地热将更热

文 ‖ 郭旭升 党力强 刘世良 国殿斌

我国发展资源丰富的地热能，有助于大气污染治理和“双碳”战略实施。

2021 年，中国能源消费总量达到了52.4 亿吨标准煤。与此同时，可再生能源快速发展，带动能源消费结构向绿色低碳转变。国家能源局公布可再生能源发电装机达到1063 吉瓦，占总发电装机容量的44.8%。其中，水电装机391 吉瓦、风电装机328 吉瓦、光伏发电装机306吉瓦、生物质发电装机37.98 吉瓦。可再生能源发电量已达248 万吉瓦时，占全社会用电量的29.8%。陆上风电、光伏发电已实现无补贴平价发展，为进一步大规模开发利用创造了有利条件。相对于水能、风能、太阳能以发电为主，中国地热主要以供暖利用的方式发挥作用。

早在先秦时期（公元前221 年前），骊山汤等温泉开启了中国温泉利用的历史。20 世纪50 年代，开始规模化利用温泉，相继建立160 多家温泉疗养院。上世纪70 年代初，在世界能源危机的背景下，地热发电、供暖、温室种植、养殖等利用形式开始有了发展。进入21 世纪，在供暖市场需求和大气污染治理的推动下，地热供暖逐渐发展成为最主要的利用方式。

●供图/中国石化

2022 年，国家地热能中心建成地热信息管理平台，开展地热项目数据在线填报，并组织17 家掌握本省地热发展情况的行业协会、勘查设计单位、开发利用企业统计各省整体数据，从微观项目与宏观统计两个层面相互补充和印证，对地热历史数据进行修正和更新。

统计结果显示：截至2021 年底，地热直接利用能力折合100.2 吉瓦，年利用量829826 太焦。其中，浅层地热供暖（制冷）能力达到8.0 亿平方米，水热型地热供暖能力达到5.3 亿平方米，合计13.3 亿平方米；温室种植、水产养殖已遍布20 多个省。温泉健康娱乐旅游持续稳定发展，利用规模达到6665 兆瓦；地热发电目前仅有约16 兆瓦还在运行。农业烘干、工业利用、融雪等地热直接利用方式还不多见。与2019 年中国地热报告数据相比，浅层地热供暖（制冷）和水热型地热供暖面积出现大幅度提升，有产业快速发展的因素，但主要是地热信息管理平台和各省参与统计单位的覆盖范围更全面、更广泛引起的。

地热资源丰富

地质背景

中国大地构造位置上处于古亚洲、特提斯和西太平洋三大构造域合围的地区，地理上位于欧亚板块的东部，其中特提斯和西太平洋两大构造域影响范围从晚中生代一直持续至今，影响范围广，构造作用强，对现今中国大地构造格局和地热发育产生了深远的影响和控制作用。受两大构造域相互作用的影响，西部的藏南—滇西—川西地区及东部台湾中央山脉两侧属于晚中生代以来板块交界部位，地震、构造及岩浆活动极为强烈。

我国西南和东南分属特提斯构造域影响下的喜马拉雅造山带和西太平洋构造域下的华南褶皱带，这两个地区是我国高温地热资源最为发育的地区，地表温泉显示较多，大地热流值较高，平均值为90m~150mW/m2，地温梯度均值约为3.2℃/100m。地热资源多发育在花岗岩及碎屑岩形成的带状裂隙型热储中，总体以断裂带对流型地热系统为主，即隆起山地型地热资源。

我国北方地区的含油气盆地因为地幔上隆和巨厚的沉积盖层作用，在沉积盆地基底及上覆沉积盖层中蕴藏着丰富的地热资源，这些盆地多发育在古老的陆壳或微陆块之上，如渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、松辽盆地等。其中，渤海湾盆地中生代区域大面积的岩浆作用反映了地壳减薄和地幔上涌的大背景，为幔源热流向上传导提供了可能。这些含油气盆地大地热流值整体较高，最高可达80 mW/m2,地热资源多发育在中—新生界砂岩孔隙型热储和中元古界—下古生界碳酸盐岩岩溶裂隙型热储中，即沉积盆地型地热资源。

资源潜力与评估

中国是地热资源相对丰富的国家，地热资源分为三类：浅层地热资源，水热型地热资源和干热岩型地热资源。

浅层地热资源评估。中国浅层地热资源在全国范围内分布较为广泛，中国地质调查局数据显示，中国336 个地级以上城市浅层地热资源热容量为1.11×1017 kJ/℃，每年可开采量折合标准煤7 亿吨，其中，地下水地源热泵系统夏季可制冷面积为5590 平方千米，冬季可供暖面积为3610 平方千米；地埋管地源热泵系统夏季可制冷面积为35600平方千米，冬季可供暖面积为37500 平方千米。适宜开发浅层地热的地区主要分布在中东部省份，包括北京、天津、河北、山东、河南、辽宁、上海、湖北、湖南、江苏、浙江、江西、安徽等13 个省(市)。

水热型地热资源评估。中国水热型地热资源非常丰富，已发现出露温泉2334 处，在册地热开采井5818 眼。根据中国地质调查局区域地热调查成果显示，我国水热型地热资源折合标准煤12500 亿吨，每年可开采量折合标准煤18.65 亿吨；其中，水热型高温地热资源量折合标准煤141 亿吨，发电潜力8460兆瓦，主要分布在西南藏滇地区以及台湾地区；水热型中低温地热资源主要分布在渤海湾盆地、苏北盆地、松辽盆地、汾渭地堑、华南褶皱带等大中型沉积盆地和造山带内，地热资源量折合标准煤12300 亿吨，约占总量的98%，地热资源年可采量折合标准煤18.5 亿吨，发电潜力1500 兆瓦。

干热岩型地热资源评估。中国地质调查局的数据显示，中国陆区地下3km~10km 范围内干热岩型地热资源量折合标准煤856 万亿吨。根据国际干热岩行业惯例，以其2%作为可开采资源量计，约为2022 年我国全年能源消费量的3200倍。通常与水热型地热资源相伴而生，位于其下部或旁侧，分布范围较广，在我国大部分含油气盆地及近现代构造活动强烈区均有发育。

DISCOURSE

中国石化继续保持中国最大地热开发企业的优势，产业发展和科技研发体系日趋完善。

产业正在腾飞

地热企业增多变强

2006 年，在陕西咸阳，中国石化开始商业化开发水热型地热供暖项目，目前已扩展至京津冀鲁豫陕晋等地热资源优势地区，地热供暖能力超过8000 万平方米，继续保持中国最大地热开发企业的优势，产业发展和科技研发体系日趋完善。中国石油依托油区地热资源和石油队伍在东北、华北建设了一批地热供暖项目，累计地热供暖能力1580 万平方米。中国核电组建中核坤华能源公司进军西南地区，积极探索地热发电。中节能充分利用资本市场，通过合资和并购进入地热领域。煤炭地质总局通过所属水文局进占地热开发工程市场。北京华清地热专注北京及其周边浅层地热能开发利用。河北地矿、山东地矿、兖矿集团等地方企事业单位利用对所在区域资源和市场熟悉的优势，组建了专门的企业开发当地水热型地热资源。海利丰、河南万江、浙江陆特、湖北风神、恒有源等一批进入地热行业较早的民企开始规范化发展，纷纷成立研发机构，逐渐重视地热回灌，可持续发展能力进一步增强。

地热标准渐成体系

地热行业是涉及勘探、钻井、供暖、发电等多个领域的复合行业，以往国家质量监督检验检疫总局组织制定和发布了5 项国家标准，北京、天津、河北等8 个省市累计发布35 项地方标准，都是针对各自领域、各自地区，缺乏完善的地热标准体系。2016 年11 月，国家能源局批准成立了能源行业地热能专业标准化技术委员会，制定了涵盖5 个专业、111 项标准的行业标准体系，梳理认为其中56 项需要研究制定，到2021 年底已累计制定完成并发布了40 项。同时，地热能标委会协助河北省雄安新区制定了地热能标准体系，制定提交了10 项地方标准；协助中国石化制定了18 项企业标准；目前，正在与国际地热协会合作，制定《地热供暖推荐做法》。今年9月17 日，国际地热协会在2023 年世界地热大会上，面向全球首次正式发布《中国地热供暖推荐做法》行业标准。这是全球地热领域发布的第一项行业标准，对推动全球地热行业的标准化、规范化发展具有重要意义，将助力全球绿色低碳转型发展。

地热技术显著进步

近几年，在实际运用中，石油勘探技术与地热供暖利润低的条件相结合，发展了地震+非震技术结合的综合地球物理技术勘探技术，在勘探精度和成本中寻找平衡，成为了地热勘探的主要手段。碳酸盐岩热储安全高效钻井技术采用降低井筒液柱循环压力工艺，形成清水充气钻井工艺和双壁钻杆气举快速穿漏钻井工艺，降低了岩溶—裂隙型热储的钻井风险。砂岩回灌逐渐形成采灌地层优选与完井，梯级过滤，治砂解堵等系列应用技术。地热开发利用监测技术日益完善，中国多个省（市）、企业已建立了地热开发利用监测平台，服务区域资源科学利用以及政府和企业管理。在陕西，钻凿2000 米左右的井孔，通过井下换热结合热泵设备，建成600 余万平方米供暖能力，积累有关应用技术。以北京经验为基础，建立了区域浅层地热勘查评价技术，促进了浅层地热开发利用。在青海共和，进行了干热岩工程试验，在资源勘探和钻井压裂等方面进行了工程验证和技术积累。在河北雄安科创中心中试基地，探索浅层地热能、光储充一体化、光热系统为园区提供了冷、热、电能源供给及热水服务，提供园区低碳能源技术解决方案。

●地热：清洁能源，造福造富。 供图/中国石化

人才培养持续加速

2019 年11 月，中冰培训项目正式成立。第一期培训班由来自联合国教科文组织地热学院的11 位国际专家以及15 位中国专家，对41 名技术骨干进行了为期5 周的专业培训。天津大学、吉林大学、中国石油大学、中国地质大学、中科院地质与地球物理所、中科院广州能源研究所等高校和科研院所成立了地热中心、研究室等机构。国家地热能中心、中国能源研究会、中国石油学会、中国石油和石化工程研究会、中国地球物理学会、中国可再生能源学会、中国建筑节能协会等各类学术组织定期举办一系列地热领域专题会议。

重大工程陆续建成

中国石化在河北省雄县，推进整县地热开发和完全回灌，建成供暖面积500 余万平方米，基本覆盖城区，打造了中国首座地热供暖“无烟城”，为全国地热产业化、可持续开发提供了有益经验。2017 年，雄安新区（涵盖雄县的一座新城）成立，按照新的理念和标准，累计建成地热清洁供暖能力700 万平方米、受委托运行1200 万平方米，继续探索地热发展的新模式。在湖北武汉滨江国际商务区以长江水作为冷热源，利用水源热泵+水蓄能技术，正在建设211万平方米供暖制冷能力的项目。中国石油在河北唐山曹妃甸新城建成水热型地热供暖能力230 万平方米，已平稳运行3个供暖季，地热水采灌均衡。北京大兴国际机场地源热泵系统为257 万平方米建筑提供供暖和制冷服务，每年冬季供暖123 天，夏季制冷120 天，年利用热量达到56 万吉焦。北京城市副中心办公区利用地源热泵+深层地热+水蓄能+辅助冷热源，通过热泵技术，率先创建“近零碳排放区”示范工程，为150 万平方米建筑群提供夏季制冷、冬季供暖以及生活热水。

产业发展展望

随着《巴黎协定》全面实施，全球能源加速向清洁低碳、智能多元方向转变，各国纷纷以“自主贡献”的方式参与全球应对气候变化行动。

2020 年9 月，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布中国“2030 年实现碳达峰、2060 年实现碳中和”，为中国可再生能源发展按下加速键。

2021 年1 月，国家能源局发布《关于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》，明确提出积极推广地热能开发利用。9 月，国家发改委、能源局等八部委发布《关于促进地热能开发利用的若干意见》，提出到2025 年，全国地热能供暖（制冷）面积比2020 年增加50%，在资源条件好的地区建设一批地热能发电示范项目，全国地热能发电装机容量比2020 年翻一番的目标，为中国地热能发展描绘了宏伟蓝图，地热能行业面临良好发展机遇。

未来几年，继续发挥地热能储量丰富、分布较广、稳定可靠、清洁低碳、可再生、可持续的优势，依托雄安新区地热清洁能源供暖发展，打造形成地热高质量开发利用的标准和样板，继续为中国地热发展提供借鉴和指导。

在中国北方地区，依托渤海湾盆地、南华北盆地、汾渭地堑系集中连片分布的地热资源，在各级政府清洁取暖政策的驱动下，地热供暖将继续规模化替代燃煤供暖。在长江中下游，适宜地埋管系统、地下水源系统以及地表水源系统开发，夏季炎热、冬季湿冷的气候将促使政府、企业和居民自发投资，通过浅层地热供暖（制冷）改善生活质量。在高温地热资源丰富的区域，仍然是地热发电项目研究和投资的热点地区，将催生新的试验运行与商业化开发结合的中小规模地热电站。

地热项目自动化监测控制将更加普遍，地热区域能智慧化管控发展将成为新趋势，能源使用效率将持续提升，持续引领可再生能源非电利用高质量发展，共同应对全球气候变化与挑战，为解决全球能源与环境问题、促进可持续发展做出更加重要的贡献。