地熱能，新能源賽道“黑馬”突圍

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　　北京城市副中心，地熱取代燃煤，供暖(制冷)面積超1000萬平方米;云南大理，溫泉療養(yǎng)項目引來八方游客;西藏拉薩，羊易地熱電站累計發(fā)電突破5億千瓦時，每年實現(xiàn)減排二氧化碳約42萬噸……

　　隨著碳中和愿景在全球達成廣泛共識，能源行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型和推進綠色發(fā)展已成為大勢所趨。地熱能作為一種儲量豐富、分布較廣、穩(wěn)定可靠的可再生能源，對保障國家能源安全具有重要意義。

　　當下，地熱資源產(chǎn)業(yè)規(guī)模化高質(zhì)量發(fā)展迎來“雙碳”導向下的戰(zhàn)略機遇期。作為能源利用“黑馬”，地熱在新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路上還需再“扶”一把：既要勘查儲量家底、攻克技術(shù)難關(guān)，完成開發(fā)利用“硬轉(zhuǎn)型”，也要完善政策監(jiān)管、增強公眾認知度，實現(xiàn)推廣普及“軟著陸”。

北京城市副中心地熱項目建設(shè)現(xiàn)場。北京市地熱所供圖

　　地熱供能

　　能源產(chǎn)業(yè)現(xiàn)“黑馬”

　　歲暮天寒，彤云釀雪，正是北方冰天雪地時。

　　北京城市副中心政務(wù)服務(wù)中心西側(cè)，由老舊廠房改建的通州區(qū)不動產(chǎn)登記中心大廳內(nèi)，前來辦理二手房過戶的市民張志強一進門就脫掉了厚重的羽絨服：“沒瞧見空調(diào)、暖氣片，也沒瞅著煙囪、鍋爐房，這股熱乎勁兒是從哪兒來的?”

　　“熱從地下來。”跺了跺地板，北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院副院長劉少敏解開了疑問，“地球內(nèi)部就像個不停燃燒的大鍋爐，蘊藏著巨大熱能。在地質(zhì)條件成熟的情況下，熱能會以熱蒸汽、熱水和干熱巖等形式聚集呈現(xiàn)，達到可開發(fā)利用條件就成為了地熱能。”

　　張志強也許想不到，腳下這片大地“內(nèi)有乾坤”——長達44公里的管線蜿蜒曲折、1.1萬多組換熱孔管縱橫交錯，兩座區(qū)域能源站不停歇運轉(zhuǎn)，共同組成了覆蓋范圍近240萬平方米的“綠色空調(diào)”，通過地熱供能，確保城市副中心行政辦公區(qū)冬暖夏涼。

　　“地熱能是一種儲量豐富、分布較廣、穩(wěn)定可靠的可再生能源，可直接用于供暖(制冷)、溫泉、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖，也可通過能量交換用于發(fā)電。”中國地質(zhì)科學院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所副總地質(zhì)師、自然資源部地熱與干熱巖勘查開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新中心主任王貴玲介紹，“中國地熱資源豐富，資源量約占全球地熱資源的1/6，開發(fā)利用潛力巨大。目前，我國地熱直接利用裝機容量和地熱能利用量均居世界首位。”

　　劉少敏介紹，2008年建設(shè)奧運村時，北京市就采用再生水熱泵冷熱源技術(shù)，實現(xiàn)了奧運村內(nèi)供暖(制冷)的“零”排放。此后數(shù)年間，上海世博園、北京園博園以及北京大興國際機場等重點項目和重大工程都相繼采用地熱供能。

北京市地勘院工作人員巡查供暖室外管網(wǎng)。北京市地勘院 供圖

　　冬至，數(shù)“九”盼春歸。走進河北雄安新區(qū)，家家戶戶暖如春。從雄縣、容城、安新三縣城區(qū)到各村鎮(zhèn)(鄉(xiāng))，煙熏火燎的鍋爐供熱景象不復存在，取而代之的是“取熱不取水”的地熱換熱站、空氣源熱泵等清潔能源供暖。

　　雄安新區(qū)自然資源和規(guī)劃局相關(guān)負責人介紹，目前三縣供暖面積超700萬平方米，年可替代標準煤16萬噸，減排二氧化碳40萬噸，相當于植樹22萬棵。其中，雄縣地熱供暖面積超95%，成為全國首屈一指的供暖“無煙城”。“我們還在新區(qū)劃定了約35畝試驗區(qū)域，開展地熱能梯級綜合利用試點。”王貴玲告訴記者，地下約110℃的熱水先用于發(fā)電，余熱約80℃用于供暖，最后約50℃的水則供給溫室種植。

　　在山西省大同市天鎮(zhèn)縣谷前堡鎮(zhèn)水桶寺村北側(cè)，山西高溫地熱資源開發(fā)利用科研示范基地透明的玻璃幕墻隔開了兩個世界：外面是冰天雪地，棚內(nèi)是綠意滿園。溫室里的草莓、小油菜長勢喜人。“基地以地熱能為熱源，通過地面及棚頂管道為室內(nèi)立體式供暖，實現(xiàn)了地熱資源和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有機結(jié)合。”基地經(jīng)理郭威說道。

　　2020年3月，山西省自然資源廳立項的“陽高—天鎮(zhèn)一帶干熱巖地熱資源預可行性勘查項目”取得重大突破，探孔鉆探至地下1624米時，出水溫度高達160.2℃，成為我國中東部地區(qū)溫度最高、自流量最大、深度最淺的干熱巖資源之一。

　　山西廳相關(guān)負責人介紹，天鎮(zhèn)縣此次發(fā)現(xiàn)的地熱資源，相當于13萬戶家庭1年的用電量。“下一步，會依托科研示范基地，以地熱資源梯級開發(fā)利用技術(shù)為核心，形成可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)業(yè)循環(huán)鏈，不斷壯大新能源產(chǎn)業(yè)集群。”該負責人表示。

　　沿著地熱資源分布圖南行，云南省大理白族自治州洱源縣是一個繞不開的坐標點，這里是洱海之源，溫泉之鄉(xiāng)。

　　2022年10月，云南省自然資源廳、省發(fā)展和改革委員會等七部門印發(fā)《云南省礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2021—2025年)》，要求合理利用地熱資源，加快推進地熱等礦產(chǎn)資源勘查，并依托地熱帶動重點地區(qū)旅游與康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。如今，地熱資源讓大理、西雙版納、迪慶等地溫泉文旅產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，蒸蒸日上。

　　2023年世界地熱大會發(fā)布報告顯示，中國地熱直接利用規(guī)模多年位居世界第一。截至2021年底，我國地熱供暖(制冷)能力達13.3億平方米，溫泉年利用能力6665兆瓦，地熱農(nóng)業(yè)年利用能力1108兆瓦。

　　目前，全國地熱資源開發(fā)利用的基本格局是西南、華南發(fā)電，華北、東北供暖與養(yǎng)殖，華東、華中、西北地區(qū)康養(yǎng)。未來，北方地區(qū)地熱清潔供暖、長江中下游地區(qū)地熱供暖(制冷)、青藏高原及其周邊地熱發(fā)電仍是產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱點。

　　2023年11月7日，北京迎來首個供暖日，全市地熱及熱泵供暖面積達3700余萬平方米。其中，北苑家園地熱供暖項目規(guī)模居首，實現(xiàn)了地熱供暖面積40萬平方米，供生活熱水面積50萬平方米。

　　2023年11月15日，地下3000米處，經(jīng)地熱升溫的水沿著加壓管道上行，通過換熱站匯入為社區(qū)供暖的智能微網(wǎng)，為北京城市副中心約35.3萬平方米范圍供暖。這是北京首個中深層地源熱泵供暖試點項目投運的成果，也是地熱供能場景從城市副中心辦公樓宇到社區(qū)居所的延伸。

　　“雙碳”時代

　　地熱開發(fā)繪藍圖

　　近年來，由“脫碳”引領(lǐng)的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、社會發(fā)展的變局已然開啟。有專家認為，作為世界上最大的發(fā)展中國家，我國能源需求總量大、化石能源占比高，從“碳達峰”轉(zhuǎn)向“碳中和”，關(guān)鍵是要用非化石能源逐步替代化石能源。

　　變局之下，能源安全，舉足輕重。“太陽能、風能、潮汐能，相較于這些新能源自身的間歇性和波動性，地熱能是穩(wěn)定、可靠的可再生能源。”王貴玲告訴記者。地熱這份“穩(wěn)”的性子，在“雙碳”導向的時代背景下，成為了助力實現(xiàn)“雙碳”目標的“種子選手”。

　　進入“后煤改”時代，從“高歌猛進”的建設(shè)期到“長效運行”的運維期，清潔取暖步入“2.0時代”。2023年4月，《2023年能源工作指導意見》發(fā)布，要求完善清潔取暖長效機制，穩(wěn)妥有序推進新增清潔取暖項目，推動北方地區(qū)冬季清潔取暖穩(wěn)步向好。

　　中國人民大學國家發(fā)展與戰(zhàn)略研究院研究員王克認為，要構(gòu)建以清潔、低碳為特征的能源供應(yīng)體系，合理控制能源需求總量，提升能源利用效率和管理水平，逐步實現(xiàn)能源增長和碳排放的脫鉤。

　　2023年11月，北京市發(fā)展和改革委員會、市規(guī)劃和自然資源委員會等十部門發(fā)布《關(guān)于全面推進新能源供熱高質(zhì)量發(fā)展的實施意見》，支持將各類新能源供熱技術(shù)應(yīng)用于公共建筑、居住建筑、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村等場景，鼓勵拓展新能源供熱技術(shù)在新基建等場景的應(yīng)用。

　　12月中旬，京津冀地區(qū)遭遇大范圍寒潮雨雪，氣溫“斷崖式”下跌，多地最低溫連續(xù)多日低于零下15℃，能源保供面臨考驗。此輪大降溫中，地熱能為保障城市供暖、守護民生溫度貢獻了力量。

　　“從全球范圍來看，北京是少數(shù)擁有地熱資源的首都之一，目前可供利用的中深層水熱型地熱資源主要分布于平原地區(qū)(含延慶盆地)，包括房山良鄉(xiāng)、順義李遂、昌平小湯山等10個地熱田。因此，北京推動地熱供能規(guī)模化發(fā)展是具備良好先天資源條件的。”北京市地熱調(diào)查研究所所長楊俊偉說。

　　早在2017年，《北京城市總體規(guī)劃(2016年—2035年)》就提出邁入“減量提質(zhì)發(fā)展”階段。6年間，首都建設(shè)在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級中日新月異。劉少敏認為，使用地熱能已經(jīng)是以北京為代表的部分特大型城市發(fā)展的“硬杠杠”。

　　2021年，《北京市礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2021—2025年)》強調(diào)，地熱資源將成為首都礦產(chǎn)資源開發(fā)利用最為重要的礦種。2022年4月，《北京市“十四五”時期能源發(fā)展規(guī)劃》進一步提出，大力推動能源新技術(shù)應(yīng)用與城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)融合發(fā)展，大力推動淺層地源熱泵、再生水源熱泵等供熱制冷技術(shù)與常規(guī)能源供熱系統(tǒng)融合發(fā)展，到2025年，新增可再生能源供熱面積4500萬平方米，可再生能源供熱面積占比超10%。

　　如今，與行政辦公區(qū)一河之隔的城市綠心森林公園里，北京城市副中心劇院、圖書館、博物館“三大建筑”均采用地熱供能，成為綠色低碳發(fā)展的典范。

　　2023年6月，自然資源部淺層地熱能重點實驗室(以下簡稱實驗室)揭牌，旨在通過產(chǎn)學研用結(jié)合，不斷增強開發(fā)創(chuàng)新能力，發(fā)展成為全國淺層地熱能科學研究、系統(tǒng)集成和展示的科技創(chuàng)新平臺，服務(wù)于自然資源管理和經(jīng)濟社會發(fā)展，推動碳達峰、碳中和目標的實現(xiàn)。

工作人員在實驗室對地熱項目區(qū)巖石采樣處理。 陳琛 攝

　　近年來，全國各地依托自然稟賦，為地熱能開發(fā)利用繪出“路線圖”——

　　我國地熱資源分布熱力圖上，西藏地區(qū)“一片火紅”，位于著名的“地中海—喜馬拉雅地熱帶”，羊易地熱電站累計發(fā)電突破5億千瓦時，每年實現(xiàn)減排二氧化碳約42萬噸。中國工程院院士多吉介紹，西藏的羊八井地熱發(fā)電站是世界上海拔最高的地熱發(fā)電站，開創(chuàng)了國際上利用中低溫地熱發(fā)電的先例。“十四五”時期，西藏將大力培育地熱能產(chǎn)業(yè)，保護好生態(tài)環(huán)境，改善能源消費結(jié)構(gòu)，將地熱資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。

羊易地熱電站工作人員檢查設(shè)備狀況。新華社記者 晉美多吉 攝

　　青藏高原隆升過程中，為青海共和盆地埋下寶藏。2017年，中國地質(zhì)調(diào)查局在地下3705米處鉆獲一塊特殊的“石頭”——236℃的高溫干熱巖體。這是中國首次鉆獲溫度最高的干熱巖體，實現(xiàn)了中國干熱巖勘查的重大突破。“有人說這塊‘石頭’的發(fā)現(xiàn)能改變中國能源結(jié)構(gòu)版圖，其實是對干熱巖發(fā)電前景的期許。”王貴玲說，“干熱巖發(fā)電技術(shù)不受季節(jié)、氣候制約，從成本角度來說，其發(fā)電較風力和太陽能發(fā)電更有優(yōu)勢。”

　　西南地區(qū)，貴州省發(fā)布地熱發(fā)展藍圖，到2025年末全省地熱能供暖制冷面積達2500萬平方米以上。云南省提出，創(chuàng)新地熱資源開發(fā)利用模式，提高地熱能利用比重。探索地熱發(fā)電，推進干熱巖試驗性發(fā)電機推廣利用。

　　山東省煙臺市自然資源和規(guī)劃局發(fā)布《煙臺市地熱開發(fā)利用專項規(guī)劃(2021—2025年)》，明確到2035年地熱資源開發(fā)利用、管理和保護機制建成完善，地熱水動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)全市覆蓋。河南省開封市明確“十四五”時期將新增地熱供暖面積1400萬平方米。江西省南昌市自然資源局印發(fā)《南昌市礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2021—2025年》，預期到2025年全市地熱水和礦泉水開采產(chǎn)值達15億元。

　　2023年世界地熱大會上，中國地質(zhì)調(diào)查局相關(guān)負責人介紹，當前綠色低碳轉(zhuǎn)型已成為全球共識，地熱資源產(chǎn)業(yè)規(guī)?；哔|(zhì)量發(fā)展迎來新一輪戰(zhàn)略機遇期，加快地熱資源勘探開發(fā)步伐和前沿領(lǐng)先探索是各方共同的責任。

　　據(jù)介紹，近年來中國地質(zhì)調(diào)查局圍繞支撐服務(wù)京津冀協(xié)同發(fā)展、雄安新區(qū)規(guī)劃建設(shè)、粵港澳大灣區(qū)建設(shè)發(fā)展和國家清潔能源基地建設(shè)，持續(xù)加強地熱資源的勘探開發(fā)和科技創(chuàng)新，探索多區(qū)深部高溫地熱資源，實現(xiàn)青海共和盆地干熱巖勘查突破與試驗性發(fā)電成功，為推動形成地熱多元利用的新格局奠定了堅實基礎(chǔ)。

　　推廣應(yīng)用

　　市場潛能待挖掘

　　地熱能作為新型能源，勘探儲量摸家底已由國家層面牽頭開展并碩果頻現(xiàn)，但規(guī)?；钠占皯?yīng)用仍有較長的路要走。

　　地熱能產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大，逐年降低了建設(shè)成本，但與其他新能源相比，其開發(fā)利用的市場潛能仍待挖掘。在政策資金等方面，地熱能發(fā)展仍需再“扶”一把。

　　楊俊偉介紹，地熱資源的勘探和開發(fā)存在許多挑戰(zhàn)，主要包括需要較高的前期投資，與勘探相關(guān)的一些風險以及當?shù)卣呦拗频?。目前，還要持續(xù)加大資源勘查力度，淺層地熱能精細化勘探評價與城鎮(zhèn)規(guī)劃相結(jié)合，掌握能夠有效支撐城市建設(shè)發(fā)展的淺層地熱能資源狀況，合理布局資源綜合利用。

　　“技術(shù)是實現(xiàn)地熱能高效開發(fā)的關(guān)鍵。”王貴玲告訴記者，所有地熱項目都需要鉆探技術(shù)的支持。地質(zhì)條件的差異性和復雜性會影響地熱開發(fā)技術(shù)的選擇。因此，要推進一體化解決方案，更好地推進資源識別、地面勘探、勘探鉆井、生產(chǎn)鉆井、發(fā)電廠建設(shè)啟動等，不斷降低地熱項目的風險。

　　地熱能的輸能、儲能方式和龐大的管道排布以及運行維護費用，都是前期投入的“沉沒成本”。對于企業(yè)而言，這是個挑戰(zhàn)，成為了多年來社會資本在地熱能開發(fā)及應(yīng)用中等待觀望的一大因素。

正在建設(shè)中的地熱項目施工現(xiàn)場。北京市地勘院 供圖

　　南京天加能源科技有限公司執(zhí)行總裁鄧壯坦言：“國內(nèi)部分企業(yè)擁有較為成熟的地熱能發(fā)電技術(shù)和相關(guān)裝備，有的在海外也布局了地熱能發(fā)電項目。但受限于扶持政策不明，國內(nèi)地熱能商業(yè)發(fā)電進度緩慢，大家都不敢輕易進入賽道。”

　　因此，諸多企業(yè)等待在支持創(chuàng)新投融資模式、新建及改造項目的投資補貼、系統(tǒng)運行的財稅和電力補貼等方面的政策傾斜，以降低投入成本。在參與天鎮(zhèn)縣地熱項目時，多吉指出，山西省推出的地熱能開發(fā)利用優(yōu)惠政策比較“給力”，鼓舞了企業(yè)投資信心。“實踐中，我們發(fā)現(xiàn)，部分省份地熱能發(fā)電上網(wǎng)電價補貼政策透明，探礦權(quán)、采礦權(quán)許可審批明確，為企業(yè)‘輕裝上陣’帶來了便利。”王貴玲說。

　　技術(shù)創(chuàng)新、資金投入、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，專門的地熱能開發(fā)利用管理辦法也呼之欲出。多位受訪專家表示，我國在資源勘查、空間準入、規(guī)劃利用、監(jiān)測監(jiān)管等方面應(yīng)進行規(guī)范化管理，盡快出臺國家、省級層面具有指導性、規(guī)范性的法律法規(guī)，形成完備的監(jiān)管機制，促進資源的安全可持續(xù)利用。

　　此外，公眾認知度、認可度和接受度也是影響地熱能應(yīng)用的重要因素?？床灰姷牡叵?，管網(wǎng)密布、熱水循環(huán)，盡管地熱能清潔、綠色，但開采、傳輸、使用、回灌的過程中，是否會給地下空間帶來隱患?

　　劉少敏解釋道，淺層地熱能的開發(fā)利用能做到無污染物排放。實驗室對北京市90個站點的長期監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了研究，其開發(fā)利用對地溫場及地下水質(zhì)等影響甚微，并未造成環(huán)境污染問題。

　　地熱產(chǎn)業(yè)潛能巨大，是保障能源安全和民生福祉的重要力量。但是，地熱能開發(fā)利用前路并非一片坦途，未來的發(fā)展仍要“關(guān)關(guān)難過關(guān)關(guān)過”——既要大力勘查儲量家底、攻克技術(shù)難關(guān)，完成開發(fā)利用“硬轉(zhuǎn)型”，也要不斷完善政策監(jiān)管、增強公眾認知度，實現(xiàn)推廣普及“軟著陸”。

　　來源：中國自然資源報 作者：陳琛、段金平