我國地熱能開發利用現狀及雙碳背景下的發展趨勢

賈艷雨，，常青，王俞文，姚培元，于克凡

（1.中石化新星（北京）新能源研究院有限公司鄭州分公司，河南鄭州 450000；2.中石化新星河南新能源開發有限公司，河南鄭州 450000；3.中國石化銷售股份有限公司上海石油分公司，上海 200020；4.中國石化銷售股份有限公司湖南石油分公司，湖南長沙 410000）

地熱資源是綠色、可再生清潔能源的典型代表，其儲量大、分布廣、穩定性好、利用系數高的特點，使其在現今可利用的清潔能源中具有相當強的競爭力[1]。近幾年，地熱作為清潔能源的重要類型受到越來越多的重視，“十二五”“十三五”期間地熱在資源勘查、開發利用等多個方面取得了有序進展，在我國能源轉型發展中起到了積極作用。

1 我國地熱資源概況

根據地質構造特征、熱流傳輸方式、溫度范圍以及開發利用方式等差異，可將地熱能分為淺層地熱能、水熱型地熱能（地下熱水）和干熱巖三種類型。淺層地熱能的分布遍及全國，大陸地區淺部地下都分布著淺層地熱能資源；水熱型高溫地熱資源主要分布在藏南、滇西、川西和臺灣等地區；其他地區以中低溫地熱資源為主。

中國大陸的淺部地下都分布著淺層地熱能資源，其成因與賦存狀況主要受淺層地溫場與基巖埋深的影響。淺層地溫場與大地熱流、年平均氣溫有關，不同區域有所差異，但200 m以淺的地層溫度多低于25℃；基巖的埋深決定淺層地熱能開發利用的難度，廣大平原區域沉積的第四系松散巖層，易于鉆進，且一般具有一定的富水性，相對淺埋藏的基巖更有利于地埋管和水源熱泵應用。

受構造、巖漿活動、地層巖性、水文地質條件等多種因素的影響，水熱型地熱資源分布具有一定的規律性。根據其分布與成因差異，可劃分為沉積盆地型和隆起山地型兩大類。沉積盆地型地熱資源主要分布于松遼盆地、渤海灣盆地、南華北盆地、鄂爾多斯盆地等；隆起山地型地熱資源一般規模較小，主要分布于隆起和造山帶區域。

干熱巖資源根據成因大致可劃分為強烈構造活動帶型、沉積盆地型、近代火山型和高放射性產熱型四種。處于強烈構造活動的青藏高原、近代火山區的騰沖、長白山、五大蓮池等區域、發育大型中生代酸性花崗巖體的東南沿海、中新生代盆地的下部，都具有較好的勘探潛力。

中國地質調查局調查結果顯示，我國336個主要城市淺層地熱能年可采資源量折合7億噸標煤，中深層地熱能年可采資源量折合18.65億噸標煤。中國大陸埋深3.0~10.0千米深度段內干熱巖型地熱能資源量折合856萬億噸標煤，其中埋深在5 500米以內的折合106萬億噸標煤[2-3]。

2 我國地熱能開發利用現狀

2.1 淺層地熱能供熱（制冷）

中國淺層地熱能利用的快速發展主要依托于熱泵技術的不斷進步。“十三五”期間淺層地熱供熱（制冷）利用年均增長率15.6%；至2020年底，我國淺層地熱能供暖（制冷）建筑面積達8.1億平方米，見圖1。淺層地熱能利用已呈規模分布的區域主要集中于東北南部、華北和長江中下游地區，在遼寧、河北、北京等省份供熱（制冷）規模超過5 000萬平方米。在項目利用方式上，淺層地熱能利用主要集中在辦公樓、醫院、商場、學校等公共建筑，且以冷暖雙供為主。“十三五”之前水源熱泵系統應用相對廣泛；“十三五”期間因淺層地熱水取水政策與環保要求，淺層地熱能以地埋管利用方式為主。

圖1 2015-2020年我國淺層地熱能增長情況

2.2 中深層地熱供暖

在國家打贏藍天保衛戰、北方清潔供暖的大背景下，中深層地熱清潔供暖迅速發展，“十三五”期間年均增長率達10%；至2020年底，中深層地熱供暖面積累計達5.82億平方米。從地熱資源利用的類型和特征看，中深層地熱供暖主要集中于地熱資源條件有利的渤海灣盆地、南華北盆地和汾渭地塹系，以薊縣系、奧陶系巖溶和新近系砂巖三套熱儲層開發為主；局部地區開發古近系熱儲，開采溫度多介于45~80℃。從行政劃分和各省份地熱供暖利用規模看，地熱供暖面積規模較大的地區主要集中于清潔供暖需求旺盛的河北、河南、山東、山西、陜西、天津等北方省市。其中，河北中深層地熱供暖規模最大，面積達1.6億平方米；河南、山東中深層地熱供暖面積均達5 000萬平方米以上，見圖2。從地熱供暖項目的發展來看，地熱供暖由分布式的單體供熱項目逐步發展至城鎮集中供熱利用，華北多個地區建成了以地熱為主要能源的地熱清潔供暖“無煙城”。

圖2 北方主要省份中深層地熱供暖面積

2.3 地熱發電

受地熱資源品味、電價等因素的影響，我國的地熱發電起步較早，但發展相對緩慢。1970年12月我國第1臺地熱發電機組在廣東豐順縣鄧屋發電成功；1977年9月第1臺兆瓦高溫地熱能發電機組在西藏羊八井發電成功；1991年西藏羊八井地熱能電站裝機成功，裝機容量25.18 MW。之后直至“十二 五”期間，我國地熱發電總裝機容量一直未明顯增 長，“十二五”末總裝機規模27.28 MW[3]。“十三五”期間，我國地熱發電新增裝機容量18.08 MW，實現累計裝機容量為45.36 MW，見圖3。2018年，西藏羊易16 MW地熱電站并網發電，成為羊八井地熱電站后最大的地熱發電單體項目。

圖3 我國地熱發電裝機規模

2.4 溫泉洗浴等其他利用

溫泉洗浴療養、溫室大棚和水產養殖利用是地熱資源最直接的利用方式。我國溫泉富含硅、氡、鐳、氟、鍶等微量元素，利用規模連續多年位居全球第一，幾乎遍及全國各省、市、區。具備醫療價值的地熱水是最主要的開發對象，2019年我國溫泉利用規模折合裝機容量達6 608 MW。國內約有20多個省利用地熱能進行溫室種植和水產養殖，其中溫室種植以反季節蔬菜、花卉種植為主；水產養殖主要養殖羅非魚、對蝦等水產品。2019年我國溫室種植和水產養殖領地熱能開發利用折合裝機容量分別為346 MW和482 MW，與2015年相比，分別增長了55.4%和55%。

2.5 干熱巖勘查開發利用

相比較美國、德國、法國、日本，我國的干熱巖勘查開發利用起步較晚，暫未開展干熱巖開發利用。自2012年國家科技部設立863研究計劃，開啟中國關于干熱巖的專項研究后，中國地質調查局、中國石化、各省地質單位開展了大量的勘查工作。2017年，中國地質調查局在青海共和盆地 3 705米深處鉆遇236℃高溫干熱巖體，取得中國干熱巖勘查突破[4]，現階段著重推進發電示范工程建設。

3 “雙碳”背景下我國地熱能發展趨勢

3.1 非地熱異常區的地熱資源勘查開發將得到更多關注

“十三五”期間，中國地質調查局已完成了全國地熱資源的基礎調查工作，基本明確了淺層地熱能的分布，劃定了中深層地熱資源異常區。各省地質礦產主管部門也積極投入，在部分區域開展了地熱資源詳查，并圍繞部分地熱異常區開展了預可行性乃至可行性勘查工作。以雄安新區為代表的局部地區，通過物探、鉆井工作量的投入，地熱資源認識基本清晰，以雄縣為代表的地熱開發區內的資源認識達到儲量級。“十四五”期間，隨著地熱能發展需求的增加，前期勘查劃定的地熱異常區將會獲得更多的勘查投入，資源認識更加清晰。在地熱異常區資源逐步被發現和利用的同時，伴隨勘查技術、鉆井技術的進步，非地熱異常區地熱資源勘查開發也將受到更多關注，尤其是一些大型沉積盆地和有經濟基礎的大型城鎮區隱伏地熱資源的勘查和開發，將不局限在地熱異常或者埋藏較淺的區域。按地熱增溫率計算，在一定深度內都有可能獲得所期望的地熱資源，尤其是在深部具有強滲透儲層分布的條件下，獲得優質水熱型地熱資源的概率更高。更多非地熱異常區優質地熱資源的勘查發現，也將進一步拓展地熱資源的利用思路。

3.2 地熱勘查開發利用技術將進一步突破和發展

地熱資源的勘查技術涉及地熱測量、熱源與控熱構造分析、地熱資源勘探靶區與方向等基礎研究以及優選靶區地熱資源探測等多個方面。目前我國已建立了地熱資源潛力評價、新項目優化評估和選區評價的方法與技術，基本明確了優質地熱資源分布及潛力。但同樣面臨著深層隱伏地熱資源發現難、可采地熱資源評價精度低、高溫鉆井工藝不成熟等問題，未來低成本高精度的物探勘查技術、不同類型地熱資源動態開采資源量評價方法、高溫高效安全快速鉆井技術、干熱巖勘查評價技術等將是重要的發展方向。

地熱利用涉及鉆井、完井、地面工程等多個方面，目前我國地熱鉆井工程相關技術、砂巖防砂和回灌技術、熱泵技術、供暖換熱利用技術和高溫地熱發電技術體系已初步建立，基本保證了地熱資源的開發利用。但目前還面臨著地熱能利用效率低、以水為介質利用的方式相對單一、地熱能的基礎能源優勢發揮不足、中低溫和干熱巖發電儲備技術不足等問題，未來地熱梯級利用技術、深井單井循環換熱技術、地熱田高效開發信息化控制技術、“地熱＋”多種清潔能源綜合利用技術、中低溫低成本發電技術、干熱巖壓裂與監測技術、干熱巖發電地面工程配套技術等將是重要的發展方向。

3.3 地熱供暖和發電規模將迎來新的增長

淺層和中深層地熱供暖規模均將實現進一步快速增長。地熱清潔供暖對碳減排和大氣污染防治效果十分突出，且地熱供暖在無補貼的條件下已具備較煤炭、燃氣、電供暖的價格優勢。雙碳目標的大背景下，清潔供暖需求空間廣闊。一是以雄安新區為代表的區域將實施地熱供暖，成為華北地熱供暖發展最迅速地區，并對其他區域起到帶動和示范作用；二是伴隨著城市化建設的推進，將新增大量的清潔供暖需求；三是在環境約束條件下的燃煤電廠將可能面臨關停或搬遷，電廠余熱帶動的城市供暖面積急需新的熱源替代；四是隨著生活水平提高，我國南方夏熱冬冷地區供暖制冷需求將大增，大致包括秦嶺－淮河以南，南嶺以北的廣大地區，以湖北、湖南、貴州等省份為主。2021年，國家能源局發布《關于促進地熱能開發利用的若干意見（征求意見稿）》，進一步明確了地熱供暖的增長目標，2025年地熱能供暖（制冷）面積比2020年增加50%；2035年地熱能供暖（制冷）面積比2025年翻一番。根據此目標，預測至2025年地熱供暖（制冷）面積將達20億平方米以上，2035年地熱供暖（制冷）面積將達40億平方米以上。

在可再生能源發電高速增長的條件下，地熱發電將實現逐步增長。高溫地熱發電方面，相關技術已基本成熟，但因高溫地熱資源主要分布于藏南－川西－滇西等地區[5]，區內輸配電網基礎條件較差，且電力需求較低，導致發展相對緩慢。近年伴隨輸配電網的不斷完善和清潔電力的需求增加，中國三峽集團、中核集團、杭州錦江集團等能源企業陸續布局西藏地熱發電項目，高溫地熱發電在近期有望迎來裝機規模的進一步增長。中低溫地熱發電發展，主要受技術成熟度和經濟性的影響，未來隨著鉆井成本的降低、地面發電機組系統技術的進步和適當補貼政策的推動，中低溫地熱發電將迎來蓬勃發展。干熱巖發電方面，“十四五”期間將實現青海共和盆地干熱巖發電的試驗；遠期伴隨更多干熱巖資源的勘查突破和技術進步，將可能成為新能源發電的重要增長領域。2020年，財政部辦公廳發布《關于加快推進可再生能源發電補貼項目清單審核有關工作的通知》，指出符合我國可再生能源發展相關規劃的地熱發電項目可分批納入補貼清單。未來地熱發電在補貼政策層面可能迎來更多利好，為地熱發電的發展提供更多的經濟可行性。

3.4 地熱能政策將更重視發展與科學性和環保性的結合

在一些早期開發地熱的地區，如北京、天津、西安等地，因未重視回灌工作和開發的科學性，使得部分地區地熱水水位已有較明顯下降，在一定程度上影響到資源的開發和持續利用。“十三五”期間，地熱能迅速發展的同時地熱水回灌工作得到加強，“取熱不取水”的地熱利用技術得到廣泛應用，部分省份出臺了相關法律與資源稅，一定程度上規范了地熱利用管理。以河南、河北省為例，《河南省人民代表大會常務委員會關于河南省資源稅適用稅率等事項的決定》確定了河南省地熱開采頻率實行從量計征，采灌平衡型地熱開發利用，按原礦 1元/m3征收稅率；消耗型地熱開發利用，按原礦12元/m3征收稅率；并建立了河南省地熱監測中心，要求地熱供暖利用實現采灌均衡；河北省出臺《關于加強地熱開發利用管理的通知》，要求依法查處不符合地熱規劃違法開采的地熱井，從而解決地熱開采的無序無度問題。“十四五”期間，隨著地熱能開發利用規模、開發利用方式的發展和變化，不同地熱能用途開發的合理性將受到更多重視，國家層面、各省市層面對地熱能開發利用的監管與監測將更加嚴格，開發利用的科學性和環保性要求將更高，地熱供暖、地熱發電將實現完全的采灌均衡或通過井筒換熱的方式實現利用，地熱溫泉療養等直接利用方式將以地熱的熱恢復和補給能力確定可利用量。未來將呈現出規劃、政策、財稅補貼推動和促進地熱能開發利用規范化，法律、監督部門嚴格懲戒和打擊不合理、環保執行低標準地熱利用項目的局面。

3.5 地熱市場參與主體將更加多元化

隨著傳統化石能源消費日趨飽和，太陽能、風電等可再生能源行業逐漸發展成熟，競爭激烈，地熱市場參與者將進一步增加。截止目前，包括中國石化新星石油公司、寶石花地熱能開發有限公司等中央企業，中國雄安集團基礎建設有限公司、陜西中煤新能源有限公司等地方企業，以及浙江陸特能源科技股份有限公司、山東海利豐地源熱泵有限責任公司等大批民營企業進軍地熱供暖（制冷）、地熱發電、“地熱＋”綜合能源利用領域。中深層地熱在地質勘查、鉆井、地面工程等方面與油氣、煤炭和其他礦產具有一定的相似性，在石油公司和傳統地質勘查單位逐步轉型的當下，未來勢必有更多的油氣開發企業、地質勘查企業及新能源公司涌入地熱市場，呈現多方參與的格局。

4 結論與建議

我國地熱能開發利用雖然取得了重要進展，未來也具有較好的發展前景，但因其地質礦產和能源的雙重屬性，與太陽能、風電等其他新能源相比，在管理流程、體制機制、財稅政策等方面還存在較大差距，需進一步改進和完善。針對上述問題，提出以下建議：

1）加大地熱資源勘查力度，盡快明確資源分布與潛力。地熱資源受構造、地層、熱流等多種因素的影響，在平面和縱向上表現出差異性。現階段全國地熱資源普查工作基本完成，部分區域進入詳查階段。建議進一步加大勘查投入，盡快完成重點區域的地熱詳查工作，夯實發展基礎。

2）理順管理流程，建立統一的礦權制度，推動產業有序發展。目前地熱在《礦產資源法》《水法》《可再生能源法》的管理之下[6]，不同省份地熱管理部門、管理辦法存在較大差異，管理分散至自然資源、水利、能源等多個部門，一定程度制約了地熱產業的發展。建議根據地熱的礦產屬性，建立統一的探礦權、采礦權管理制度，對地熱項目歸口單一部門審批與監管。

3）根據不同地熱用途，給予差異化的財稅政策。目前以山東、河南為代表的省份根據地熱的用途和回灌情況已出臺相關稅收政策，但各省差異較大。建議考慮地熱資源豐度、用途、價值、不同利用方式的發展階段，出臺更為合理的差異化補貼、稅收等財稅政策，在規范開發的同時，從經營角度保護項目參與者的投資熱情。

4）加強地熱開發利用的監管，規避環境風險。地熱項目建設、生產運行中可能出現的環境風險是必須重視的問題，建議圍繞不同的地熱用途，加快建立地熱項目的監測、評價和認證體系，確保科學開發。