我國地熱供熱發展路線

文 | 羅佐縣 宮昊 梁海軍

中國工程院《中國地熱產業規劃與布局戰略研究》項目組

地熱作為非化石能源的后起之秀，正在表現出強大的發展潛力。

2017年氣荒的出現為可再生能源供熱提供了施展身手的空間。在此形勢下，地熱受重視程度正在進一步提升，北方地區清潔取暖規劃對地熱在北方地區清潔取暖中作用的發揮寄予厚望。地熱供熱在北方做成功了，南移也就有了底氣和資本。預計未來地熱供熱事業的發展將沿著淺層深層并舉，南北結合，通過發揮示范工程領銜引導功能實現由點到面推進的道路前行。

地調局的最新資源評價結果顯示：全國地熱資源年可開采量折合標煤26億噸。其中中低溫水熱資源年可開采量折合標煤18.65億噸，主要分布在華北、蘇北、松遼、江漢等大中型盆地，每年可采資源量折合標煤18.28億噸。高溫水熱型資源主要分布在西藏自治區、云南、四川和臺灣省。

全國336個地級以上城市淺層地熱能資源每年可開采量折合標煤7億噸，可用于建筑物供暖和制冷。336個地級以上城市80%以上的土地面積適宜利用淺層地熱能，可實現建筑物夏季制冷面積326億平方米，冬季供暖面積323億平方米。全國適宜開發淺層地熱能的地區主要分布在中東部，包括北京、天津、等13個省（市）。

此外，干熱巖開發潛力巨大，我國干熱巖資源總量初步評估折合標煤達856萬億噸。若按照國際通用規則，開發利用其總量的2%，可利用規模亦達17萬億噸標煤。

地熱開發利用規模不斷擴大

資源勘查取得進展的同時，我國地熱開發利用力度也在逐年加大，地熱資源利用量連續多年位居全球之首。數據顯示，2014年我國地熱資源直接利用量達到48435GW，是美國地熱直接利用量的2倍多。在地熱直接利用構成中，用于供熱和制冷的地源熱泵利用方式占58%，水熱型地熱供暖占19%，溫泉洗浴占18%。2014年，我國水熱型地熱供暖比例首次超過溫泉洗浴，反映出我國地熱資源能源化利用步伐正在加快。

我國地熱利用結構（2014）

淺層地熱利用方面，截至2014年底全國淺層地熱能供暖制冷面積達3.92億平方米。地源熱泵機組總裝機容量達11.78GWt，開發利用年增長率遠高于世界上其他國家的增長速度。目前全國除港、澳、臺地區外，31個省、自治區、直轄市均有開發淺層地熱能的地源熱泵系統工程項目在運營，應用淺層地熱能資源進行供暖和制冷的地源熱泵項目在中國已經超過7000個，這些項目多集中在華北和東北地區，建筑物類型主要集中在辦公樓、賓館、醫院、商場、學校和住宅等。近年來長江及珠江流域附近城市地源熱泵特別是江水源熱泵發展迅速。

“氣荒”導致地熱發展拐點出現

2017年冬季國內大力推進“煤改氣”主導的清潔取暖工程之后，全國大面積出現了天然氣供應不足現象。煤改氣雖不是氣荒現象的唯一原因，但應該是主要原因之一。

我國從根本上解決天然氣供應短缺問題面臨較大的挑戰。政府和業界已經注意到了這個問題并采取了一些措施予以改進。從目前的動向看，“天然氣+可再生能源”供熱模式預計會在接下來的清潔取暖過程中予以推廣，可再生能源供熱的比重會逐漸增長。

可再生能源供熱體系中，地熱是非常有競爭力的能源。地熱的優勢表現在資源量大，分布廣泛，取之不盡用之不竭。相對于其他可再生能源受季節、氣候等因素制約的供應特點，地熱最大的特點是供應穩定。從產業實踐方面看，無論是國際社會還是國內，無論是中深層還是淺層地熱供暖都有成功的應用和實踐案例。中國石化在河北雄縣創建的地熱供暖“雄縣模式”就以清潔、安全、環保為品牌聞名國內外。目前雄縣模式正在有計劃地向大中城市和農村推廣。

2015我國淺層、中深層地熱供熱面積

新近發布的《北方地區冬季清潔取暖規劃（2017-2021年）》以及《關于加快淺層地熱能開發利用 促進北方采暖地區燃煤減量替代的通知》中明確指出地熱發展的三個重點。一是積極推進水熱型（中深層）地熱供暖，在經濟較發達、環境約束較高的京津冀魯豫和生態環境脆弱的青藏高原及毗鄰區，將地熱能供暖納入城鎮基礎設施建設范疇，集中規劃，統一開發。到2021年供暖面積達5億平米。二是大力開發淺層地熱能供暖，在京津冀魯豫的主要城市及中心城鎮等地區，優先發展再生 水源，積極發展地源，適度發展地表水源，鼓勵采用供暖、制冷、熱水聯供技術，在替代民用散煤供熱（冷）方面發揮積極作用。到2021年供暖面積達5億平米。三是繼續做好工業余熱回收供暖，對具備工業余熱供熱的工業企業，鼓勵其采用余熱余壓利用等技術進行對外供暖。到2021年供暖面積達2億平米（不含電廠余熱）。“氣荒”現象使得地熱跳躍式發展的拐點正在出現。

地熱供熱發展路線圖設想

從地熱供熱技術路徑看，首先是地熱供熱應該走淺層地熱供熱與中深層供熱齊頭并進道路。具體思路是有中深層資源的地區，在確保回灌條件下應優先開發中深層資源，比如中國石化在河北雄縣的地熱資源開發就做的非常成功，目前已在城區實現地熱供暖面積600多萬平方米，實現地熱供暖零排放，零污染，取熱不取水。目前這種模式在雄縣周邊的農村地區也有一定的推廣和嘗試。中石化在雄縣地熱開發取得成功之后計劃在“十三五”時期在全國再建20個無煙城。在中深層資源不具備的地區，可考慮大力推廣淺層地熱能開發利用。淺層地熱能分布廣泛，不僅涵蓋土壤熱源，還包括地表水、城市污水、江河湖泊水源一級工業余熱等熱源，具有大面積推廣利用的資源基礎。過去一致認為淺層地熱開發利用在我國的適宜區主要在中東部，但是近年國內一些企業先后在西藏、黑龍江等極寒地區也取得了淺層地熱能開發突破，這些突破和進展對今后極寒地區淺層地熱能開發有重大的示范意義。

其次是地熱供熱在區域布局方面將表現出南北結合，由北向南推進特點。目前的發展態勢是不僅北方地區冬季需要供暖，傳統的夏熱冬冷地區供暖呼聲也日益高漲。進入本世紀以來，南方屢發雨雪冰凍天氣使得南方地區加強冬季供暖的呼聲日益高漲。目前在南方部分城市已經開始了地熱集中供暖。比如南京一些小區的冬季供熱就是依靠水源熱泵方式，水源是長江水。地熱資源分布廣泛，特別是淺層地熱資源可以大面積利用。隨著地熱在北方地區清潔取暖中的作用的發揮，地熱的供熱區域將不斷擴大，由北向南。

再次是發展地熱供熱應重視示范工程的引領功能，這是技術路線。地熱供熱目前有蓬勃發展之勢，但發展規模畢竟較小，尚處于起步階段，因此應有意識的樹立一些示范工程并將其發展模式予以推廣，比如雄縣模式。從經濟角度看，地熱開發利用目前面臨的最大挑戰是初投資高，投資回收期長，但運行起來則具有運行成本低的優勢。因此，發展地熱供熱需要從政策、技術創新、管理方面入手，結合地熱供熱的特點，為其發展創造適宜的生存“土壤”。

加快地熱供熱發展的保障措施

一是明晰地熱的能源屬性，消除多頭管理現象。實踐中遇到的一個涉及管理體制和運行機制的突出問題是水務管理部門和礦產資源管理部門關于地熱管理的職能交叉，這已影響地熱開發進程，如要求地熱開發企業辦理采礦許可證和取水許可證就是之一。90年代國務院法制局《國務院法制局關于勘查、開采礦泉水地下熱水行政管理適用法律有關問題和復函》指出地熱具有水資源和礦產資源的雙重屬性，地熱開發適用于《中華人民共和國礦產資源法》、《中華人民共和國礦產資源法實施細則》和礦產資源補償費征收管理規定。但當年中編辦印發的《關于礦泉水地熱水管理職責分工問題的通知》認定地熱具有水資源和礦產資源的雙重屬性，要求地熱開發辦雙證（即取水許可證、采礦許可證）。政出多門導致地熱管理較為混亂，如今各地的管理也是千差萬別，非常不利于地熱大發展。就發展趨勢看，地熱開發應建立主管和協管機制，礦產資源管理部門主管，水務管理部門協管，取消多頭收費，減輕企業負擔。

二是加快全國地熱管理平臺建設和行業標準規范制定。業界普遍呼吁建立全國地熱管理信息平臺，并希望借助該平臺掌握地熱產業發展最新動態與需求。平臺的建設和運營也可以為相關決策部門提供地熱產業宏觀調控、規劃制定和政策動態調整最前沿的“窗口”信息。目前地熱產業發展規模較小，發展較為初級，無論是地熱供熱還是發電均缺乏規范的行業標準，需要加快制定。可將一些成功運行的項目視為地熱開發利用的示范工程，通過總結其發展經驗和規律，特別是技術和管理方面的亮點，提取行業發展標準和規范制定的有效元素。

三是盡快形成國家與地方兩級規劃體系，加大地熱供熱政策扶持力度。全國地熱十三五發展規劃已經出臺，北京、河北也已經率先出臺本省市的地熱發展的十三五規劃。建議各地在國家規劃的基礎上續出臺本地區地熱發展十三五規劃，明確發展目標和技術路線，形成國家與地方兩級地熱發展規劃體系，并以國家和地方規劃為基礎出臺相關扶持政策。結合發展路線圖，近中期應重點研究制定地熱供熱扶持政策，鼓勵按照因地制宜原則發展地熱供熱，鼓勵中深層與淺層地熱供熱協同發展，鼓勵建立集地熱與天然氣、其他可再生能源于一體的多能互補的分布式能源供熱項目建設。

四是重視地熱供熱關鍵技術的研發和應用。地熱資源開發利用技術是一門多學科的綜合技術，技術難度較大。盡管在過去幾年的快速發展進程中，國內地熱界在地熱開發利用技術方面取得了一定程度進展，但依然有不少技術難題需要攻克。當前地熱資源開發利用無論是淺層、中深層還是干熱巖資源開發利用均面臨重大技術挑戰。比如淺層資源供熱和制冷過程中遇到的熱平衡和冷堆積問題，中深層資源的地熱水回灌問題以及干熱巖開發的靶區定位、人工壓裂以及微地震技術等。對這些影響地熱深度開發利用的重大關鍵技術，需要依據地熱發展目標制定相應的技術發展路線圖，明確各個節點目標，開展相關研究和生產時間并制定落實好保障措施。

五是加大地熱專業人才隊伍培養力度。人才隊伍的形成是地熱發展的決定性因素。目前參與地熱產業的各類經濟主體中，除相關管理機構外，相關行業協會和科研機構也逐漸涌現。如2012年天津大學成立了中低溫熱能高效利用教育部重點實驗室，部分高校還計劃開設地熱專業研究生教育等。目前地熱產業發展過程中暴露的很多問題與人才的缺乏有很大關系，應該建立科學有效的地熱專業人才形成機制，借助科研院所、行業聯盟等機構的力量，加大對地熱專業的人才培養力度。