我国地热能利用现状与发展机遇分析

李天舒 王惠民 黄嘉超 赵潇涵

（中石化新星（北京）新能源研究院有限公司，北京 100083）

我国社会的高速发展、人民生活水平的不断提高，使我国成为全球第一能源消费大国。数据显示，2019年我国的能源缺口高达8.9亿吨标准煤，化石能源在我国能源消费结构中占比高达85%。我国面临着能源需求不断增加、能源缺口不断加大、环境问题日益突出的严峻形势。

因此，开发以地热能为代表的可再生能源已成为我国弥补能源缺口和可持续发展的有效方法之一。地热能是一种绿色、低碳、可循环利用的可再生能源。受《地热能开发利用“十三五”规划》等政策的推动，我国地热能利用规模迅速增长，技术水平不断完善，国际交流合作也日益密切，正处于发展的黄金期。未来，地热能将在我国可再生能源利用中占据更为重要的地位。

1 我国地热能利用现状

我国是世界上开发利用地热能资源最早的国家之一，骊山汤等温泉的利用可追溯至先秦时期。20世纪50年代，我国开始规模化利用温泉，相继建立了160多家温泉疗养院；70年代初，我国地热能资源开发利用开始进入温泉洗浴、地热能供暖、地热能发电等多种利用方式阶段；进入21世纪以来，在政策引导和市场需求推动下，我国地热能资源开发利用得到较快发展，开发规模和利用总量位居世界第一，约占全球开发利用总量的30%。受资源品位等影响，我国地热能资源利用以直接利用为主，直接利用的年利用量位居世界领先地位，而地热能发电进展则相对缓慢。

1.1 地热能直接利用

为建筑物提供冷、热负荷是我国地热能直接利用的主要方式，根据热源深度等因素分类，主要分为浅层地热能利用和中深层地热能利用。如图1所示，近年来我国地热能供暖规模持续上升，从2005年的1272万平方米增长至2019年的91400万平方米；在全国供暖市场中的占比稳步上升，从0.5%提升至10.4%。

图1 我国地热供暖面积及供暖市场占比增长趋势图

第一，浅层地热能利用。浅层地热能包括地表水、地下水和浅层岩土体包含的热能，主要利用地源热泵技术实现供暖（制冷）。截至2019年年底，我国浅层地热能供暖面积与“十二五”末相比新增1.38亿平方米，完成规划目标的18.9%。累计供暖面积为5.3亿平方米，平均年增长率为10%，增长比较稳定。以北京和湖北省为例，北京充分利用了浅层地热能，建成了以北京城市副中心行政办公区、北京大兴国际机场为代表的一批重大的浅层地热能开发利用项目，湖北省的汉口滨江国际商务区江水源项目也在建设中，对我国浅层地热能开发利用技术推广具有一定的积极意义。

第二，中深层地热能利用。地热能供暖是中深层地热能的主要利用形式之一，地热流体替代锅炉等常规热源对采暖循环水进行加热，进而实现对热用户提供供暖服务。中深层地热能利用实现规模化发展主要得益于政策推动。2017年，我国国家层面关于大气治理、清洁取暖方面的利好政策集中出台，“2+26”个城市及各地方政府也纷纷出台了清洁取暖规划和清洁取暖财政支持政策，为地热能产业的规模化发展带来重大机遇，大力促进了中深层地热能供暖产业的蓬勃发展。“十三五”以来，我国中深层地热能供暖规模迅速增长，供暖市场主要分布在河北、山东、陕西、河南、天津等北方清洁取暖省市。在2015年年底1.02亿平方米的基础上，截至2019年年底新增2.8亿平方米，供暖规模超过3.82亿平方米，平均年增长率在39%左右。成功打造了“雄县模式”等可推广、可复制的中深层地热能开发利用模式，并基本建成以雄县、咸阳等为标志的多个无烟城，为北方地区清洁取暖做出了巨大贡献。

1.2 地热能发电

地热能发电是将地热能转变为机械能，后转变为电能的过程。我国中深层地热能发电的主力地区是高温地热资源丰富的西藏、云南西部、川西等地区，目前建成投产的地热能发电项目多采用闪蒸发电技术、有机朗肯循环技术。

截至2019年年底，我国地热能发电装机容量从“十二五”末的27.28兆瓦增至49.08兆瓦，新增21.8兆瓦。受我国地热电价政策以及装备技术等因素影响，20世纪建成的部分地热电站已关停，目前仅有位于西藏的羊易地热电站、羊八井地热电站在继续运行，地热能发电规模整体增长缓慢。

1.3 其他利用方式

地热温泉洗浴、康养、农业养殖等也是我国地热能利用的重要方式。在农业生产中，热带水产养殖、温室作物种植、反季节作物的种植均需要由锅炉提供所需热量。我国企业先后在北京、天津、河北、山东、陕西等地区建成了一批地热花卉种殖、地热水产养殖、地热温室大棚等项目，既充分利用了当地丰富的自然资源，又降低了项目的运行成本，产生了良好的环境效益和商业价值，扩展了地热能开发利用的新模式。

2 我国地热能发展机遇分析

2.1 市场需求分析

我国城镇化的快速发展、对清洁取暖的巨大需求等因素导致我国地热能市场仍然广阔。

一是我国北方清洁取暖地区。我国北方清洁取暖需求迫切，对地热能提出了巨大的需求。目前，北方地区清洁取暖工程范围仍在不断扩容，工程范围已从“2+26”个城市升级至“2+26+11”个城市，随着《打赢蓝天保卫战2020年攻坚行动工作方案》的研究制定，清洁取暖范围有逐步向江苏、安徽等非重点区域拓展的趋势。

据统计，2019年“2+26”个城市非清洁取暖率为28%，其中城市核心地区的供暖市场多采用热电联产、燃煤锅炉等热源形式，供热管网与城市规划同期建设，市场已经趋于饱和，地热能等清洁能源的开拓市场较小。但是，在县城、城乡接合部以及农村地区集中供暖尚未得到大面积的开展。过去几年我国开展了一系列煤改电工程，尽管取得了良好的环境收益，但经测算电采暖运行费用远高于使用散煤，需要持续投入大量补贴才能继续开展。而地热能供暖项目具有初投资较大、运行费用低的特点，仅需要一次性补贴就可以实现清洁供暖的可持续性发展，为地热能发展提供了广阔市场。

二是长江经济带。我国强制供暖线“秦岭—淮河线”以南的武汉、上海等长江流域地区已经符合了集中供暖的标准。同时在冬季季风的影响下，我国南方地区湿度较大，冬天体感温度低，导致室内舒适度较差。在此背景下，关于强制供暖界限向南扩展的呼声越来越高，目前“秦岭—淮河线”以南的某些城市已出现集中供暖现象。

长江流域经济发达，人民群众对美好生活的追求为浅层地热能发展提供了广阔的市场空间。充分利用南方冬冷夏热地区降水量大、水系丰富的特点，因地制宜地开展以地表水源热泵技术、土壤源热泵技术为主的浅层地热能开发利用就成为这些地区的首选，能保障长江经济带沿线人民群众温暖过冬、清爽度夏。

三是特色农业及康养旅游业。地热能可以广泛应用在种植、养殖、康养和旅游等方面，通过建设低耗能零排放的地热温室大棚和水产养殖温室，成功克服北方地区冬季气温低的缺点，解决冬季蔬菜育苗和鱼类越冬问题，推进农业产业绿色发展，打造可持续发展的农业产业。充分利用地热水的医用价值，打造温泉康养产业，进一步延伸地热能开发利用产业链，将为地热能产业的发展提供更多的市场机遇。

2.2 有利的政策支持

国家大气污染治理和清洁取暖方面的政策将继续推动地热能产业发展。从国内外地热能发展历史沿革来看，地热能产业的发展与政府引导和政策支持呈正相关性。2020年年初，我国多地纷纷出台了新的大气污染治理条例（部分条例见表1）。一系列大气治理政策的出台将继续对我国地热能产业发展形成有力保障，我国地热能产业高质量快速发展的趋势将得以延续。

表1 2020年1—3月我国各地发布的大气污染治理条例（部分）

3 我国地热能产业未来重点攻关方向

综上所述，我国地热能产业发展环境良好，市场前景广阔，处于发展的黄金期。因此，为了高质量、高标准地开发地热资源，建议重点开展以下几个方面的工作。

3.1 加强相关地热技术攻关

我国在地热井开发、防砂与回灌、地热井除垢、高温钻井等方面取得了进步，但是砂岩回灌、热储改造等技术还需要进一步研究。目前，砂岩热储地热尾水回灌的问题仍未能有效解决，各砂岩地热田回灌效果不佳，地下水水位下降，影响了地热资源的可持续发展。建议将砂岩经济回灌技术作为技术攻关工作的重点，加大砂岩回灌技术攻关力度，逐步攻克砂岩地热储层回灌堵塞机理与防堵、解堵技术等方面的技术难点。

3.2 加快干热岩领域技术攻关

我国干热岩资源分布广泛，储量巨大，有望成为战略性接替能源之一。虽然我国在干热岩领域科研及干热岩项目现场施工等方面取得了一定的成果和突破，但我国干热岩技术研发较晚，处于技术攻坚阶段，干热岩发电、热储改造等技术仍有较大发展空间。依托青海共和盆地干热岩成功经验，开展干热岩战略性接替能源的研发，重点对高温钻井、热储改造等技术进行科研攻关，可以保证干热岩能源开发的安全和经济持续快速发展。

3.3 建设动态监测系统

目前，我国地热能产业仍处于初级阶段，地下热水动态监测管理粗放，暂未形成统一的动态监测管理体制，导致监测信息无法形成有价值的资料。因此，应建立适用于地热田的资源动态监测系统，对地热资源开发利用动态进行常态化、规范化监测，优化地热田综合开发利用，保证地热的可持续发展。

4 结束语

“十三五”期间，我国浅层地热能利用规模稳步发展，中深层地热能利用规模呈跨越式发展，地热能发电领域取得了一定的进步。本文对我国地热能产业的发展形成以下三点认识。

一是中深层地热能利用具有初投资较大、运行费用低的特点，仅需要一次性补贴就可以实现清洁供暖的可持续性发展。在北方地区的县城、城乡接合部、农村等经济欠发达地区的清洁取暖市场存在较大开发空间。

二是可以充分利用冬冷夏热地区降水量大、水系丰富的特点，因地制宜地开展以地表水源热泵技术、土壤源热泵技术为主的浅层地热能开发利用。

三是干热岩资源相较于中深层地热资源具有分布广泛、储量巨大的特点，拥有广阔的开发前景。