“雙碳”視域下四川地熱產業的發展路徑

羅強

通常意義上的地熱一般指地溫（ground temperature），是對地表面和以下不同深度處土壤溫度的統稱，嚴格意義上的地熱是指貯存在地球內部的可再生熱能，一般集中分布在構造板塊邊緣一帶，起源于地球的熔融巖漿和放射性物質的衰變。地熱作為可再生資源，用好地熱資源對于我國能源結構調整、實施“雙碳”戰略有著不可忽視的作用。地熱碳排放大約是煤炭的百分之一、石油的九十分之一、天然氣的四十五分之一、太陽能的十五分之一、風能的五分之一，在諸多清潔能源中，地熱將是“后起之秀”，潛力巨大。

2021年9月，國家八部委聯合發布《關于促進地熱能開發利用的若干意見》提出了三大目標，包括：到2025年，全國地熱能供暖（制冷）面積比2020年增加50%，全國地熱能發電裝機容量比2020年翻一番；到2035年，地熱能供暖（制冷）面積及地熱能發電裝機容量力爭比2025年翻一番。這份目標詳盡的政策“路線圖”，為四川建立健全綠色低碳循環發展經濟體系，大力發展地熱資源，實現經濟效益、社會效益和生態效益統一發展提供了清晰的路徑。

一、地熱資源開發背景

自工業革命以來，煤炭、石油、天然氣等不可再生的化石能源被大規模開采和利用，重塑了人類現代生產生活形態。在工業文明現代化助推經濟社會飛速發展的同時，人們也逐漸認識到，化石能源的利用是一把“雙刃劍”，為現代生產生活提供了便利，但其燃燒所排放的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、粉塵等氣體固體排放物，不僅污染了環境，而且產生的溫室氣體是導致溫室效應的主要因素，對人類社會可持續發展帶來了嚴峻的挑戰。2020年二氧化碳全球平均濃度達到413.2ppm，為工業化前水平的149%，全球平均氣溫比工業化前高出約1.11攝氏度。應對全球氣候變化已成為全球的共識，2015年12月簽署的《巴黎協定》具有歷史性向度，這份協定最大的成果就是確立了全球應對氣候變化的長期目標。此后，我國以落實《巴黎協定》為工作主線，應對氣候變化工作取得積極進展。《中國應對氣候變化的政策與行動2018年度報告》顯示：2017年我國單位國內生產總值二氧化碳排放（碳強度）比2005年下降約46%，已超過2020年碳強度下降40%—45%的目標。同時，中國承諾2020年非化石能源占一次能源消費比重達到15%左右，森林蓄積量增加13億立方米。2021年11月13日，《聯合國氣候變化框架公約》第26次締約方大會達成了《格拉斯哥氣候公約》，全球在《巴黎協定》氣候共識的基礎上，就全面開啟碳市場等關鍵議題達成一致，包括中國在內的國家建立和簽署了減煤、燃油車退市、去化石能源補貼等新一批行業低碳倡議。總體來看，綠色能源、低碳發展不可逆轉的趨勢，已成為全球可持續發展的共識。在可再生新型能源中，地熱資源具有儲量大、分布廣、清潔環保、穩定可靠等特點，據2015年世界地熱大會數據顯示，全球5000m以內淺地熱資源量約為4900萬億噸標煤；10000m以內地熱資源量約43000萬億噸標煤（約合30100萬億噸原油），是全球常規油氣資源總量3萬多倍。全球年可采地熱資源量為170億噸標煤/年。與風能、太陽能相比，地熱能不受季節、氣候、溫差變化等因素影響，較傳統化石能源(煤、石油、天然氣)具有更好的環境可接受性（見表1），能源利用系數高（72%），是太陽能5.4倍，風能3.6倍。可見，可再生能源前景廣闊。

表1 地熱資源用途分布

二、國內外地熱開發利用現狀

事實上，20世紀60年代，意大利科學家利用地熱點亮第一盞燈泡之后，地熱資源就進入研究階段，研究較早、開發較晚卻是不爭的事實，直到20世紀70年代末地熱能利用才進入嘗試（開發利用）階段。時至今日，地熱的梯度開發特別是與規模化發電領域的水能、風能、太陽能相比，依然進展緩慢，即便美國、菲律賓、土耳其、新西蘭等國家較早利用地熱發電，其裝機容量也依然較小。進入21世紀，地熱能逐漸被市場看好，直接利用裝機容量有所增長，2020年全球直接利用裝機容量達到108GW，熱能利用量為2835億kWh/年，裝機容量利用系數為0.30。2021年世界地熱大會統計數據顯示，1995-2020年，全球地熱資源直接利用國家已由28個增至88個，地熱能在建筑節能、工業應用、農業養殖等方面實現規模化應用。

由于資源條件限制，我國能源生產和消費仍然以煤炭、石油、天然氣為主，實現從化石能源到可再生能源的轉型任務十分艱巨。中國地處環太平洋地熱帶和喜馬拉雅——地中海地熱帶，地熱資源豐富，主要分布在藏、滇、川、疆等地，地熱能資源類型以埋深在200—4000m的中低溫為主，根據我國《地熱能開發利用“十三五”規劃》測算，淺層地熱資源量（200m）：約95億噸標準煤，年可利用7億噸標煤；中深層地熱資源量（3000m）：約1.25萬億噸標準煤，年可利用19億噸標煤；干熱巖地熱資源量（3000—10000m）：相當于856萬億噸標準煤，如果按照可采量2%計算，折合17.2萬億噸標煤。

經過半個多世紀的探索，我國在地源熱泵等淺層地熱直接利用技術方面不斷成熟，在應用層面已建立了一套相對完整的地熱勘探、開采、利用、評價方法，可以說，我國地熱能產業正處于一個尚未爆發的“風口”。據初步測算，僅地熱產業將拉動直接投資4000億元，可提供近80萬個就業崗位，并帶動地熱全產業鏈投資價值達1萬億元。到2035年，將累計帶動地熱全產業鏈總投資達5萬億元。《地熱能開發利用“十三五”規劃》也明確提出，各地區要因地制宜開展地熱能的開發利用，到2020年，地熱供暖（制冷）面積累計達到16億平方米。

我國在“雙碳”目標背景下，提高清潔能源的比重，不斷強化能源體系建設，對能源消費結構可謂重塑，地熱能作為可再生清潔能源受到了進一步重視。2021年10月，世界地熱大會在冰島舉行，會議發布了中國地熱能利用成果，數據顯示：截至2019年底，中國淺層地源熱泵功能面積已超過8.58億平方米，位居世界第一。截至2020年底，中國地熱直接利用裝機容量達40.6GW，占全球38%，連續數年位居世界首位。其中，地熱供暖裝機容量7.0GW，地源熱泵裝機容量26.5GW，分別比2015年增長138%、125%。

三、四川地熱能開發利用現狀

四川省處于我國西南，地質構造復雜多樣，跨中國三大構造域：西部是特提斯喜馬拉雅構造域，東部屬濱太平洋構造域，北部為古亞洲構造域。經歷了中、新生代以來多期劇烈地殼運動，地質構造極為復雜，以龍門山斷裂帶、鮮水河斷裂帶、康滇斷裂帶組成的“Y”字型構造為界，形成了經緯縱橫交錯的奇特構造體系，其地層展布、巖漿活動，造就了豐富的地熱資源分布。特別是鮮水河斷裂、金沙江斷裂及金沙江斷裂圍成的區域斷裂繁雜，活動斷裂發育，出露溫泉眾多，全省大多天然溫泉均出露在該地區。

四川是我國地熱資源儲量大省，全省地熱資源類型豐富，高、中、低溫地熱資源兼有，川西地區以中、高溫為主，盆地及盆周山區以中、低溫為主。據統計估算，四川省地熱資源可利用總量位居全國第3位，單位面積可用資源量排在第11位，地熱儲層分布于多層系，溫度分布差異大，從25℃—175℃。根據中國地質局2011年估算，相當于標準煤21.3×10噸。2019年在川西地區做的地熱資源量估算，川西地熱總資源量相當于標準煤14.6×10噸。近年來，四川從省級層面系統研究和全面總結全省各地區、各類型地熱資源特征和開發潛力，支持公共建筑地熱能規模化應用；同步開展成渝地區雙城經濟圈城市群、成都都市圈、成德眉資同城化發展區地熱需求調查評價工作，支撐新型城鎮化建設；啟動烏蒙山區、秦巴山區等為重點，實施低溫地熱資源勘探示范工程，為農村供暖、零碳示范旅游區、基礎設施節能改造提供支持，并于2007年起推動地源熱泵示范應用工作，2010年頒布地方標準《四川省地源熱泵系統工程技術實施細則》，順利建成以成都鐵路東客站、環球中心、金沙遺址博物館、成都水文隊、水電成勘院溫江辦公樓等為代表的試點示范項目，全省淺層地熱建筑應用面積約145萬平方米。但是，受制于空間距離、地質地理環境、氣候特征、資源分布及產業發展階段等客觀因素影響，四川的地熱產業資源開采難、轉化難、利用難，未能形成規模化開采利用，特別是川西總體利用程度不高，僅在康定、理塘等開展了集中供暖，90%以上的地熱資源仍處在洗澡、泡腳、煮雞蛋等低附加值階段，梯級利用嚴重不足。

總體來看，盡管四川盆地地熱資源儲量豐富，淺層地溫能產業仍處于起步階段，未能形成完整的產業鏈條，地熱開發利用滯后于東部先進省區。當前面臨四大困局待破：一是開發成本較高。四川氣候總體宜人，家用地源熱泵開機時間不足，節能效應難以對沖前期一次性新增投入。適宜發電的優勢中、深部地熱資源多位于川西高原，現有電價收益不能覆蓋前期鉆探投資風險和后期運行維護成本。二是關鍵技術有待提升。水熱型地熱資源利用的回灌和封閉換熱技術不夠成熟，除垢防垢、防腐蝕等關鍵技術還未突破，潛力更大的干熱巖開發熱儲改造和發電技術均處試驗階段。三是規模優勢尚未形成。四川地熱資源綜合開發利用與北方相比還處于起步階段。中、深層地熱主要用于溫泉洗浴，梯級利用不足，如在建筑節能領域推廣面積只有天津市的6%左右。四是管理體制有待理順。地熱資源管理涉及能源、自然資源、水利等部門，產業發展涉及發改、住建、經信、農業農村等部門。目前，職能職責還有待理順，法律法規有待健全，資源收費、項目審批等還需進一步規范。

四、四川地熱資源發展的優勢和路徑

（一）優勢

四川是我國能源資源大省，具有“水豐氣多，煤少油缺”的突出特點，是國家清潔能源示范省、全國優質清潔能源基地。水能資源技術可開發裝機容量1.48億千瓦，占全國的22.4%，居全國第2位。太陽能理論蘊藏量居全國第6位，規劃“三州一市”（甘孜州、阿壩州、涼山州和攀枝花市）光伏發電基地總規模8506萬千瓦。風電在現有經濟技術條件下可開發量約1800萬千瓦。四川境內天然氣總資源量達39.57萬億立方米（頁巖氣資源量27.5萬億立方米）居全國第1位。2021年四川清潔能源的占比達到82%，位居全國前列，人均碳排放為全國倒數第二（僅高于西藏）。經初步測算，全省地熱資源可折合標準煤逾3000億噸，可利用總量居全國第3位。

2021年，我國統籌經濟發展和疫情防控，能源消費量增速較快，2021年，四川全省發電量4329.5億千瓦時、占全國總量的5.31%，發電量位居全國第六；全社會用電量3274.81億千瓦時、占全國總量的3.84%，用電量排名全國第九。同時，四川省外送電規模加大，2021年外送電量1368億千瓦時、占全省發電量的30%。四川存在電源與負荷逆向分布、網源建設不同步、川西水電送成都的通道能力不足等問題，電力保障方面面臨較大挑戰。未來極端天氣等多重影響因素依然存在，區域性、時段性能源供需偏緊，對保障能源生產供應、穩定市場預期提出了更高要求。四川作為全國重要的優質清潔能源基地，截至2022年3月底，全省已建水電裝機容量已達9146萬千瓦，剩余開發空間不大，亟待加快開發新型綠色低碳替代能源。此外，儲量豐富的天然氣如做燃料直接發電經濟效益差，煤炭排放高、污染大；太陽能、風能不穩定，應用難。在新能源和可再生能源中，地熱的綜合利用效率最高。根據碳排放綜合貢獻數，地熱能低于水電，稍高于核電，是名副其實的綠色低碳能源，開發利用地熱資源，對于實現“雙碳”目標、緩解能源供應壓力和進一步形成新的產業增長點具有長遠的戰略意義和重要的現實意義。

四川盆地及盆地周地區交通方便、經濟發達、風景旅游區遍布，具備旅游地熱開發的必備條件。同時，盆地內成都及其周邊地區為淺層地溫能適宜區和開發利用程度較高區，具備利用淺層地溫能的條件和需求。川西高原地區地熱資源豐富，中、高溫地熱資源廣布，擁有開發利用地熱資源的先決條件，高溫地熱資源可以用于發電，余熱可以進行糧食烘干、供暖、洗浴、溫泉旅游、溫室大棚、水產養殖，該類型綜合梯級利用方式利用程度高，且當地政府和群眾對地熱發電、供暖以及綜合梯級利用需求強烈，具有極大的開發利用前景。川西南地區具備旅游地熱開發條件，熱帶水產養殖也可成為該區休閑旅游發展的一大亮點。目前，四川地熱產業發展鏈條基本完備，從資源勘探、咨詢設計、技術研發、裝備制造到工程施工均有布局且支撐到位。成都理工大學、西南石油大學研發實力雄厚，四川省地礦局所屬相關專業地勘單位勘探技術過硬，中電西南電力設計院、中建西南院設計咨詢經驗豐富，東方汽輪機、長虹等裝備制造基礎扎實，中石油、中石化等工程開發實力雄厚、能力突出，且在四川省域內已鉆探有5000余口干井，可以很好的二次利用。2021年四川成立了天府永興實驗室，并專門設置地熱資源開發研究中心，基本涵蓋理論研究、技術研發、成果轉化等全創新鏈條。四川有豐富的資源稟賦，有發展產業的基礎條件，要圍繞地熱資源規模化產業化勘探和開發利用，整合力量、深入研究，加快把四川地熱大省資源優勢轉化為發展優勢。

實現碳達峰碳中和是貫徹新發展理念、構建新發展格局、推動高質量發展的內在要求，是黨中央統籌國內國際兩個大局作出的重大戰略決策。習近平總書記指出，“實現碳達峰碳中和是推動高質量發展的內在要求，要堅定不移推進，但不可能畢其功于一役。”要堅持穩中求進，逐步實現。狠抓綠色低碳技術攻關，加快先進技術研發和推廣應用。四川對推動綠色低碳優勢產業做了系統謀劃，明確提出要加快推進地熱資源勘探開發，因地制宜開展地熱資源綜合利用示范。四川躋身地熱資源萬億級產業賽道，必須綜合施策。

（二）路徑

1.摸清家底做好規劃是前提。扎實開展四川省地熱資源詳查和評價，摸清全省地熱資源底數，持續抓好四川省“十四五”地熱資源開發利用規劃編制工作，進一步優化川西、盆地、川東北等各地區專項規劃。根據全省不同地區的控熱構造、巖性巖相、產出特征等條件的差異，各區地熱資源的類型與分布展現不同的特點，根據各自特點采取不同的開發利用方式，盡可能實現地熱資源綜合梯級利用。

2.加大政府和社會投入是關鍵。隨著國家對地熱能的重視，目前我國出臺的《政府出資產業投資基金管理暫行辦法》及《關于構建綠色金融體系的指導意見》，為地熱產業的金融融資提供了良好的政策基礎，但要吸引更多投資進入地熱能開發領域還需要加大地熱開發利用的補貼力度，從稅收、信貸、上網電價、取熱不取水的資源費收取等方面給予更大力度的政策支持，從政府層面推動地熱開發利用。要鼓勵和引導社會資本投入地熱資源的開發利用，借鑒澳大利亞、日本、巴西、丹麥等國家和山西、天津等省市的經驗做法，出臺政策、建立基金支持地熱開發。

3.抓好產業配套是方向。在地熱資源開發利用上游、中游、下游的裝備生產制造上下功夫，圍繞地熱勘探、鉆探、開發（發電、中淺層地熱供熱制冷應用、農業智能烘烤、保溫設施等）研發制造高效可靠質優的裝備。充分發揮地熱能開發創新平臺及重點企業技術優勢，鼓勵推進技術創新，組建產學研用相結合的技術創新體系，特別是在提高地熱能采收率、制冷、供暖效率方面有突破，推動有關企業研發制造中淺層鉆機、分布式中小型地熱發電機組、中低溫地源熱泵等地勘設備、開采裝備，進一步壯大四川省清潔能源裝備產業。

4.建立健全機制體制是保障。成立省內工作協調機制，明確地熱發開管理歸口部門，完善相關機制體制，規范地熱資源勘探開發利用，切實推動解決地熱產業發展過程中存在的制度性障礙、政策性問題和關鍵核心技術，推動各行業主管部門加強聯動。完善地熱產業發展法規制度，規范地熱資源開發利用過程中的審批、收費等行為。此外，要強化人才培養，支持高校院所完善專業設置，為地熱產業發展提供人才支撐。

5.推進示范項目落地見效是重點。要鼓勵支持各類地熱項目的投資建設和運行，通過項目的示范帶動，擴大地熱能的應用規模，提高在終端能源消費的占比，當前要抓好2+x示范項目（即四川省確定的遂寧安居和甘孜稻城兩個示范區+各市州確定的示范項目）特別是結合四川中低溫地熱為主的特點，在大城市和中小城市、城鎮大力推廣淺層地熱地源熱泵，解決夏季制冷和冬季供暖問題，要用極限思維應對極端情況。2022年夏天，在有完整氣象記錄以來（1961年）最高溫、最干旱、最高用電負荷“三最”疊加的嚴峻形勢下，四川確立了“保民生、保安全、保重點”的原則，四川全省空調使用的電力負荷達到了2000萬kW，在極端缺電的十多天時間里，全部工業停下來保民用，給工業企業帶來很大損失。如果民用供冷和供熱能實現地熱的部分替代，不僅能源安全保供的可靠性提高，而且可以更低碳環保，解決成都等大城市燃氣供暖帶來的氮氧化物污染問題。

五、結語

由于地熱資源的豐富性、穩定性、環保性和安全性，地熱將在未來幾十年后成為全球第五大類一次能源。四川要鞏固全國清潔能源示范省的地位實現綠色低碳高質量發展，為全國的能源轉型發展和“雙碳目標”做貢獻，應當也可以在地熱資源開發利用方面大有作為，地熱資源開發利用正當其時。