我国地热高质量开发利用存在的问题及策略建议

随着全球气候变化的严峻挑战和能源需求的不断增长,发展绿色低碳、高效安全的能源体系已成为国际共识。我国地热资源丰富,开发利用潜力巨大,相比于风电光伏等其他可再生能源,地热不受天气和四季变化影响,具有较好的稳定性,开发利用前景广阔。因此,推动地热能高质量开发利用具有重要意义。

目前地热产业的发展仍面临诸多挑战,已有部分专家学者针对性地提出了相关建议。李雅琼提出了要加强地热能发电、干热岩高效开发等关键技术研究,崔静云提出了要加强行业管理、重视技术创新, 杜境然等提出要在地热发电领域深入研究,打破技术瓶颈。尽管上述建议为地热行业的发展指明了方向,但整体上看,对于地热高质量发展所面临的问题, 尚缺乏一个全面、系统的梳理及相应的应对策略。

1 我国地热发展现状

1.1 地热资源情况

按照地热资源埋藏深度,地热能分为浅层地热能、水热型地热能和干热岩型地热能。浅层地热资源一般为200 m以内、主要通过地源热泵技术开采利用的地热能,温度一般小于25℃,可用于建筑供暖、制冷;水热型地热资源一般为200~3 000 m之间的地热能,以中温和低温为主,高温为辅,可用于发电、供暖、 制冷、洗浴、烘干、养殖等;干热岩型地热资源即地表以下3 000~10 000 m深处的岩石中所蕴涵的地热能,温度一般大于180℃,主要用于发电。

我国地热资源量约占全球地热资源的1/6,336个主要城市浅层地热资源年可采量折合标准煤约7亿t, 大陆水热型地热资源年可采量折合标准煤18.65亿t, 地下3 000~10 000 m的干热岩型地热资源量折合标准煤约856万亿t。

地热资源总体分布呈现“东高西低、南高北低”的特点。浅层地热资源在我国储量大,分布地域广,我国大部分地区都适宜开发浅层地热资源。水热型中低温地热资源主要分布于华北平原、河淮平原、苏北平原、 松辽盆地、下辽河平原、汾渭盆地等大中型沉积盆地上,水热型高温地热资源主要分布在我国藏南-川西-滇西水热活动密集带。干热岩资源在我国主要分布在东部、南部地区,主要在藏、滇、粤、闽等省区。

1.2 地热开发利用现状

近年来,我国对地热能发展的重视程度显著增强, 国家层面已出台多项政策推动该领域快速发展。2021 年9月国家发改委、国家能源局等9部门联合印发了 《关于促进地热能开发利用的若干意见》,明确了地热规模化发展目标,鼓励各级政府和相关部门出台有利于地热能开发利用的财政、金融政策等,鼓励和支持企业加强技术创新。随着“双碳”目标的不断推进,各地区也纷纷出台了相关补贴政策,如北京、河南、浙江、山西等省市,补贴措施包括节能投资项目实行无偿补助, 按投资规模或成本给予补贴、按节能效果给予奖励等。

得益于国家层面政策的持续加码与不断深化,以及地方政府的积极响应与推动,地热能已经逐步发展成为推动能源结构转型、实现绿色低碳发展目标的重要力量,特别在供暖领域,其清洁替代作用尤为显著。 地热能产业在国家的高度重视和大力支持下,正步入快速发展的快车道。

1)地热发电。20世纪70年代初,我国先后建成7 处中低温地热流体发电的小型地热试验电站,目前这些试验电站基本都已停运。1977年,我国在西藏羊八井建设了第一个中高温地热发电示范电站。2018 年底,西藏羊易地热电站完成一期16 MW建设,于2019年满负荷并网发电,成为截至目前我国单机功率最大的地热发电机组。截至目前,我国累计建成地热发电装机容量约59.6 MW,但目前实际运行的不足 20 MW。

2)地热直接利用。目前,我国地热能在供暖、制冷、温泉利用、农业等领域均有广泛应用,形成了多元化的发展格局。截至2022年底,我国地热直接利用折合装机容量100 GW,年利用热量达828 882万亿J,占我国一次能源消费比重达5‰,相当于年替代标准煤2 832万t、减排CO27 052万t。其中,中深层水热型地热供暖利用折合装机容量50 GW,占比49.94%, 成为最主要的利用方式;浅层地热供暖(制冷)折合装机容量42.3 GW,占比42.24%。地热能利用在能源结构转型、绿色低碳发展中的作用日益凸显。

1.3 地热能在供暖中的定位

目前,我国北方城镇建筑供暖以大中型集中供暖系统为主要方式,而北方农村住宅绝大多数由农户自建,房屋保温效果差、建筑能效低,普遍采用分散采暖方式。截至2022年底,我国北方城镇供暖建筑面积达167亿m2,农村供热面积7 1亿m 2。从热源分类来看,在北方城镇建筑供热热源中,燃煤占比约70%、燃气占比24%,以地热、生物质供热为代表的可再生能源以及余热利用占比很小。随着城市化进程的加速, 北方城市的供热覆盖范围预计将持续扩大。同时,南方地区因缺乏大规模的市政集中供暖系统,其冬季室内的温暖舒适度普遍不及北方集中供暖区域,南方地区供暖需求的潜力正快速增长。在“双碳目标”的要求下,亟需探索并推广创新供热技术与模式,优化热源配置结构,构建安全可靠、低碳高效的新型供热体系。

自2017年以来,为推动供暖清洁低碳转型,国家大力推动农村“煤改气”,并出台相应补贴政策。近年来,天然气供应持续紧张,价格暴涨,多地城燃企业亏损严重。特别是“煤改气”大省河北为做好天然气保供,专门出台补贴政策,加重了其财政负担。在此背景下,探索并实施利用地热能供暖作为天然气供暖的有效补充或替代方案,显得尤为迫切且意义重大。

截至2022年底,我国中深层地热供暖面积累计达到5.82亿m2,主要集中在河北、河南、山东、天津、陕西、山西等地。浅层地热供暖(制冷)能力累计达到 8.1亿m2,主要利用区域分布在东部平原地区。在中东部地热资源优势区,地热供暖已具备与电力、燃煤、 天然气等能源供暖同价竞争的条件,在北京城市副中心、雄安新区、黄河中下游城市群已形成规模利用的良好局面。

随着我国在地热能勘探、开发及利用领域的技术创新步伐不断加快,地热能的装备技术层次亦显著提升,为地热能供暖的广泛应用奠定了坚实的技术基础, 地热能在供暖中的独特优势使得地热能在供暖中的战略地位日益明确且重要。

2 地热高质量开发利用存在的问题

尽管我国地热产业发展取得了一定成就,但在实际推进过程中,仍面临诸多挑战与问题,制约了地热资源的高质量开发利用。

2.1 地热资源勘查不足

提高地热资源勘查程度和精度是地热能高质量开发利用的基础,但目前全国范围内大部分地区尚未开展系统全面的地热资源勘查评价工作,地热资源的总量仅为粗略估算的数值,缺乏科学、严谨且统一的数据支撑,主要表现在以下几个方面。

1)地质条件复杂,资源富集机理不清。中国及临区是全球显生宙地质结构和发展历史最复杂的地区。而地热资源分布受深部动力学背景和构造活动控制明显,复杂的大地构造背景和演化历程导致我国地热系统类型多、成因复杂,资源条件差异大、非均质性强。不同类型地热系统构成要素形成机制及主控因素不清,增加了地热资源勘探开发难度。

2)勘查开发水平不足。与发达国家相比,我国地热勘探开发技术水平还有很大差距。部分地区的勘查设备和技术水平较低,无法满足现代地热资源勘查的需求。这限制了勘查工作的深度和广度,使得地热资源的家底难以摸清。

3)勘查投入不够。地热能的勘探开发需要高昂的投资成本,但国家对地热资源的勘探领域的投资比例较低,中央财政仅对京津冀少数地区及共和盆地干热岩项目进行了重点扶持,且地方政府财政资金有限, 难以全面覆盖地热资源的详查与地热田的勘探工作, 造成地热田勘查程度低、基础数据匮乏,制约了地热产业快速发展的步伐。

2.2 统筹规划有待加强

从国家层面,发布《地热能开发利用“十三五”规划》之后并未发布新的政策。从地方层面看,只有贵州、咸阳等少数地区编制并实施了地方地热资源开发利用规划。绝大部分地方的地热能开发利用未能实现全面、系统、有序的发展,主要表现在以下几个方面。

1)地热在《矿产资源法》《水法》和《可再生能源法》的管理之下,有矿产资源、地下水、能源三种属性, 管理权限分属不同部门,形成了多头管理和重复管理的局面,造成了企业办理地热项目手续复杂、流程不畅,影响企业投资开发利用地热能的积极性,制约了地热能开发利用的产业化、规模化发展。

2)各地缺少对地热的针对性规划,各地块用能需求未和地热资源利用相结合,导致在地热开发过程中, 存在与城市规划、市政建设、环境保护等部门之间缺乏统筹协调的问题,导致项目落地困难。

3)标准化体系构建尚需完善。目前地热能开发利用方面尚未形成一套具有前瞻性和实用性的指导性标准,在开发利用方案的审定和项目质量的把控上缺乏权威性的评估体系作为决策依据。

2.3 市场活力有待提高

从地热供暖领域来看,不同的热源供热成本不同, 地热能供暖成本受地热资源禀赋、开采难度和地面配套设施建设成本等因素的影响,成本变化较大,且初始投资高。项目的经济性也受当地经济发展、居民消费能力及偏好、小区周边环境等条件的影响而千差万别。 目前国内地热能开发利用企业积极性不高,主要表现在以下几个方面。

1)地热能供热的价格机制还没有完全理顺。目前地热供暖价格仍参照传统供暖模式,由政府定价,未考虑地热能产业的特点及企业的运营成本,对未来企业可持续运营缺乏有力的政策支持,削弱了地热供暖项目的市场竞争力和投资动力。

2)资源税负较重。依据《资源税法》的规定,地热资源的开发利用需承担较高的资源税,按原矿1%~ 20%或每立方米1~30元的税率标准征收,这样的税负水平直接推高了项目的建设成本,给地热开发企业造成了沉重的经济负担,影响了企业的盈利能力和再投资意愿,进而降低了行业整体的发展积极性。

3)地热能供热的环境价值没有得到体现,缺乏科学、合理的可再生能源供热抵消碳排放核算机制。目前,国家已通过“绿证”实现了绿色电力的环境价值实现,但对于地热能供热等“绿热”,还没有体现其环境价值的渠道。

3 地热高质量开发利用的策略及建议

3.1 加快资源勘查,掌握资源家底

1)加强地热能基础理论研究。深化地质科学研究,特别是针对地热资源形成机制、分布规律及资源潜力评估等方面的研究,为地热勘查提供坚实的理论基础。加强跨学科合作,融合多领域知识,构建地热资源勘探与开发的综合理论体系。

2)加快关键技术和装备攻关。通过科技创新手段,解决地热勘探领域内的重大技术瓶颈,如高精度地球物理探测技术、深部地热钻井技术、地热资源高效提取与利用技术等。推动地热勘查装备的自主研发与升级换代,提高勘查效率与精度,降低作业成本,为地热资源的商业化开发提供有力支撑。

3)国家加大对地热勘查领域的资金投入,地方政府积极引入社会资金投入勘查,形成政府引导、企业为主体、社会广泛参与的多元化投融资机制,加大地热能资源勘查力度,准确把握地热资源的位置和储量。

3.2 加强顶层设计,明确发展方向

1)完善相关法律法规,重新界定地热资源的法律属性,清晰划分各级行政机构的管理权限与责任范畴, 旨在消除地热管理中存在的多头管理现象,为管理部门推动地热管理体制改革奠定坚实的法律基础,并有效保障地热资源开发利用的合法权益。

2)制定国家层面的地热能发展战略,优化各地规划对可再生能源利用的要求,在规划层面明确地热项目布局,推动地热开发利用与规划衔接,在编制规划时充分考虑地热的接入消纳条件,并预留必要的场地空间。

3)研究出台地热能开发利用相关标准规范,明确地热资源勘查评估、系统设计、施工安装、工程验收、智能监控等各个环节的技术要求,推动地热项目标准化、 规范化发展。

3.3 优化政策环境,激发市场活力

1)推动地热定价机制改革,采取政府指导、市场引导的双重定价机制,根据地热资源禀赋、各种技术的应用水平和条件,市场成熟度等,核定地热能供暖的指导价格。在充分保障地热企业正常运营及合理的利润空间的基础上,实施灵活多变的市场导向定价机制与补偿措施,以增强地热项目的经济可行性,加大地热产业社会资本吸引力。

2)制定和完善促进地热产业发展的政策措施和市场机制,如建设补贴、税费减免等,加强行业监管和标准化建设,规范市场秩序。

3)积极探索实现地热能供暖的环境价值。根据国家政策适时出台用户碳排放和可再生能源利用指标考核制度,建立健全生态补偿机制和市场激励机制,调动企业和市场应用地热能的积极性。

3.4 加强科技创新,推动应用示范

1)加大对地热关键技术研发的投入力度,重点突破地下水回灌成井工艺、热储资源量评估、地热发电技术等难题。

2)推动产学研用深度融合,强化国际间的合作与对话,积极吸纳海外前沿技术与管理智慧,促进技术创新与产业升级。

3)建设一批地热科技创新与应用示范项目,推动地热技术在供暖、制冷、发电、农业及工业等领域的广泛应用。通过示范项目的引领和带动作用,推动地热产业高质量发展。

4 结 语

综上所述,地热资源作为清洁、可再生的能源形式,在推动我国能源结构转型中扮演着至关重要的角色。本文围绕地热高质量发展中面临的资源量不清、 缺乏统筹规划及开发主体缺乏积极性等方面问题进行系统梳理,并针对性提出要加快资源勘查、加强顶层设计、优化政策环境、加强科技创新等建议。

来源：谌洋《我国地热能高质量开发利用面临的问题及对策建议》