新時代地熱行業發展特點及幾點思考

李寧波，李 翔，楊俊偉，于 湲

（1. 北京市地質礦產勘查開發局，北京100195；2. 中國地調局淺層地溫能研究與推廣中心，北京100195）

0 引言

當前，我國地熱產業正迅猛、飛速發展，地熱直接利用（非電）已連續多年位居世界首位。尤其是在剛剛過去的2017年，“十九大”召開、“地熱能開發利用‘十三五’規劃”發布、北京城市副中心建設、雄安新區設立等，使地熱的開發利用進入黃金期。這既給我們地熱人極大的鼓舞，同時也鞭策著我們繼續奮進。

憶往昔，寶劍鋒從磨礪出，地熱行業取得的輝煌成就值得我們驕傲；瞻前路，竿頭日進，我們更要保持自我，砥礪奮進，順應新時代行業發展的潮流。借此，有些體會及感受要與大家分享，共同探討、相互借鑒，一起努力將地熱產業做大、做強，做成中國品牌。

1 2017中國地熱記憶

對于中國地熱人來講，2017年是值得牢記的。這一年，上至國家層面的方針、政策、規劃，下至眾多重大地熱項目的實施建設等，都揭示了一個重要信息——地熱的開發利用已經被國家、社會真真正正地重視起來了。最深刻的感受莫過于以下幾點：

1.1 “ 十九大”記憶

2017年10月18日，在中共“十九大”上，習近平總書記在報告中提出，加快生態文明體制改革，建設美麗中國。其中“推進綠色發展”“推進資源全面節約和循環利用”“降低能耗”“持續實施大氣污染防治”“加大生態系統保護力度”等一系列重點詞句在向我們傳達,生態文明建設被提升到新高度。我們要建設的現代化是人與自然和諧共生的現代化，是走尊重自然、順應自然、保護自然的發展道路。而作為可再生能源重要一員的地熱，具有清潔、高效、再生、循環、儲量大、分布廣泛、就地取材的特點，合理開發利用既節約資源又保護環境，將會在生態文明建設中發揮顯著作用。國家發展重環保，環保提升需地熱。

1.2 “上位規劃”記憶

2017年1月，國家發展改革委、國家能源局、國土資源部聯合印發《地熱能開發利用“十三五”規劃》。這是地熱行業首個全國規劃。規劃中提出，“十三五”時期，新增地熱能供暖（制冷）面積11億m2，其中：新增淺層地溫能供暖（制冷）面積7億m2；新增水熱型地熱供暖面積4億m2。到2020年，地熱供暖（制冷）面積累計達到16億m2，地熱發電裝機容量約530MW。并將具體指標分解向各個省市。地熱行業發展有了國家的專項規劃，有了指導方針和目標，更有了國家的支撐和保障。這是我國地熱工作一個具有里程碑意義的新突破。

為了深入貫徹黨的十九大精神，2017年12月，國家發展改革委、國家能源局、財政部、環境保護部等10部門聯合印發《北方地區冬季清潔取暖規劃（2017—2021年）》，旨在提高北方地區取暖清潔化水平，減少大氣污染物排放。污染防治的重點區域是京津冀“2+26”個重點城市。規劃提出，到2019年，北方地區清潔取暖率達到50%，替代散燒煤（含低效小鍋爐用煤）7400萬噸。到2021年，北方地區清潔取暖率達到70%，替代散燒煤（含低效小鍋爐用煤）1.5億噸。其中，地熱供暖面積2016年底為5億m2，至2021年將增長到10億m2。

這些規劃共同為我們的地熱產業構建了一幅美好的發展藍圖。

1.3 “重大項目”記憶

2017年，一批國家重大建設項目采用地熱“兩能”為建筑供暖、制冷，無疑是對地熱開發利用技術的肯定，同時也展現出地熱在規模化應用方面的優勢——高效、節能。以我們身邊的大型建設項目為例：

根據《北京市“十三五”新能源和可再生能源發展規劃》，到2020年，城市副中心行政辦公區新能源和可再生能源利用比重力爭達到40%以上，城市副中心整體區域新能源和可再生能源利用比重力爭達到15%以上。一方面，可再生能源指標的實現，地熱能是絕對的主力軍。另一方面，運用創新的能源運行信息智慧調節技術，實現新能源和可再生能源與常規能源系統的智能耦合運行，打造國際先進水平的可再生能源示范區，這既是對地熱利用技術的創新，也是為全球區域能源發展樹立了良好的典范。優秀的經驗和技術得以傳播，提升整個地熱行業發展，都得益于高水平的規劃、先進的思路、重點區域和項目建設的良好契機，為行業發展提供更廣闊的平臺。北京城市副中心核心辦公區一期項目，為打造“近零碳排放區”示范工程，采用地熱“兩能”為建筑供暖、制冷，大大降低了污染物排放和區域能耗。

在北京新機場建設項目中，目前已確定有近250萬m2的機場配套建筑采用淺層地溫能進行供暖、制冷，有效提升了區域可再生能源利用率。

地熱能已露鋒芒，未來，在“綠色發展”成為主題的時代里，越來越多的項目將采用這種成熟的技術，同時，區域能源智慧管理、互聯網+新能源、熱網融合等一些創新事物將值得我們研究和關注。

2 新時代地熱行業發展特點

今后地熱的發展發向，將是為解決北方供暖為主的開發利用。當前，地熱行業主要體現如下幾個特點：

2.1 地熱空前熱，加溫全國淺層地溫能行業熱

當前，地熱行業的發展既有了“上位規劃”的支持，又有了普通大眾的接受，在可再生能源供暖中可算是NO.1?！暗責帷备拍钜焉钊肴诵?，其清潔、可再生、儲量大等特點也深受社會大眾的追捧。地熱真的“熱”起來了，同樣，也帶動了淺層地溫能行業發展。全國淺層地溫能供暖面積(圖1)。從這樣一組數字可以看出，淺層地溫能產業發展正在快速增長，行業真正被地熱“加熱”了。

圖1 我國淺層地溫能應用面積統計Fig.1 Application area statistics of shallow geothermal energy in China

2.2 北方地區清潔供暖和治理霧霾使淺層地溫能產業發展呈高速狀態

當前，我國北方地區冬季霧霾問題嚴重，京津冀地區尤為突出。冬季燃煤供暖是造成霧霾的重要原因。2016年12月中央財經領導小組第十四次會議，提出了北方清潔供暖問題。京津冀地方政府都在出臺相關政策，采用煤改電、煤改氣等方式，實現供暖清潔化改革。淺層地溫能供暖作為一種清潔化的能源，必將在當前的形勢下發揮更加重要且不可替代的作用。北京市淺層地溫能供暖面積，2010年為1957萬m2，2015年為4000萬m2，而在2020年，預計將達5000萬m2以上。

2.3 鼓勵政策密集出臺，各級政府積極推動，全面利好淺層地溫能產業發展

近兩年，鼓勵政策密集出臺。2017年9月，住建部、國家發展改革委等4部委聯合下發《關于推進北方采暖地區城鎮清潔供暖的指導意見》，指出推進北方地區冬季清潔取暖是中央提出的一項重要戰略部署。要大力推進地熱能等可再生能源供暖項目。2017年12月，國家發展改革委、國土資源部等6個部委聯合下發《關于加快淺層地熱能開發利用促進北方采暖地區燃煤減量替代的通知》，要求加快推進淺層地熱能(亦稱地溫能)開發利用，大力推動本地區實施淺層地溫能利用工作。

地方政府也紛紛響應號召，制定落實方案。以北京為例，繼國務院發布《大氣污染防治行動計劃》后，于2013年發布了《北京市2013—2017年清潔空氣行動計劃》。2013年12月，市發展改革委等6部門印發《進一步促進地熱能開發及熱泵系統利用實施意見》；2016年6月，市發展改革委印發《關于進一步明確煤改地源熱泵項目支持政策的通知》；2016年9月，北京市發布《“十三五”時期新能源和可再生能源發展規劃》；2017年2月，市人民政府辦公廳印發《2017年北京市農村地區村莊冬季清潔取暖工作方案》等政策。這一系列鼓勵政策相繼出臺，都表明要大力發展淺層地溫能系統建設，加大支持資金力度，補貼金額從30%到50%，優惠電價等，支持力度空前強大。這也大大推動了市場的發展，用戶有需求、有補貼，設備商有銷量、有市場，建設方有項目、有收益，政府調控有成效，環境保護有提升，一舉多得，全面利好。

2.4 重點區域、項目建設使水熱型地熱供暖大展身手

以重點區域、項目建設為契機，綜合運用多能互補模式和智慧能源技術，打造一批具有國際先進水平的新能源和可再生能源示范區，是當前政府大力倡導的能源建設發展模式。地熱產業發展成為該模式中不可或缺的組成部分。

根據2018年1月2日召開的京津冀協同發展工作推進會上的消息，河北雄安新區規劃框架基本成熟，未來雄安新區將建設綠色智慧新城，只有實現新能源和可再生能源100%替代化石能源，才能建設真正意義上的綠色智慧城市。在去化石能源工作中，首先就是全力開發可再生能源，充分利用太陽能、地熱能、風能等資源。雄安地區地熱田面積達320km2，地熱水儲量821.78億m3，可替代66.3億噸標準煤，但目前開發利用量僅占可采總量的6%，國土資源部已規劃“打造全球地熱利用樣板”。因此，在不久的將來，地熱產業將在雄安新區這個舞臺上大展拳腳。

2.5 水熱型地熱發電和干熱巖利用在新的起點上將迎來新的崛起

地熱發電自1977年建成西藏羊八井地熱電站并沿用至今，一直沒有形成遍地開花的局面。當前，規劃印發、技術進步等因素使停滯多年的地熱發電又熱起來了。云南等地已建立了一些新電站，在其示范帶動下必將推動我國地熱發電產業快速發展，將在分布式發電、一帶一路新能源發展等發面發揮作用。相對于光電、風電的波動性對電網的沖擊缺陷，地熱發電更持續穩定。我國對光伏和風力發電已給出明確的上網電價政策，而地熱發電尚無相關扶持政策出臺，產業的發展還期待政策的扶持。

干熱巖是國際社會公認的高效低碳清潔能源。2017年9月我國科學家在青海共和盆地3705m深處鉆獲236℃的高溫干熱巖體。這是我國首次鉆獲溫度最高的干熱巖體，是干熱巖勘查的重大突破。經過中國地調局初步評價我國陸域干熱巖資源量為856萬億噸標準煤，根據國際標準，以其2%作為可采資源，全國陸域干熱巖可采資源量達17萬億噸標準煤。和傳統水熱型的地熱相比，干熱巖溫度更高，能量資源更豐富。根據中國地調局初步調查結果，我國東南沿海地區，松遼平原、華北平原和青藏高原地區是干熱巖將來勘查開發有潛力的地區。國際社會高度重視干熱巖的勘查開發，如在美國已經初步在某些地區進行了干熱巖的實驗性發電。在我國，干熱巖的開發特別是商業開發，目前還處于一種探索的階段，但前景廣闊。

3 新時代行業發展催生新成果

當前，我們已邁入新時代中國特色社會主義道路，繼往開來，新時代，新氣象，新思路，新做法。“兩個一百年”為我們指明了前進的方向和目標。順應時代發展，創新規劃、思路、技術、模式等，地熱行業也創造出許許多多的優秀成果，主要表現在以下幾個方面：

3.1 系統集成方面

因地制宜，多能互補的“淺層地溫能+”是近年來地源熱泵行業大力發展的建設模式。充分考慮到了區域自然資源條件和特點，合理調配資源開發利用，真正做到了資源的集約、節約利用，我們已總結為“四個結合”，即深淺結合、天地結合、調蓄結合、表里結合。這4種結合方式不是孤立的，而是可以相互結合的?？傊鶕煌貐^的資源條件，最大程度地利用好各種資源，提高資源的利用效率（李寧波等，2017)。

3.2 技術創新方面

為了滿足地熱行業的快速發展需求，大量新技術應運而生，而技術的革新又推動了行業的進步，值得我們學習和推廣。

（1）水熱型地熱資源的梯級利用

一般來說，高于150℃的高溫地熱資源，可開采流體多屬于蒸汽型，分布區域有限，主要用于發電；而對于我國大部分地區易開采的地熱資源來說，都是低于150℃中低溫地熱資源，可開采流體屬于水熱型。對于在封閉管路中循環的地熱水，在被提取熱量后，通常要回灌至地下，以保證地熱資源的循環利用。而一些品質優良的地熱水資源溫度較高，在經首次提取熱量后，仍保持較高的水溫，40℃～50℃甚至更高，其中還有較多的熱量，這種地熱尾水如果直接回灌至地下，是能源資源的浪費。因此，對于品質較好的地熱尾水，最好的做法是通過熱泵系統對其再次或多次提取熱量，將水溫降至20℃～30℃后進行回灌。這種做法稱之為地熱水的梯級利用。一方面，提高了地熱資源的利用率，單位水量供能量增大，系統效率提升；另一方面，使地熱水用途更加廣泛，多種溫度需求可以同時滿足。因此，對高品質地熱水實行梯級利用是要大力推廣的一種好方式。

（2）熱泵技術+干熱型地熱資源

干熱型地熱資源的特點是地下熱層溫度較高但無可開采流體。要開采這樣的地熱資源，我們采用新方法：從地上輸水至地下熱層進行充分換熱，然后將熱水抽取至地面，用熱泵提取熱水中的熱量，取熱后的尾水再輸送至地下熱層換熱，如此循環。這樣做的好處是，充分利用區域地熱資源條件，在水資源缺乏的地區，只要地層溫度滿足，熱儲量足夠，即可開采地熱，并且不存在回灌和地下水資源量限制問題。目前，這種新方法在我國很多地區正在嘗試，也有部分項目采用且效果良好，如西安等地。

（3）新型地埋管換熱器

傳統地埋管地源熱泵系統的地下換熱器采用單U或雙U型HDPE管。通常根據項目不同，地下換熱器埋深多在幾十米至150m之間。由于單個換熱孔換熱能力有限，一般一個地源熱泵項目需建設地埋管換熱孔少則幾十個、上百個，多則幾千個甚至上萬個；按換熱孔間距4～5m計算，占地面積也很大。尤其是在建筑群密集的城市中，可用土地面積更是極為有限。在這種狀況下，我們組織開展了一種新型地埋管換熱器——同心套管換熱器的研究，并進行試驗安裝。換熱介質水從套管夾層中進入，夾層管程中設有螺旋紋，保證了水與管外巖土充分換熱，換熱后的水從套管底部內管中被抽取上來，進入熱泵機組換熱，換熱后的水再輸回套管換熱器，如此循環。通過試驗證明，相同地埋管埋深條件下，單個換熱孔換熱能力明顯提升，有效減少了地埋管換熱孔的建設數量。未來，研究者們將繼續研究相關技術，如埋管間距控制、夾層螺紋設置、管材選擇、隔熱等技術，力爭更加完善研究成果并快速推廣應用。

另外，還有一些新的嘗試，如我國北方寒冷地區地溫能的利用形式，淺部地層巖土溫度較低，其中的熱量不能夠滿足建筑供暖需求，我們組織嘗試突破淺層地溫能200m的限制，從400～500m甚至更深層的地下巖土中尋求更多的熱量源。再如一些大型地表水水源熱泵項目也在推進實施，江、河、湖、海水皆可為我所用。城市再生水熱能的利用，提升城市污水利用的新高度，等等眾多案例，都說明，為了順應時代的發展，研究者們正夜以繼日地加快技術創新步伐，創新思路，做出前所未有的大膽嘗試，推動產業向前發展，引領了世界先進技術。

3.3 區域能源供給新模式

當下，地熱項目已經從過去的“單打獨斗”，單個小規模項目，逐漸地發展成為集中成片的大規模建設。一些優秀的規?；瘧冒咐芏啵绫本┏鞘懈敝行?、北京新機場項目，在規模上都是世界上數一數二的。北京市地勘局已自主研發了SGIS智慧地熱能系統集成技術，形成了包括淺層地溫能開發利用設計、施工、運營、管理一套完整的智能耦合體系。首創了地上、地下立體監測聯調的智慧控制系統和淺層地溫能資源承載力監控體系，并將該項集成技術應用到北京城市副中心等大型項目中。

未來，在京津冀協同發展區、雄安新區、北京世園會、北京冬奧會區域、各地重點開發區等一些重大項目建設區域，地熱還會嶄露頭角，甚至成為萬眾矚目。因此，更應該思考如何讓地熱更好地適應區域能源供給模式，如何從資源、技術、施工、運營、資本、管理等各個環節與其他能源供給形式相互融合，如何與區域其他設施、功能相互融合，如何體現友好的人機環境，如何體現智慧化，這才是真正的高水平項目的體現。

4 應重點關注的幾個問題

我國地熱行業發展至今，技術可行性和實操性是成熟的，但相關細節仍然值得我們改進和完善，需要我們重視起來。

4.1 地熱水回灌問題

水熱型地熱資源的儲熱介質為水，根據區域資源條件不同，有的地方地下熱水量豐富，有的地方水量很少，甚至沒有。但即便地下水量豐富的地區，其可開采的熱水儲量也是有一定限度的。深層地下水不同于淺層地下、地表水，其自然補給速度多較緩慢，一般地熱項目的開采水的速度遠大于其自然補給速度。若長期大量開采地下水而不進行有效補給，可開采地熱資源將會越來越少，至慢慢枯竭。“可再生”也變為“不可再生”。而現在國內很多地區，對于開采的地熱水，取完熱后并不進行回灌，大量地下水被隨意排放掉，導致地下水位急劇下降，后期甚至無水可采，山東、河北、河南等很多項目都存在這樣的問題，一定要高度重視。這樣粗放的開發利用方式不符合生態環境的保護，不能夠做到能源循環利用，無異于殺雞取卵，要堅決杜絕。對于水熱型地熱資源的開發利用，可以推廣“以灌定采”的開發理念，即根據地熱水的回灌量決定其開采強度，做到100%回灌，資源可循環。另外，政府補貼的項目必須建立地下、地下監測系統。

4.2 管理問題

有效、與時俱進的管理是推進行業發展前提。管理不完善，監管缺失等往往制約了行業進步。

（1）交叉管理

目前，國內有些地方地熱資源礦業權管理屬于國土部門的職能，而地下水的取水許可是在水務部門審批，多部門交叉審批、管理也限制了地熱行業的發展，也是現在地熱水不回灌的主要原因。

（2）地熱礦業權審批

從2011年《國土資源部關于進一步完善礦業權管理促進整裝勘查的通知》的出臺開始，礦權審批程序發生了較大調整，未經提前備案的礦權不得進行審批，很多市場需求受到不同程度的制約，2015年《國土資源部關于做好礦業權設置方案審批或備案核準取消后相關工作的通知》發布，礦權審批政策再行調整，單獨的礦業權設置方案取消，納入到“礦產資源規劃”統一審批，新的“礦產資源規劃”未正式發布，對市場需求的釋放也會有一些影響。從礦業權設置方案的編制到礦產資源規劃的修訂，從政策出臺到省市落地政策的實施以及審批程序的調整，往往都需要較長的周期，無形中限制了很多市場項目的實施。

（3）管理空白區

近年來，中深層干熱型地熱資源興起。但國內絕大部分地區，對這種取熱不取水的新型地熱資源沒有進行管理的相關部門。如何使其合理合法應用，管理服務部門如何分工、跟進，一直是行業追尋的問題。管理上的空白也影響了其健康發展。

（4）施工監管問題

目前，系統的施工建設有相關的技術規范和標準，但在實際工程項目中，地埋管地下施工的監督管理卻未有效進行，質量控制存在缺失環節，項目建成后，地下埋管屬于隱蔽工程，無法檢驗、查看，大多項目只能靠施工方的良心工程。出現“豆腐渣”工程，損害行業聲譽的事件也時有發生，不利于地熱能的推廣應用。

5 未來發展展望

目前，國內地熱行業正處在飛速發展期，眾多支持政策出臺、社會大力推廣、民眾環保意識增強，決定了在接下來一段時期內，行業發展仍會保持高增長態勢。由于新規劃、政策的全面實施，預計今后將迎來井噴式的大發展。未來，地熱市場廣闊，“蛋糕”巨大。如何抓住這良好的契機，作為行業從業者，還應當從最基本的方面著手去做：首先，做好行業自律，踏踏實實，認認真真做好自己的每一件事，高標準、嚴要求、細勞作、出精品；發展眼光放長遠，誠信經營，相互扶持，共同進步，單絲不成線，獨木不成林。其次，要做到以“我”為主，兼收并蓄，各展所長，從業人員發揮自身專業領域特長，相互借鑒，齊頭并進，共同迎接這一千載難逢的新時代。