“十三五”期間，中國地熱產(chǎn)業(yè)的能源貢獻接近規(guī)劃目標，但發(fā)展不平衡。水熱型地熱供暖面積增長較快，淺層利用則不及預(yù)期；發(fā)電指標完成情況受資源地域分布特點與地區(qū)電力供應(yīng)充足影響，與規(guī)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)展時代來臨，地熱將在供熱、發(fā)電領(lǐng)域有更多的發(fā)展機會，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，因地制宜推進水熱型、淺層地熱供暖制冷在全國范圍的應(yīng)用，有序推進滇藏地熱帶發(fā)展地熱發(fā)電；中長期重點發(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)，推廣地熱開發(fā)利用標準，加大地熱勘查評價力度，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(guī)模長期位居世界第一，但地熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)相對滯后，地熱產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展水平還有待進一步提升。隨著可再生能源發(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《地熱能開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》）收官之年，分析《規(guī)劃》的執(zhí)行情況及成敗得失，對今后地熱產(chǎn)業(yè)改進發(fā)展模式、設(shè)計發(fā)展道路以及提升發(fā)展質(zhì)量具有重要現(xiàn)實意義。
1 《規(guī)劃》目標及完成情況
1.1 《規(guī)劃》提出的主要發(fā)展目標
作為地熱發(fā)展的首部系統(tǒng)性政策指導(dǎo)文件，《規(guī)劃》全面梳理了中國地熱產(chǎn)業(yè)的資源基礎(chǔ)，提出了發(fā)展目標、重點工程和實施路徑。按照《規(guī)劃》目標，到2020年，中國地熱能消費規(guī)模折合7000萬噸標煤；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(guī)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?jié)摿?
1.2.1 能源供應(yīng)貢獻接近規(guī)劃目標
綜合供暖、發(fā)電、溫泉、養(yǎng)殖以及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域地熱裝機容量以及供暖制冷面積等數(shù)據(jù)測算，到2020年，中國地熱實際利用量折合4800萬噸標煤，完成規(guī)劃目標的近70%?，F(xiàn)有地熱能利用結(jié)構(gòu)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(xù)保持增長；再次是溫泉利用，占比18%，其余利用方式占比3%（見圖1）。
1.2.2 各領(lǐng)域利用目標實現(xiàn)情況參差不齊
1）水熱型地熱供暖目標完成情況超出預(yù)期，淺層供暖制冷實施不及預(yù)期。供暖（制冷）方面，估計2020年全國可實現(xiàn)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(guī)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(guī)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的全國地熱能開發(fā)利用現(xiàn)場會，以及《地熱能開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃（2017－2021年）》《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》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，極大推動了中國北方地區(qū)水熱型地熱供暖面積的快速增長，使得規(guī)劃目標提前超額完成。
淺層供暖制冷實施情況不及預(yù)期，主要原因是該領(lǐng)域前期發(fā)展較快，行業(yè)門檻低，資質(zhì)不佳企業(yè)進入，導(dǎo)致部分工程質(zhì)量問題突出。不規(guī)范的淺層地熱開發(fā)利用浪費了資源，導(dǎo)致社會各界對地熱能開發(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發(fā)利用，很大程度上影響了《規(guī)劃》目標的如期完成。
2）地熱發(fā)電距規(guī)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(guī)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)電方面取得重要進展，70℃的熱水即可用來發(fā)電。但由于當時思想不夠重視，資金投入不足，人才隊伍未能建立起來，中低溫地熱發(fā)電技術(shù)出現(xiàn)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，此類資源主要集中在滇藏地區(qū)，其他地區(qū)的地熱分布多以中低溫為主。目前，全國地熱發(fā)電運行項目僅有西藏羊八井和羊易項目。
二是滇藏地區(qū)電力供應(yīng)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(qū)，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(qū)水力、太陽能等穩(wěn)居電力供應(yīng)主力地位，一定程度上壓縮了地熱發(fā)電需求（見圖2）。云南的情況與西藏類似，根據(jù)云南省電力發(fā)展相關(guān)規(guī)劃，該地區(qū)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80%。由于電力供應(yīng)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(zhàn)
2.1 地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇
2.1.1 宏觀層面，碳排放達峰和碳中和目標驅(qū)動，地熱發(fā)展通道被拓寬
中國《能源生產(chǎn)與消費革命戰(zhàn)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(yù)期，國家調(diào)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個百分點。非化石能源的應(yīng)用以熱和電為主，地熱開發(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(qū)動下，可再生能源發(fā)展?jié)摿⒈贿M一步發(fā)掘。地熱資源豐富，理論上可在熱和電供應(yīng)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(yīng)體系穩(wěn)定
據(jù)原國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局2015年調(diào)查評價結(jié)果，全國水熱型地熱資源量折合1.25萬億噸標準煤，年可開采資源量折合19億噸標準煤；埋深在3000～10000米的干熱巖資源量折合856萬億噸標準煤；全國336個地級以上城市的淺層地熱能，年可開采資源量折合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電和太陽能，可以發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，以較高的加速度擴大發(fā)展規(guī)模。
地熱資源利用的最大優(yōu)勢是穩(wěn)定性，不受季節(jié)變化和天氣影響。在風力資源、太陽能資源、地熱資源同時具備的地方，通過發(fā)展“地熱＋”模式的可再生能源協(xié)調(diào)應(yīng)用系統(tǒng)，可以彌補風力發(fā)電、太陽能發(fā)電、水力發(fā)電供應(yīng)間歇性的不足。
近10年，中國風電、太陽能發(fā)電裝機保持快速增長態(tài)勢。2019年，非化石能源發(fā)電裝機占總裝機容量的41%，風電和太陽能發(fā)電裝機容量之和達40萬兆瓦以上，地熱僅49兆瓦（見圖3）。在太陽能、風電等已獲先發(fā)優(yōu)勢的條件下，發(fā)揮地熱發(fā)電的后發(fā)優(yōu)勢，是增強風電、太陽能發(fā)電供應(yīng)穩(wěn)定性的有利選擇。
2.2 發(fā)展地熱產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
2.2.1 系列關(guān)鍵技術(shù)有待進一步突破
中國地熱利用方式之所以長期粗放，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題；淺層地熱利用過程中的熱平衡問題同樣突出，主要在于地源熱泵系統(tǒng)優(yōu)化運行技術(shù)實用程度及便捷化程度不高，影響其大面積推廣?？傮w看來，無論是上游的地熱勘探開發(fā)還是終端利用，整個地熱產(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)開發(fā)步伐。
2.2.2 針對地熱開發(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(yīng)相對充分，地方政府對地熱開發(fā)利用需求不強烈，缺少通過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(xiàn)的問題，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，國內(nèi)市場對冬季供暖期的氣價普遍持低位運行判斷。此外，2020年9月1日新版資源稅實施，對地熱企業(yè)經(jīng)營測算發(fā)現(xiàn)，即便按1元/立方米標準征收資源稅，多數(shù)地熱開發(fā)利用企業(yè)也難以負擔。
3 未來地熱產(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(guī)劃發(fā)展思路
發(fā)展地熱產(chǎn)業(yè)的方向須肯定，總體開發(fā)利用思路應(yīng)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(yǎng)殖、工業(yè)領(lǐng)域；中長期隨著地熱發(fā)電技術(shù)的成熟，可適時發(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(chǔ)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(dǎo)向，通過工藝改造和創(chuàng)新，改變地熱發(fā)電、地熱供暖的傳統(tǒng)設(shè)計方法，實現(xiàn)高低溫逐級利用，最大限度地提高地熱資源開發(fā)利用的經(jīng)濟價值。
3.2 地熱產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展實施路徑
3.2.1 系統(tǒng)推進全國地熱供熱制冷應(yīng)用
1）水熱型地熱供熱遵循資源導(dǎo)向、因地制宜穩(wěn)步推進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(qū)。目前，國內(nèi)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發(fā)。中國石化以地熱開發(fā)利用“雄縣模式”為藍本，提出創(chuàng)建20個地熱供暖無煙城的設(shè)想基本已經(jīng)實現(xiàn)；新形勢下又提出升級“雄縣模式”，打造以“地熱＋”為核心的地熱開發(fā)利用“雄安模式”，由中小縣城向農(nóng)村和大中城市進軍。預(yù)計，國內(nèi)水熱型地熱開發(fā)利用將沿著這條道路發(fā)展下去。
2）淺層地熱供暖制冷系統(tǒng)推進，重視在夏熱冬冷地區(qū)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，帶動淺層地熱開發(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(diào)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提升，即便在寒冷地區(qū)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7000萬平方米。
今后一個時期，南方冬季供暖將成為國家區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的重要支點，也是提升人民生活質(zhì)量的重要標志。中國所有省會級以上城市，每年地源熱泵系統(tǒng)（包括地埋管和地下水熱泵）夏季（按5個月計算）換熱量約為3萬億千瓦時，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(tǒng)冬季（按4個月計算）換熱量為1.5萬億千瓦時，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(qū)具有豐富的淺層可開采資源量，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（見圖4）。夏熱冬冷地區(qū)淺層地熱供暖制冷與城市建設(shè)、新農(nóng)村建設(shè)保持匹配，對于長江中下游地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展有重要意義。此外，夏熱冬冷地區(qū)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(qū)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，中長期聚焦中低溫和干熱巖發(fā)電
據(jù)世界能源協(xié)會（WEA）發(fā)布的《聯(lián)合國世界能源評價報告》，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)電中年利用小時數(shù)最高，全年90%以上的時間都可用于發(fā)電。相比風電、太陽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，中國頻發(fā)極端天氣，雨雪冰凍現(xiàn)象造成局部地區(qū)電力供應(yīng)緊張，極寒天氣對電力供應(yīng)提出了新要求，確保區(qū)域電力供應(yīng)穩(wěn)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(xù)提升的現(xiàn)實要求，電力供應(yīng)穩(wěn)定的重要性進一步凸顯。目前，各地區(qū)電力供應(yīng)已經(jīng)實現(xiàn)多元化，兼顧發(fā)展綠色電力與電力供應(yīng)穩(wěn)定雙重目標，發(fā)展地熱發(fā)電具有現(xiàn)實意義。在地熱、風力、水力以及太陽能資源同時具備的地區(qū)，各種發(fā)電方式協(xié)同發(fā)展，可有效提升供應(yīng)穩(wěn)定性。
目前，應(yīng)以滇藏作為地熱發(fā)電的突破口，這兩個地區(qū)富集高溫地熱資源，適合現(xiàn)有技術(shù)水平地熱發(fā)電。據(jù)現(xiàn)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。羊易地熱電站是世界海拔最高（4650米）、完全實現(xiàn)100%回灌的地熱電站，年發(fā)電量可達1.9億千瓦時。
云南地處歐亞板塊與印度洋板塊的碰撞帶及其影響區(qū)內(nèi)，是中國大陸新近地史時期構(gòu)造活動最活躍、最強烈的地區(qū)之一，地熱異常十分顯著，溫泉/泉群數(shù)量約占全國已知溫泉數(shù)的28%，居全國各省區(qū)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，騰沖地熱開發(fā)的重點在各種非電利用。一方面是電力供應(yīng)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經(jīng)濟。騰沖地熱旅游產(chǎn)品形式多樣，經(jīng)營者直接利用噴氣孔、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開發(fā)當?shù)芈糜螛I(yè)，為地方帶來了可觀的收入。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，由于沒有地熱電站，僅靠水力發(fā)電易造成枯水季節(jié)缺電，若有地熱電站輔助供電，可以大大緩解和預(yù)防地區(qū)電力緊張。
2）中長期聚焦中低溫地熱及干熱巖發(fā)電。中長期考慮發(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(jié)合地區(qū)發(fā)展需要部署?？梢钥紤]先在華北、江蘇、福建、廣東等地區(qū)建設(shè)若干中低溫地熱發(fā)電示范工程，形成以點帶面發(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，在重點地區(qū)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(diào)查局對大陸3～10千米干熱巖資源估算顯示，地熱資源基數(shù)約合856萬億噸標準煤。其中，深度3.5～7.5千米、溫度150℃～250℃的干熱巖儲量巨大，約合200萬億噸標煤。即使僅有2%的儲量得到開發(fā)，也將獲得巨大能量?！笆濉逼陂g，中國地質(zhì)調(diào)查局在青海共和盆地恰卜恰地區(qū)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(yīng)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(yīng)，構(gòu)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，發(fā)展“溫泉＋”地熱直接利用模式
溫泉旅游、養(yǎng)殖及溫室大棚是應(yīng)用最便捷、普及程度最高的地熱利用方式，仍將是今后地熱開發(fā)利用的主要途徑之一。從高效利用考慮，此類地熱需要遵循梯級綜合利用思路，推動形成“溫泉＋”地熱發(fā)展模式，以溫泉開發(fā)帶動旅游、農(nóng)業(yè)及養(yǎng)殖。在溫泉觀光、休閑度假、康體療養(yǎng)、溫泉養(yǎng)生和溫泉農(nóng)莊等傳統(tǒng)溫泉旅游產(chǎn)品基礎(chǔ)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(jié)溫泉產(chǎn)品，實現(xiàn)溫泉旅游地的集約可持續(xù)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
