未来地热产业：地热+多能互补模式可以供应能源间歇性不足

地热产业发展机遇

宏观层面，碳排放达峰和碳中和目标驱动，地热发展通道被拓宽

平博·PINNACLE中国热能地热+多能互补网讯：中国《能源生产与消费革命战略(2016-2030)》提出，到2030年，中国非化石能源占一次能源消费比例达20%，2020年这一比例已经达到15.8%。由于可再生能源发展超出预期，国家调整了以可再生能源为主体的非化石能源发展目标，提出2030年非化石能源占一次能源比例达到25%，较之前提高了5个百分点。非化石能源的应用以热和电为主，地热开发利用的产品就是热和电。因此，在新的碳排放达峰以及碳中和目标驱动下，可再生能源发展潜力将被进一步发掘。地热资源丰富，理论上可在热和电供应领域大显身手。

2020年中国地热开发利用规模(万吨标煤)及结构

未来地热产业

行业层面，“地热+”模式有助于可再生能源供应体系稳定

据原国土资源部中国地质调查局2015年调查评价结果，全国水热型地热资源量折合1.25万亿吨标准煤，年可开采资源量折合19亿吨标准煤；埋深在3000～10000米的干热岩资源量折合856万亿吨标准煤；全国336个地级以上城市的浅层地热能，年可开采资源量折合7亿吨标准煤。目前，地热在一次能源消费中占比较低，但资源量丝毫不逊色风电和太阳能，可以发挥后发优势，以较高的加速度扩大发展规模。

地热资源利用的最大优势是稳定性，不受季节变化和天气影响。在风力资源、太阳能资源、地热资源同时具备的地方，通过发展“地热+”模式的可再生能源协调应用系统，可以弥补风力发电、太阳能发电、水力发电供应间歇性的不足。

近10年，中国风电、太阳能发电装机保持快速增长态势。2019年，非化石能源发电装机占总装机容量的41%，风电和太阳能发电装机容量之和达40万兆瓦以上，地热仅49兆瓦。在太阳能、风电等已获先发优势的条件下，发挥地热发电的后发优势，是增强风电、太阳能发电供应稳定性的有利选择。

未来地热产业高质量发展总体思路与路径

地热产业总体规划发展思路

发展地热产业的方向须肯定，总体开发利用思路应是热电并举，先热后电，综合利用，效率为先。从资源利用的次序看，近中期优先发展供热，用于住宅供暖、温泉旅游、养殖、工业领域；中长期随着地热发电技术的成熟，可适时发展地热发电产业。资源利用方式追求高效，在热电利用基础上，努力形成“地热+”多种新能源协同发展模式；以地热资源梯级利用为导向，通过工艺改造和创新，改变地热发电、地热供暖的传统设计方法，实现高低温逐级利用，最大限度地提高地热资源开发利用的经济价值。

地热产业高质量发展实施路径

系统推进全国地热供热制冷应用

1)水热型地热供热遵循资源导向、因地制宜稳步推进全国范围供暖及资源梯级综合利用。中国水热型地热资源主要分布在松辽盆地、渤海湾盆地、河淮盆地、江汉盆地、汾-渭河盆地、环鄂尔多斯盆地及银川平原等地区。中国石化以地热开发利用“雄县模式”为蓝本，提出创建20个地热供暖无烟城的设想基本已经实现；新形势下又提出升级“雄县模式”，打造以“地热+”为核心的地热开发利用“雄安模式”，由中小县城向农村和大中城市进军。预计，国内水热型地热开发利用将沿着这条道路发展下去。

2)浅层地热供暖制冷系统推进，重视在夏热冬冷地区推广。浅层地热能不仅包括土壤中的地热能，而且地表水、城市污水也是地热能的重要资源。可以按照“宜土则土，宜水则水”的思路，因地制宜地在全国推广地源热泵项目，带动浅层地热开发利用。地源热泵项目的最大优势，是项目能效比高于普通空调和空气源热泵，而且后期运行费用较低。只要热泵技术便捷化程度得以显著提升，即便在寒冷地区也大有可为，辽宁就是目前地源热泵装机容量占比较大的省份，供暖制冷面积达到7000万平方米。

今后一个时期，南方冬季供暖将成为国家区域经济发展的重要支点，也是提升人民生活质量的重要标志。中国所有省会级以上城市，每年地源热泵系统(包括地埋管和地下水热泵)夏季(按5个月计算)换热量约为3万亿千瓦时，折合标准煤约3.83亿吨，可制冷面积为101亿平方米；每年地源热泵系统冬季(按4个月计算)换热量为1.5万亿千瓦时，折合标准煤约1.83亿吨，可供暖面积为119亿平方米。夏热冬冷地区具有丰富的浅层可开采资源量，推广使用地源热泵技术具有得天独厚的条件，目前地源热泵项目几乎在全国各地都有推广(见图4)。夏热冬冷地区浅层地热供暖制冷与城市建设、新农村建设保持匹配，对于长江中下游地区经济社会发展有重要意义。此外，夏热冬冷地区地表水年可利用量达8000亿立方米，城市污水处理能力每天可达1亿立方米，这两者的可利用量，夏热冬冷地区占1/3以上，也是重要的地热冷热源。

夏热冬冷地区浅层地热利用数据

近期聚焦高温发电，中长期聚焦中低温和干热岩发电

据世界能源协会(WEA)发布的《联合国世界能源评价报告》，地热发电的世界平均利用效率可达72%，地热资源的直接利用效率为27%。地热发电在所有可再生能源发电中年利用小时数最高，全年90%以上的时间都可用于发电。相比风电、太阳能等其他可再生能源，地热发电具有很高的利用效。

1)近中期聚焦高温地热发电。

本世纪以来，中国频发极端天气，雨雪冰冻现象造成局部地区电力供应紧张，极寒天气对电力供应提出了新要求，确保区域电力供应稳定，成为电力产业今后重要发展目标之一。再考虑碳排放达峰、碳中和目标下非化石能源所占比例持续提升的现实要求，电力供应稳定的重要性进一步凸显。目前，各地区电力供应已经实现多元化，兼顾发展绿色电力与电力供应稳定双重目标，发展地热发电具有现实意义。在地热、风力、水力以及太阳能资源同时具备的地区，各种发电方式协同发展，可有效提升供应稳定性。

目前，应以滇藏作为地热发电的突破口，这两个地区富集高温地热资源，适合现有技术水平地热发电。据现有资料，西藏地热能发电潜力在3000兆瓦以上，地热资源主要用于发电。羊八井地热电站是中国最大的地热电站，也是世界唯一利用第四系浅层热储进行工业发电的电站，电站装机约27兆瓦，在拉萨电网中的负荷占比曾高达60%，上世纪70年代至今，累计发电30亿千瓦时。羊易地热电站是世界海拔最高(4650米)、完全实现100%回灌的地热电站，年发电量可达1.9亿千瓦时。

云南地处欧亚板块与印度洋板块的碰撞带及其影响区内，是中国大陆新近地史时期构造活动最活跃、最强烈的地区之一，地热异常十分显著，温泉/泉群数量约占全国已知温泉数的28%，居全国各省区之冠。平均大地热流值比中国大陆代表性平均值高出约10%。滇西腾冲、瑞丽等地位于滇藏地热带欧亚板块与印度洋板块的缝合带附近，岩浆活动极为频繁，成就高温地热田。腾冲地热田推算热储温度为230℃，具有很大的发电潜力。目前，腾冲地热开发的重点在各种非电利用。一方面是电力供应相对充分，另一方面地方政府倾向于发挥地热在旅游中的作用以拉动经济。腾冲地热旅游产品形式多样，经营者直接利用喷气孔、冒气地面、沸泉、沸喷泉、水热爆炸和间歇喷泉等高温地热景观开发当地旅游业，为地方带来了可观的收入。从资源分布看，云南东部煤炭资源相对丰富，但水力、地热资源较为贫乏。西部水力、地热资源丰富，但缺乏煤炭和天然气资源，由于没有地热电站，仅靠水力发电易造成枯水季节缺电，若有地热电站辅助供电，可以大大缓解和预防地区电力紧张。

2)中长期聚焦中低温地热及干热岩发电。

中长期考虑发展中低温地热发电，前提是中低温地热资源发电技术攻关取得成效，并结合地区发展需要部署。可以考虑先在华北、江苏、福建、广东等地区建设若干中低温地热发电示范工程，形成以点带面发展模式。如前所述，20世纪七八十年代，中国地热利用水平曾与国际同步。当前，中国经济社会发展水平已具备了支撑地热发电的软硬件条件，在重点地区重新突破中低温地热发电技术，完全具有理论上的可能。

2011年，中国地质调查局对大陆3～10千米干热岩资源估算显示，地热资源基数约合856万亿吨标准煤。其中，深度3.5～7.5千米、温度150℃～250℃的干热岩储量巨大，约合200万亿吨标煤。即使仅有2%的储量得到开发，也将获得巨大能量。“十三五”期间，中国地质调查局在青海共和盆地恰卜恰地区施工干热岩探井4口，取得了干热岩勘探的突破。从远期看，干热岩发电应作为储备电力工程，可先从青海突破并与青海光伏项目呼应，构建立足青海的西北绿色电力网络。

坚持梯级利用路线，发展“温泉+”地热直接利用模式

温泉旅游、养殖及温室大棚是应用最便捷、普及程度最高的地热利用方式，仍将是今后地热开发利用的主要途径之一。从高效利用考虑，此类地热需要遵循梯级综合利用思路，推动形成“温泉+”地热发展模式，以温泉开发带动旅游、农业及养殖。在温泉观光、休闲度假、康体疗养、温泉养生和温泉农庄等传统温泉旅游产品基础上，因地制宜发展新业态旅游产品，缩小淡旺季差异，打造全季节温泉产品，实现温泉旅游地的集约可持续发展。

推动地热产业可持续发展的保障措施

聚焦关键核心技术研发，持续加大科技攻关力度

地热产业要发挥后发优势，与风电、太阳能、水电以及化石能源形成有效协同，助力国家能源安全和能源低碳转型，技术创新非常重要。目前，地热开发利用在资源评价、井筒工艺、地热开发利用方面均取得重要进展，发展了一批新技术，产业链运行体系初步形成。但无论是产业链上游的资源勘探，还是下游的终端利用环节，还都不同程度存在技术“短板”。以最具代表性的地热回灌技术为例，由于作业者对回灌机理认识不清，技术应用不到位，全国地热井回灌率仅为20%～30%，不回灌的地热水对环境带来损害。

近年，一些高校已开设相关专业，培养地热开发利用专业人才，针对地热开发利用的各类研发机构逐渐成立。科研立项进一步跟进，出现了一批重大技术进步获奖项目。国内外高校和科研机构在深层钻井和干热岩研究方面开展有效合作，助推中国地热科技研发与国际并行发展。地热产业发展要迈上新台阶，需要政府、企业、行业协会等共同发力，全力支持地热科技创新。

加大地热开发利用标准的推广和实施

目前，国内已经初步建立地热能开发利用标准体系，包括通用基础、地热资源勘查与评价、地热钻完井工程、地热供暖与制冷、地热发电和采出水综合利用及资源保护等门类。2017-2020年，能源行业共制定地热能专业标准57项，其中，基础通用专业4项、地热资源勘查与评价13项、钻完井工程18项、地热发电4项、地热供暖与制冷7项、采出水综合利用及资源保护11项。地热产业由小到大，由弱到强需要有标准的护航和指引。这些标准的实施，可以有效规避地热资源开发利用过程中的各类不规范现象，使地热开发利用有标准可依。

继续加大资源普查和勘探力度

中国地质情况复杂，断裂构造极为发育，而地热田大都与断裂有关，即使是浅部的第三系地热开采也受到各种断裂构造的困扰。由于许多地热田所处的断陷区埋深较大，地震资料的可靠程度低，许多断裂主要依据重力、磁力资料确定。总体勘探程度较低，资料的可靠程度也会比较差。其次是资金、技术力量及装备缺乏。现阶段，中国地热利用层次较低，基本是就地消费，地热勘探在很大程度上受到地域经济水平的制约。目前，除了京津冀、陕西等地的地热产业较为发达，绝大多数地区由于经济相对落后以及资金、技术力量缺乏，地热开发缓慢。许多地热蕴藏丰富的地区至今未能实现资源开发利用。

过去数年实践证明，只要加大勘探评价力度，地热资源利用的潜力就会被发掘。2017年，自然资源部正式启动京津冀地热科技攻坚战，以雄安新区、北京城市副中心和天津东丽区等为重点，组织实施地热资源调查，在深部地热勘查方面取得突破。其中，明确雄安新区地热资源可采资源量折合标煤3.8亿吨，年可利用地热资源量折合标煤380万吨；天津东丽湖新储层每年可开采地热量折合标准煤125万吨。建议继续加大地热资源普查和勘查力度，为地热产业奠定更加坚实的资源基础。

积极争取必要的政策支持

目前，风电、太阳能发电已经发展起来，已进入去补贴化阶段。在其成长过程中，金融财税支持政策非常重要，这对地热产业发展具有重要借鉴意义。地热作为可再生能源后起之秀，具有广阔的发展潜力，但仅处于初级利用阶段。地热发电装机总量最大的美国，自上世纪70年代以来，先后制定出台可再生能源配额、税费减免、贷款担保等地热扶持政策；地热产业规模增长最快的土耳其，制定了较高的标杆电价和使用国产设备补贴。

目前，中国实行地热发电上网电价参照煤电价格的政策，发电项目较难盈利，企业投资普遍采取谨慎态度，这是“十三五”地热发电目标未能较好完成的重要原因之一。此外，2020年新出台的资源税政策给地热企业经营带来较大的现金流压力。因此，一方面要对地热产业进行严格监管，大力发展和应用回灌等技术，确保地热产业发展健康可持续；另一方面，鉴于地热资源稳定，产业化程度还不高，有必要予以政策支持。

新的碳排放达峰以及碳中和形势从深层次改变了经济社会运行轨迹，对能源产业的结构调整推动作用显著。地热产业要在变局中赢得发展机遇，一方面要依靠必要的政策红利，另一方面要依靠管理和技术创新。在化石能源供应充分及非化石能源已经取得大发展的形势下，地热产业的蓬勃发展更多地要依靠行业自身主动作为。