供暖費用低於煤炭和天然氣，這種地下200米的熱能有多優秀？
在雄安新區科創中心中試基地，園區綠地和路面下約有280口120米左右的淺井直通地下。通過管道，地下的熱能被輸送出來，經過熱泵機組作用，讓水和地下的岩土體進行冷熱交換。
“冬季，我們把岩土體中的熱量‘取’出來供室內採暖，此時地下的岩土體爲‘熱源’。到了夏季，再把室內熱量‘抽’出，釋放到岩土體中，並製出約11攝氏度的冷水，通過循環泵運送到風機，把冷風‘吹’出來，起到製冷降溫的作用。”中國石化綠源地熱能開發有限公司相關負責人介紹，雄安的“冬暖夏涼”靠的不是暖氣和空調，而是一樣來自大地深處的清潔能源——地熱。
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當地居民反饋，雄縣近十年來新建的小區幾乎都採用地熱供暖。回想起以前燒煤取暖的諸多不便，她說，當時不僅天空灰濛濛一片，家裡陽臺有時候也會落上一層燃煤灰燼，“現在雄縣已經是‘無煙城’了，外面天多藍，空氣也好！”
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雄安新區居民小區地熱取暖裝置。圖/中國石化
事實上，從2009年開始，中國石化新星公司就在雄縣開發地熱能，並與雄縣政府合作打造地熱能開發利用“雄縣模式”，打造成爲全國首座地熱供暖“無煙城”。隨着雄安新區的開發建設，雄安完成10餘個自然村地熱代煤改造工程，爲5000餘戶村民提供清潔地熱供暖，“雄縣模式”升級發展爲地熱能開發利用的“雄安模式”。2021年7月，雄安新區地熱開發項目被國際可再生能源署（IRENA）列入全球推廣項目名錄，成爲當年全球僅有的5個推廣項目之一。
透過雄安“無煙城”，中國地熱能整體開發利用規模也在穩步增長。那麼，中國地熱產業目前有哪些發展模式、應用場景和解決方案？當前全球地熱勘探開發又有哪些最新成果？
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地熱界的“奧林匹克”
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9月15日，2023年世界地熱大會在北京國家會議中心隆重開幕，這是中國首次承辦此項國際盛會。大會以“清潔地熱、綠色地球”爲主題，54個國家1400餘名嘉賓出席盛會，聚焦全球地熱領域發展熱點趨勢，共同分享全球地熱能開發科技和創新成果，推動全球地熱產業發展，守護綠色地球。
9月15日，2023世界地熱大會在北京召開。圖/大會主辦方
據瞭解，世界地熱大會被譽爲地熱界的“奧林匹克”。首屆世界地熱大會於1995年在意大利佛羅倫薩舉辦，目前已舉辦六屆。
中共中央政治局委員，國務院副總理張國清出席大會並講話。張國清表示，在習近平生態文明思想指引下，近年來中國清潔能源保持快速發展良好態勢。中國將深入貫徹習近平主席提出的“四個革命、一個合作”能源安全新戰略，持續增強包括地熱能在內的各類清潔能源供給能力，不斷提高清潔能源消費比重，大力推進綠色低碳科技創新應用，切實強化能源監管和法治建設，積極構建清潔低碳、安全高效的能源體系。
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地熱能是指存在於地球內部岩土體、流體和岩漿體中，可以爲人類開發利用的熱能。按照深度劃分，一般200米以內爲淺層地熱資源，溫度一般低於25℃。深度大於200米的包括水熱型地熱資源和乾熱巖資源。其中水熱型地熱資源指賦存於天然地下水及其蒸汽中的地熱資源，溫度大於90℃的爲中溫水熱型地熱資源，溫度大於150℃的爲高溫水熱型地熱資源。乾熱巖則是指不含或僅含少量流體，溫度高於180℃，其熱能在當前技術經濟條件下可以利用的巖體。
地熱開發利用主要可以分爲直接利用和地熱發電兩種方式。直接利用包括溫泉康養、供暖製冷和農業養殖等非發電端。地熱發電則主要利用地熱能量驅動發電機組。
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冰島總理雅各布斯多蒂爾通過視頻致辭。圖/大會主辦方
在開幕式上，冰島總理雅各布斯多蒂爾通過視頻致辭：“地熱能源是一種未得到充分利用的可再生能源。隨着技術的不斷進步，地熱能可以在全球電力生產以及城市供暖和製冷當中發揮更大的作用。考慮到地熱能的諸多優勢，我們需要提高決策者的認知，爲技術進步提供更多的支持。”
這樣一種深埋地下的能源，爲何受到各界的青睞？
向大地要熱能
在2023年世界地熱大會上，國務院國資委副主任苟坪表示，當今世界正經歷從化石能源爲主向非化石能源轉變的深刻變革，推進能源結構綠色低碳轉型是歷史責任，也是各方的共識。
事實上，正是由於地熱能分佈廣泛、儲量大、穩定可靠，且在使用過程中幾乎零碳排放，全球約有80多個國家進行地熱能開發利用，數量呈逐年遞增趨勢，是當前新能源利用的主要方式之一。在中國，“雙碳”目標引領下，地熱也成爲可再生能源家族中的重要一員。
根據中國地質調查局相關數據，中國336個主要城市淺層地熱能年可採資源量摺合7億噸標準煤，可實現供暖（製冷）建築面積320億平方米；水熱型地熱資源每年可開採量摺合標準煤18.65億噸；乾熱巖型地熱資源通常與水熱型地熱資源相伴生，中國大陸埋深3-10千米深度內乾熱巖資源量摺合標煤856萬億噸，其中埋深在5500米以淺的摺合標煤106萬億噸。
雲南騰衝地熱資源。圖/中國石化
總體來看，中國地熱資源分佈廣泛、種類繁多、儲量豐富，發展潛力巨大。中國地質調查局局長李金髮表示，將進一步加強基礎地質與地熱資源的國情調查，進一步摸清資源家底，推動深部地熱資源探採關鍵理論技術與核心裝備的突破，持續支持並參與全球地熱產業發展。
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中國工程院院士多吉曾長期在西藏從事地熱地質和礦產資源勘查，先後參加多項地質勘查與資源評價，建立了羊八井深部高溫地熱系統地質模型。他告訴《中國新聞週刊》，相比太陽能、風能的波動性和隨機性，地熱的能源利用係數更高，一年可以穩定在8000多個小時以上。
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據介紹，地熱能可以根據不同溫度實現梯級利用，45攝氏度以下的地熱能可開發溫泉、洗浴等康養產業，45到60攝氏度可作供暖使用，60到90攝氏度左右供暖利用後的能量能用於溫室養殖等。而90攝氏度以上的地熱能則可用作清潔發電，溫度越高，發電效益越高，經濟性越好。
本屆地熱大會發布的《世界地熱供暖製冷進展報告》顯示，截至2022年底，全球供熱和製冷熱能裝機容量相當於1.73億千瓦時，比2020年增加了60%，最大的領用領域是建築物的供暖和製冷，其次是健康娛樂和旅遊、農業和食品加工。2022年，全球使用的地熱熱能爲1476PJ（410TWh），比2020年增加了44%。其中，中國的增長最爲顯著。
國際地熱協會發布的報告顯示，截至2022年底，全球地熱供暖製冷利用摺合裝機規模173303兆瓦，其中中國100219.8兆瓦，佔比約57.8%。近年來，我國的中深層水熱型地熱能供暖利用規模持續擴大，在北方清潔供暖和大氣污染防治中發揮了重要作用。
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國家能源局局長章建華表示，包括地熱能供暖在內的中國北方清潔取暖對降低pm2.5濃度，改善空氣質量的貢獻率超過30%，爲打好污染防治攻堅戰，打贏藍天保衛戰，改善生態環境質量做出了重要貢獻。
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在國際地熱協會主席布洛格看來，地熱正在成爲實現淨零排放目標的重要力量。過去，地熱資源未得到足夠重視，但近年來，國際地緣政治局勢、新冠疫情大流行對大多數國家能源成本的增長產生了重大影響，並改變了人們的生活方式，這些因素加快地熱行業創新和高效綠色生產，推動地熱行業駛入發展“快車道”。
目前，憑藉在油氣領域對於地下資源勘探開發的技術儲備，油氣企業在開發地熱方面具備先天優勢。其中，中國石化累計建成清潔供暖能力8500萬平方米，成爲國內最大的中深層地熱能開發利用企業。
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以雄安新區爲例，中國石化新星公司地熱項目供暖能力已經超過1000萬平方米，年減排二氧化碳超30萬噸，相當於植樹17.5萬棵。中國石化集團新星石油有限責任公司黨委書記、執行董事黨力強表示：“重點圍繞着京津冀協同發展、黃河流域生態保護、長三角經濟帶高質量發展戰略，來發揮我們的技術優勢，以提供清潔能源保障，助力推動綠色發展和‘雙碳’目標的實現。這個定位的清晰，使得我們真正進入了地熱開發的快車道。”
雄安新區科創中心中試基地智慧綜合能源項目地熱利用裝置。圖/中國石化
目前，中國石化擁有地熱資源開發利用重點實驗室1個，技術專利130餘項，地熱業務已輻射11個省（自治區、直轄市），其中地熱供暖能力超百萬平方米的城市已超23座。中國石化董事長馬永生也在大會上表示，未來中國石化將從全力推動地熱產業標準化發展、規範化發展、品牌化發展三個方向發力。
如何突圍？
儘管中國地熱直接利用規模連續多年位居世界首位，但在潛力更大的地熱發電領域卻存在短板。
根據《世界地熱發電進展報告》，目前，世界上已有31個國家和地區有地熱發電廠在運行，美國、印度尼西亞、菲律賓和土耳其是地熱發電利用前四的國家。全球地熱發電總裝機容量已經從1980年的2110兆瓦增長到如今的16260兆瓦，分佈在197個地熱田，商業化開發利用的均是水熱型地熱資源，全球共有3700個生產井，每口生產井的年平均產量接近3兆瓦時。未來，隨着全球迫切需要保住1.5℃的溫控目標，地熱發電會有廣闊前景。
與此相對應，截至2020年底，中國地熱發電裝機容量爲44.56兆瓦，遠未達到“十三五”規劃提出的新增裝機容量500兆瓦的目標，在全球排名第19位，與近兩年國內風電和光伏發電的狂飆式增長形成鮮明對比。
地熱發電通過利用地熱水形成過熱蒸汽後，推動渦輪機旋轉發電。除了能量來源外，地熱電站使用的技術在本質上與煤電站、核電站並無不同。
然而，中國適用於發電的高溫地熱能主要分佈在青藏高原地區，由於地熱發電投資成本高，沒有明確的電價補貼政策，對企業缺乏投資吸引力，導致中國地熱發電進展緩慢。
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“就像人的成長，從幼兒園到大學畢業之前還得要投入，地熱是一個新生事物，在成長過程中需要支持和幫助，等待將來壯大和成熟。”多吉表示，和光伏剛起步時一樣，地熱發電技術進步與規模化發展同樣離不了政策支持。
參考我國風電、光伏產業的崛起，可再生能源電價附加分攤政策發揮了巨大作用。多吉坦言，地熱的前期勘探開發成本比風能和太陽能高，地熱發電的經濟屬性主要體現在發電站建成後的穩定性，“技術上可行、經濟不可行，主要指的是低溫90度以下的地熱，高溫地熱規模化之後，成本纔有可能降下來。”
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曾參與西藏羊八井和羊易井電站建設的西藏地熱產業協會會長王善民指出，羊八井地熱發電項目含稅上網電價爲0.9元/度，並納入了全國可再生能源電價附加分攤，目前經濟效益較好；羊易井地熱電站一直未獲得補貼電價，電網結算電價爲0.25元/度，虧損嚴重。
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究其原因，中國適用於發電的中高溫地熱主要分佈在藏南、滇西、川西等西南地區，但電力消耗區域主要在東部沿海，地熱資源分佈與電力消納需求的不匹配導致地熱電站的建設、運營、電力輸送成本居高不下。
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此外，《資源稅法》2020年將地熱列爲能源礦產，要求按原礦1%-20%或每立方米1-30元的稅率標準徵稅。這對於本就“入不敷出”的地熱發電站來說是又是一道“坎兒”。
對此，多吉表示，目前地熱發電存在多頭管理、多頭收費的現象，前期勘探開發門檻高，即使有人願意投，也可能由於前期成本太高、手續太繁雜打退堂鼓。
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他坦言，這些瓶頸需要有明確的切實可行的政策來解決，比如政府加大投入，出臺地熱能發電項目綜合電價，降低地熱能開發門檻；同時要理順水利部門、自然資源部門、稅務部門的跨部門多頭管理問題。
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而在政策之外，地熱發電產業本身需要沿着“找熱”“用熱”的路徑來走。比如，加強科技創新，全面深化地熱能資源勘查工作，開展地熱能地質調查和潛力評價，優選地熱能優質目標區和勘探靶區；其次，最大效率提高地熱使用效率，進行關鍵技術和裝備攻關。
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值得一提的是，這些瓶頸並非中國獨有，從全球來看，地熱開發是一個普遍性難題。
全球地熱合作論壇。圖/大會主辦方
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在大會同步舉行的全球地熱合作論壇上，埃塞俄比亞礦業部國務部長普克指出，埃塞俄比亞是非洲地熱潛力巨大的國家之一，但也存在許多挑戰，包括高昂的前期投資、勘探風險以及當地技術和人力資源的限制。在他看來，減輕與資源勘探相關的風險，縮短開發地熱項目的準備時間，利用投資刺激工業增長等有助於解決這些難題。
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此外，開發地熱能並不是無的放矢和“竭澤而漁”，要充分考量對環境的影響。伴隨地熱資源大規模開發利用，如果地熱流體補採失衡，容易造成熱儲層壓力下降、水化學污染和熱污染等問題。業內人士認爲，要保障地熱能開採利用實現安全無污染，背後的回灌技術尤其關鍵。
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2023年世界地熱大會發布《北京宣言》。圖/大會主辦方
在本屆世界地熱大會閉幕式發佈的《北京宣言》中，“可持續發展”是被重點提及的原則之一。地熱能是來自大地的饋贈，與會各方承諾，將堅持共享共贏原則，持續深化全球地熱產業合作。
根據《“十四五”可再生能源發展規劃》，到2025年，全國地熱能供暖、製冷面積將比2020年增加50%，全國地熱能發電裝機容量比2020年翻一番。未來幾年，中國北方地區地熱清潔供暖、長江中下游地區地熱供暖（製冷）、青藏高原及其周邊地熱發電仍將是地熱產業發展的熱點。
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發於2023.10.2總第1111期《中國新聞週刊》雜誌
雜誌標題：擁抱大地之暖：中國地熱能產業如何突圍？
作者：李權雲
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