源稅實(shí)施，對地熱企業(yè)經(jīng)營(yíng)測算發(fā)現，即便按1元/立方米標準征收資源稅，多數地熱開(kāi)發(fā)利用企業(yè)也難以負擔。

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

3.1 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。

3.2 地熱產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施路徑

3.2.1 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。目前，國內中國石化、中國石油等油企以及大量民企，已深度參與這些資源的開(kāi)發(fā)。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?ldquo;宜土則土，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。

3.2.2 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率。

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。“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 )。

3.2.3 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。

原文信息

題目：中國地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間分析

作者：羅佐縣，劉芮，宮昊，趙豐年

作者單位：1.中國石化集團經(jīng)濟技術(shù)研究院;2.中石化新星(北京)新能源研究院有限公司

刊登期號：《國際石油經(jīng)濟》2021年第4期