长期被冷落的地热能马上要热起来了

　　在双碳背景下，风、光、氢、生物质等新能源受到追捧。有一个长期被忽视的新能源——地热，也将迎来高速发展期。地热发电在可再生能源中最大的优势是利用系数高达到72%，而水能、风能和太阳能这一数字分别是42%、21%和14%。

　　近日，2023年世界地热大会确定将于明年4月17日至23日在北京国家会议中心召开。这是中国首次获得世界地热大会主办权。该大会由国家地热能中心依托中国石化代表中国申办。

　　双碳背景下，多年受冷的地热能渐渐走出“冷宫”，受到重视。自国家能源局去年出台支持地热能开发的政策后，今年又有多地政府出台政策明确表示支持地热能的开发利用。

　　日常生活中，我们对地热能的印象不多：或者是地理课本上的羊八井地热发电站、旅游景区的温泉，或者是地热能助力的养殖业、种植业，亦或者是高端楼盘中宣传的地源热泵。赶碳号今天和大家一起聊一聊长期被忽略的地热能。

　　地热能存在形式为蒸汽、热水、地压、干热岩和熔岩，目前最主要的利用形式包括蒸汽和热水。美国黄石公园、我国羊八井等地壮观的地热喷涌奇观、温泉都是地能的自然表达。

　　不同温度的地热能具有对应的开发利用方式，地热直接利用、地热发电是两种最主要形式。我们中国直接开发利用地热能总量全球领先，但是要论地热发电规模，中国则显得落后。

　　未来地热能怎么开发，前景有多大？发达国家的成功经验、开发成果，可以为我们提供借鉴。（由于地热能长期受到冷落，研究机构较少，因此部分内容未能引用最新数据）

　　俄乌冲突，俄罗斯对欧洲能源断供，最不担心过冬取暖问题的估计是冰岛。在冰岛，居民取暖主要依靠地热，而非天然气。冰岛国家能源局的数据显示，采暖约占冰岛地热直接利用的77%，冰岛有约90%的家庭在使用地热能供暖。根据规划，未来将实现100%地热供暖。

　　冰岛处于亚欧板块和美洲板块的边界地带，两大板块的交界线由西南而起直接贯穿到东北部分。这个独特的地理位置决定了冰岛的地表相较于地方更接近地球内部的炽热岩浆，地热资源丰富。

　　促使冰岛政府大力发展地热能的是另外一场能源危机。1973年和1979年的石油危机后，冰岛改变能源政策，大力发展国内能源，尤其是地热和水力发电。

　　除了供暖外，冰岛也积极推动地热能发电。有数据显示，2015年，冰岛的总用电量为18798GWh，其中约27%来自地热能发电，73%来自水力发电，即可再生能源提供了近100%的电力生产。冰岛是世界上人均最大的电力生产国，人均每年电力产量约5.5万kWh。相比之下，欧盟平均水平不到6000kWh。

　　资料显示，2016年冰岛约85%的一次能源使用来自本地可再生能源。其中，地热能约占一次能源的65%，水电占20%，地热利用率为全球最高。

　　地热的开发还给冰岛带来了意想不到的效果。由于丰富的地热和水力资源，冰岛的发电成本相对低，较低的电价带动了铝冶炼等能源密集型产业的扩张，也吸引了国外公司将数据中心落户冰岛，推动了当地经济的发展。此外，地热资源还用于温泉和游泳池，温室种植、渔业养殖、街道融雪等。

　　可以说冰岛把地热能运用到了极致，甚至最后还改变了冰岛的国民经济和生产结构。在20世纪的发展进程中，冰岛从欧洲最贫穷的国家之一转变为高生活水平的国家。

　　2019 年底，全球地热发电累计装机容量 top5 的国家分别为美国、印度尼西亚、菲律宾、土耳其、新西兰，累计装机量分别为 2555MW、 2131MW、1928MW、1515MW、965MW，合计占全球总量的 65.78%。

　　地热发电装机容量最多的美国，在今年7月28日（美国能源部（DOE））宣布，计划投资1.65亿美元推动地热能发电项目，利用和行业的专业知识解决地热能领域的开发障碍，使美国摆脱化石燃料的束缚。美国能源部将首先提供1000万美元组建一个研究地热部门问题的专家联盟，然后在未来四年提供1.55亿美元用于该项目的研究，该项目被称为“石油和天然气示范工程下的地热能源”（GEODE）倡议。

　　地热能目前在美国能源结构中所占比例不到1％。能源部指出，如果地热能得到充分利用，到2050年，其发电量将占美国总发电量的8.5％。

　　这次美国支持地热的资金力度似乎不大。但是从时间轴上看，美国对地热能产业的扶持历史较长、促进措施多、资金扶持力度大。近四十年，美国先后颁布了《1967 年加州地热法案》、《1970 年联邦地热蒸汽法案》、《1975 年能源安全法案》、《1979 年公用事业管制政策法案》等，2011年、2014年等也宣布对地热能的鼓励政策。在政策鼓励、资金扶持条件下，美国的地热开发得到较快的发展。

　　不过，近几年美国与菲律宾地热能发电市场占比有所下滑，土耳其与印尼发展势头“凶猛”。主要原因是地热能越来越受到全球的重视，印尼、土耳其等地地热资源同样丰富，并且他们加大了在地热领域的投资支持力度。

　　我国地热资源丰富，中国地热资源约占全球地热资源总量的 1/6。我国浅层地热能供暖/制冷面积超过 3.92 亿平方米，可以实现年替代能源 1160 万 tce，年减排二氧化碳 3000 万吨，2019 年我国地热供暖面积总计高达 9.14 亿平方米。我国浅层地热可开采资源量折合 7 亿 tce，中深层地热资源可开采资源量达 19 亿 tce（是煤炭产量的一半），干热岩资源储量达 856 万亿 tce。

　　在开发利用地热方面，我国除了赫赫有名的羊八井热电站，还有北京副中心、大兴国际机场、雄安新区等典型地源热泵工程。

　　从我国地热资源开发利用领域占比来看，地热供暖领域与温泉领域占比分别为 32.7%与 32.3%，农业、养殖业、工业利用领域分别占比 17.9%、2.6%与 0.4%，其他领域占比 13.6%，而地热发电占比 0.5%。目前我国地热资源利用以直接利用为主，地热发电规模较小。

　　就发电而言，中国地热发电技术起步早。在20世纪70～80年代，我国地热利用跟国际水平是同步的，技术上不分上下。但是从上世纪80年代后期开始，我国地热发电“走走停停”。到2020 年，我国地热发电装机容量为 34.9MW，排全球第 19 位。我国的地热发电行业发展还明显落后于其他领先国家。

　　作为一种清洁能源，地热能长期受到冷落。赶碳号总结出来两条：第一，全国整体对地热能的重视程度不够，开发地热的政策、制度、流程等不完善。第二，不合理地开发利用地热，特别是热井开采不回灌，导致了一系列的环境污染和地面沉降等环境问题。

　　今年6月份，国家发改委等九部门印发《“十四五”可再生能源发展规划》。规划提出，积极推进地热能规模化开发。赶碳号总结：第一，中深层地热能供暖制冷，要积极推进。特别是北方地区开发地热时要关注环境问题，因地制宜选择“取热不耗水、完全同层回灌”或“密封式、井下换热”技术，最大程度减少对地下土壤、岩层和水体的干扰。第二，浅层地热能开发要全面推进。全国的供暖问题都可以考虑地热。第三，地热发电要有序推动。这也就是说，将来地热供热、发电两手都要抓。

　　地热能是一种存在于地球内部岩土体、流体和岩浆体中，并且可以被人类开发利用的热能，是一种优质的可再生能源。根据美国地热能协会官方数据，地热能占可再生能源的比例为 6.2%。

　　不同温度的地热能具有对应的开发利用方式，地热直接利用和地热发电是主要形式。我国主要用于地热发电、地热采暖、地热水疗、构筑地热房以及种植和养殖业等。目前世界地热的直接利用远远超过直接发电。

　　地源热泵是地热直接利用的最主要形式。地源热泵是一种在陆地浅层能源通过输入少量的高品位能源（如电能等）实现由低品位热能向高品位热能转移的装置。通俗的说，就是可以取暖，也可以制冷。

　　2020 年全球地源热泵、空间供暖、沐浴和游泳用途的地热装机容量分别为 77547MW、12768MW 和 12252MW，地源热泵占比高达 58.8%，。

　　根据国家能源局印发的《关于促进地热能开发利用的若干意见》，到2025 年，地热能供暖（制冷）面积比2020年增加50%；全国地热能发电装机容量比2020年翻一番；到2035年，地热能供暖（制冷）面积及地热能发电装机容量力争比2025年翻一番。（注：中国 2020 年地热发电装机容量为 34.9MW。）