罗佐县：中国地热产业发展空间分析文选

　　“十三五”期间，中国地热产业的能源贡献接近规划目标，但发展不平衡。水热型地热供暖面积增长较快，浅层利用则不及预期；发电指标完成情况受资源地域分布特点与地区电力供应充足影响，与规划目标差距最大。碳排放达峰和碳中和目标形势下的可再生能源大发展时代来临，地热将在供热、发电领域有更多的发展机会，但需要克服政策从严与技术瓶颈双重因素制约。发展地热产业，近中期须遵循热电并举，先热后电，综合利用，效率为先的总体发展思路，因地制宜推进水热型、浅层地热供暖制冷在全国范围的应用，有序推进滇藏地热带发展地热发电；中长期重点发展中低温地热和干热岩发电；常态化地做好“温泉＋”模式地热梯级利用。重视攻关核心关键技术，推广地热开发利用标准，加大地热勘查评价力度，争取必要的政策支持，这些是地热产业发展的重要保障。

　　中国是地热利用大国，直接利用规模长期位居世界第一，但地热发电产业相对滞后，地热产业整体发展水平还有待进一步提升。随着可再生能源发展提速，谋划地热产业的新发展显得非常紧迫和必要。2020年是《地热能开发利用“十三五”规划》（以下简称《规划》）收官之年，分析《规划》的执行情况及成败得失，对今后地热产业改进发展模式、设计发展道路以及提升发展质量具有重要现实意义。

　　作为地热发展的首部系统性政策指导文件，《规划》全面梳理了中国地热产业的资源基础，提出了发展目标、重点工程和实施路径。按照《规划》目标，到2020年，中国地热能消费规模折合7000万吨标煤；新增地热能供暖（制冷）面积11亿平方米，其中浅层地热能供暖（制冷）面积新增7亿平方米，水热型地热供暖面积新增4亿平方米，地热供暖（制冷）面积累计达到16亿平方米；新增地热发电装机容量500兆瓦，2020年总规模达530兆瓦。

　　综合供暖、发电、温泉、养殖以及农业等领域地热装机容量以及供暖制冷面积等数据测算，到2020年，中国地热实际利用量折合4800万吨标煤，完成规划目标的近70%。现有地热能利用结构中，浅层地热利用位居首位，占比52%；其次是水热型地热供暖，占比27%，继续保持增长；再次是温泉利用，占比18%，其余利用方式占比3%（见图1）。

　　1）水热型地热供暖目标完成情况超出预期，浅层供暖制冷实施不及预期。供暖（制冷）方面，估计2020年全国可实现新增地热能供暖（制冷）面积8.98亿平方米，其中水热型地热供暖新增面积4.8亿平方米，浅层地热能供暖（制冷）新增面积4.18亿平方米，分别完成规划目标的120%和60%。地热供暖（制冷）面积累计达到13.92亿平方米，完成总体规划目标的87%。

　　水热型地热供暖项目大发展，主要受益于2014年国家能源局在河北雄县召开的全国地热能开发利用现场会，以及《地热能开发利用“十三五”规划》《北方地区冬季清洁取暖规划（2017－2021年）》《打赢蓝天保卫战三年行动计划》等文件及系列配套政策。治理大气污染、淘汰燃煤供暖锅炉等举措，极大推动了中国北方地区水热型地热供暖面积的快速增长，使得规划目标提前超额完成。

　　浅层供暖制冷实施情况不及预期，主要原因是该领域前期发展较快，行业门槛低，资质不佳企业进入，导致部分工程质量问题突出。不规范的浅层地热开发利用浪费了资源，导致社会各界对地热能开发利用产生误解，一些地方政府限制浅层地热能项目的开发利用，很大程度上影响了《规划》目标的如期完成。

　　2）地热发电距规划目标差距较大。估计到2020年底，地热发电装机容量累计约为49兆瓦，仅为《规划》目标的9.2%。发电装机容量大幅落后于目标，主要有两方面的原因。

　　一是低温地热发电技术瓶颈及高温资源的集中分布，限制了地热发电的地理空间拓展。上世纪七八十年代，中国曾在中低温地热发电方面取得重要进展，70℃的热水即可用来发电。但由于当时思想不够重视，资金投入不足，人才队伍未能建立起来，中低温地热发电技术出现停滞。按照目前技术水平，地热发电需要150℃以上的高温水热资源，此类资源主要集中在滇藏地区，其他地区的地热分布多以中低温为主。目前，全国地热发电运行项目仅有羊八井和羊易项目。

　　二是滇藏地区电力供应相对充足，地方投资地热发电的积极性不高。是当前全国最适合发展地热发电的地区，高温资源主要集中在这里，但在“十三五”期间地热电力装机仅增加22兆瓦。由于该地区水力、太阳能等稳居电力供应主力地位，一定程度上压缩了地热发电需求（见图2）。云南的情况与类似，根据云南省电力发展相关规划，该地区2020年发电装机容量达1亿千瓦，2025年达1.1亿千瓦，以水电为主的清洁能源装机占比超过80%。由于电力供应充分，地方政府对地热发电缺乏积极性。

　　中国《能源生产与消费战略（2016－2030）》提出，到2030年，中国非化石能源占一次能源消费比例达20%，2020年这一比例已经达到15.8%。由于可再生能源发展超出预期，国家调整了以可再生能源为主体的非化石能源发展目标，提出2030年非化石能源占一次能源比例达到25%，较之前提高了5个百分点。非化石能源的应用以热和电为主，地热开发利用的产品就是热和电。因此，在新的碳排放达峰以及碳中和目标驱动下，可再生能源发展潜力将被进一步发掘。地热资源丰富，理论上可在热和电供应领域大显身手。

　　据原国土资源部中国地质调查局2015年调查评价结果，全国水热型地热资源量折合1.25万亿吨标准煤，年可开采资源量折合19亿吨标准煤；埋深在3000～10000米的干热岩资源量折合856万亿吨标准煤；全国336个地级以上城市的浅层地热能，年可开采资源量折合7亿吨标准煤。目前，地热在一次能源消费中占比较低，但资源量丝毫不逊色风电和太阳能，可以发挥后发优势，以较高的加速度扩大发展规模。

　　地热资源利用的最大优势是稳定性，不受季节变化和天气影响。在风力资源、太阳能资源、地热资源同时具备的地方，通过发展“地热＋”模式的可再生能源协调应用系统，可以弥补风力发电、太阳能发电、水力发电供应间歇性的不足。

　　近10年，中国风电、太阳能发电装机保持快速增长态势。2019年，非化石能源发电装机占总装机容量的41%，风电和太阳能发电装机容量之和达40万兆瓦以上，地热仅49兆瓦（见图3）。在太阳能、风电等已获先发优势的条件下，发挥地热发电的后发优势，是增强风电、太阳能发电供应稳定性的有利选择。

　　中国地热利用方式之所以长期粗放，与缺乏高水平地热利用技术高度相关。中国直接利用的水热型地热回灌率较低，一个主要原因是不掌握砂岩回灌核心技术，造成环境污染及其他衍生问题；浅层地热利用过程中的热平衡问题同样突出，主要在于地源热泵系统优化运行技术实用程度及便捷化程度不高，影响其大面积推广。总体看来，无论是上游的地热勘探开发还是终端利用，整个地热产业链的核心技术均不同程度地存在“短板”，制约了地热产业开发步伐。

　　由于可替代能源多元化发展的格局已经形成，各地能源供应相对充分，地方政府对地热开发利用需求不强烈，缺少通过减税降费扶持地热产业的愿望。不仅如此，面对地热发展中出现的问题，地方政府倾向于采取更加严苛的管理。2020年，河北、山东等地政府关停部分地热井，主要替代方案是“煤改气”，当时，国内市场对冬季供暖期的气价普遍持低位运行判断。此外，2020年9月1日新版资源税实施，对地热企业经营测算发现，即便按1元/立方米标准征收资源税，多数地热开发利用企业也难以负担。

　　发展地热产业的方向须肯定，总体开发利用思路应是热电并举，先热后电，综合利用，效率为先。从资源利用的次序看，近中期优先发展供热，用于住宅供暖、温泉旅游、养殖、工业领域；中长期随着地热发电技术的成熟，可适时发展地热发电产业。资源利用方式追求高效，在热电利用基础上，努力形成“地热＋”多种新能源协同发展模式；以地热资源梯级利用为导向，通过工艺改造和创新，改变地热发电、地热供暖的传统设计方法，实现高低温逐级利用，最大限度地提高地热资源开发利用的经济价值。

　　1）水热型地热供热遵循资源导向、因地制宜稳步推进全国范围供暖及资源梯级综合利用。中国水热型地热资源主要分布在松辽盆地、渤海湾盆地、河淮盆地、江汉盆地、汾－渭河盆地、环鄂尔多斯盆地及银川平原等地区。目前，国内中国石化、中国石油等油企以及大量民企，已深度参与这些资源的开发。中国石化以地热开发利用“雄县模式”为蓝本，提出创建20个地热供暖无烟城的设想基本已经实现；新形势下又提出升级“雄县模式”，打造以“地热＋”为核心的地热开发利用“雄安模式”，由中小县城向农村和大中城市进军。预计，国内水热型地热开发利用将沿着这条道路发展下去。

　　2）浅层地热供暖制冷系统推进，重视在夏热冬冷地区推广。浅层地热能不仅包括土壤中的地热能，而且地表水、城市污水也是地热能的重要资源。可以按照“宜土则土，宜水则水”的思路，因地制宜地在全国推广地源热泵项目，带动浅层地热开发利用。地源热泵项目的最大优势，是项目能效比高于普通空调和空气源热泵，而且后期运行费用较低。只要热泵技术便捷化程度得以显著提升，即便在寒冷地区也大有可为，辽宁就是目前地源热泵装机容量占比较大的省份，供暖制冷面积达到7000万平方米。

　　今后一个时期，南方冬季供暖将成为国家区域经济发展的重要支点，也是提升人民生活质量的重要标志。中国所有省会级以上城市，每年地源热泵系统（包括地埋管和地下水热泵）夏季（按5个月计算）换热量约为3万亿千瓦时，折合标准煤约3.83亿吨，可制冷面积为101亿平方米；每年地源热泵系统冬季（按4个月计算）换热量为1.5万亿千瓦时，折合标准煤约1.83亿吨，可供暖面积为119亿平方米。夏热冬冷地区具有丰富的浅层可开采资源量，推广使用地源热泵技术具有得天独厚的条件，目前地源热泵项目几乎在全国各地都有推广（见图4）。夏热冬冷地区浅层地热供暖制冷与城市建设、新农村建设保持匹配，对于长江中下游地区经济社会发展有重要意义。此外，夏热冬冷地区地表水年可利用量达8000亿立方米，城市污水处理能力每天可达1亿立方米，这两者的可利用量，夏热冬冷地区占1/3以上，也是重要的地热冷热源。

　　据世界能源协会（WEA）发布的《联合国世界能源评价报告》，地热发电的世界平均利用效率可达72%，地热资源的直接利用效率为27%。地热发电在所有可再生能源发电中年利用小时数最高，全年90%以上的时间都可用于发电。相比风电、太阳能等其他可再生能源，地热发电具有很高的利用效率。

　　1）近中期聚焦高温地热发电。本世纪以来，中国频发极端天气，雨雪冰冻现象造成局部地区电力供应紧张，极寒天气对电力供应提出了新要求，确保区域电力供应稳定，成为电力产业今后重要发展目标之一。再考虑碳排放达峰、碳中和目标下非化石能源所占比例持续提升的现实要求，电力供应稳定的重要性进一步凸显。目前，各地区电力供应已经实现多元化，兼顾发展绿色电力与电力供应稳定双重目标，发展地热发电具有现实意义。在地热、风力、水力以及太阳能资源同时具备的地区，各种发电方式协同发展，可有效提升供应稳定性。

　　目前，应以滇藏作为地热发电的突破口，这两个地区富集高温地热资源，适合现有技术水平地热发电。据现有资料，地热能发电潜力在3000兆瓦以上，地热资源主要用于发电。羊八井地热电站是中国最大的地热电站，也是世界唯一利用第四系浅层热储进行工业发电的电站，电站装机约27兆瓦，在拉萨电网中的负荷占比曾高达60%，上世纪70年代至今，累计发电30亿千瓦时。羊易地热电站是世界海拔最高（4650米）、完全实现100%回灌的地热电站，年发电量可达1.9亿千瓦时。

　　云南地处欧亚板块与印度洋板块的碰撞带及其影响区内，是中国新近地史时期构造活动最活跃、最强烈的地区之一，地热异常十分显著，温泉/泉群数量约占全国已知温泉数的28%，居全国各省区之冠。平均大地热流值比中国代表性平均值高出约10%。滇西腾冲、瑞丽等地位于滇藏地热带欧亚板块与印度洋板块的缝合带附近，岩浆活动极为频繁，成就高温地热田。腾冲地热田推算热储温度为230℃，具有很大的发电潜力。目前，腾冲地热开发的重点在各种非电利用。一方面是电力供应相对充分，另一方面地方政府倾向于发挥地热在旅游中的作用以拉动经济。腾冲地热旅游产品形式多样，经营者直接利用喷气孔、冒气地面、沸泉、沸喷泉、水热爆炸和间歇喷泉等高温地热景观开发当地旅游业，为地方带来了可观的收入。从资源分布看，云南东部煤炭资源相对丰富，但水力、地热资源较为贫乏。西部水力、地热资源丰富，但缺乏煤炭和天然气资源，由于没有地热电站，仅靠水力发电易造成枯水季节缺电，若有地热电站辅助供电，可以大大缓解和预防地区电力紧张。

　　2）中长期聚焦中低温地热及干热岩发电。中长期考虑发展中低温地热发电，前提是中低温地热资源发电技术攻关取得成效，并结合地区发展需要部署。可以考虑先在华北、江苏、福建、广东等地区建设若干中低温地热发电示范工程，形成以点带面发展模式。如前所述，20世纪七八十年代，中国地热利用水平曾与国际同步。当前，中国经济社会发展水平已具备了支撑地热发电的软硬件条件，在重点地区重新突破中低温地热发电技术，完全具有理论上的可能。

　　2011年，中国地质调查局对3～10千米干热岩资源估算显示，地热资源基数约合856万亿吨标准煤。其中，深度3.5～7.5千米、温度150℃～250℃的干热岩储量巨大，约合200万亿吨标煤。即使仅有2%的储量得到开发，也将获得巨大能量。“十三五”期间，中国地质调查局在青海共和盆地恰卜恰地区施工干热岩探井4口，取得了干热岩勘探的突破。从远期看，干热岩发电应作为储备电力工程，可先从青海突破并与青海光伏项目呼应，构建立足青海的西北绿色电力网络。

　　温泉旅游、养殖及温室大棚是应用最便捷、普及程度最高的地热利用方式，仍将是今后地热开发利用的主要途径之一。从高效利用考虑，此类地热需要遵循梯级综合利用思路，推动形成“温泉＋”地热发展模式，以温泉开发带动旅游、农业及养殖。在温泉观光、休闲度假、康体疗养、温泉养生和温泉农庄等传统温泉旅游产品基础上，因地制宜发展新业态旅游产品，缩小淡旺季差异，打造全季节温泉产品，实现温泉旅游地的集约可持续发展。