跳出溫泉池 “地熱+”產(chǎn)業(yè)如何“沸騰

       進(jìn)入冬季，云南騰沖的天氣逐漸變涼。一場(chǎng)雨過(guò)后，最低氣溫已不足10攝氏度。

  但在當地熱海風(fēng)景區內，一口直徑3米的“大鍋”正在晝夜不息地翻滾沸騰?！板仭敝惺菑臄登?a href="http://keyinmall.com/t/深地.html" >深地下一路沖出地表的溫泉水，溫度高達97攝氏度，還沒(méi)靠近就能聞到淡淡的硫磺味。這口鍋被形象地稱(chēng)為“熱海大滾鍋”。

  這樣的地熱溫泉在云南星羅棋布，每年吸引眾多游客慕名前來(lái)體驗。但在從事地熱能開(kāi)發(fā)研究多年的專(zhuān)家們看來(lái)，如此優(yōu)質(zhì)的地熱資源，如果僅停留在溫泉開(kāi)發(fā)，實(shí)在可惜。

  溫泉只是地熱能眾多利用方式之一。我國地熱資源豐富，地熱能直接利用規模連續多年位居世界第一，是無(wú)可爭議的地熱大國。

  20世紀70年代，我國開(kāi)始對地熱能進(jìn)行規?；?，一度掀起“地熱會(huì )戰”。但受當時(shí)技術(shù)條件限制，地熱產(chǎn)業(yè)沒(méi)能進(jìn)一步發(fā)展壯大。

  近年來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)的不斷突破，以及“雙碳”目標的提出，人們再次將目光投向作為清潔能源之一的地熱能。

  但在沉寂數十年后，高價(jià)值利用占比低、商業(yè)模式不成熟、管理機制待完善等問(wèn)題，正困擾著(zhù)我國地熱產(chǎn)業(yè)。如何讓地熱產(chǎn)業(yè)“沸騰”，有待各方共同探索。

  我國地熱能直接利用規模全球最大

  地熱能是地球內部以熱的形式蘊藏的能量，其主要來(lái)源是地球的熔融巖漿和內部放射性物質(zhì)衰變。由于地球內部一直在不停地釋放熱量，因此，地熱能取之不盡用之不竭，是可循環(huán)利用的清潔能源，被列為五大非碳基能源之一。

  地熱資源種類(lèi)繁多。按照不同的地質(zhì)構造特征、熱流體傳輸方式、溫度范圍等，我國地熱資源大致可分為淺層地熱資源、水熱型地熱資源和干熱巖資源等。分布區域最淺的僅位于地表下數米，最深的則達地下數千米。

  與化石能源儲量相對匱乏不同，我國可以算得上是地熱資源“富國”。2017年，原國土資源部中國地質(zhì)調查局組織對我國地熱資源摸底調查結果顯示，我國開(kāi)采利用規模最大的水熱型地熱資源儲量十分豐富，總量折合標準煤約12500億噸，其中每年可開(kāi)采量折合標準煤達18.65億噸，是2022年全國能源消費總量的34%。對于開(kāi)采難度較大、目前暫不具備大規模開(kāi)采條件的干熱巖資源，其資源儲量更是高達856萬(wàn)億噸標準煤，潛力巨大，被認為是未來(lái)的戰略資源。

  地熱能的開(kāi)發(fā)利用大致可分為直接利用和地熱發(fā)電兩種。對于淺層地熱資源，以及中低溫的水熱型地熱資源，通常以直接利用為主，如地源熱泵、地熱供暖、溫泉康養等。對于高溫水熱型地熱資源，地熱發(fā)電則是價(jià)值更高的利用方式。

  無(wú)論是直接利用還是地熱發(fā)電，對于水熱型地熱資源，其利用技術(shù)的核心都是“取熱不耗水”，即從開(kāi)采井中將蘊含熱量的地熱水抽取出來(lái)，利用換熱器吸收水中的熱量，隨后再將失去熱量的冷水通過(guò)回灌井重新注回取水層。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，地下熱源會(huì )將冷水重新加熱，等待再次開(kāi)采。整個(gè)過(guò)程中，地下熱源就像一臺鍋爐，通過(guò)不斷加熱地下水，實(shí)現地熱能的循環(huán)利用。這種地熱資源開(kāi)采方式要求必須對抽取的地熱水進(jìn)行100%回灌，以實(shí)現“采灌平衡”，保證地熱資源可持續利用。此外，還有部分地熱發(fā)電技術(shù)直接利用地熱蒸汽進(jìn)行發(fā)電，對地下水的抽取量更低，近乎為零。

  根據世界地熱大會(huì )的統計數據顯示，截至2020年底，我國地熱直接利用裝機容量達40.6吉瓦，占全球38%，連續多年位居世界首位。其中，地熱熱泵裝機容量26.5吉瓦；地熱供暖裝機容量7.0吉瓦，相比2015年增長(cháng)138%，是所有直接利用方式中增長(cháng)最快的。到2021年底，我國地熱供暖（制冷）能力已達13.3億平方米。

  雄安新區正位于我國三大地熱帶之一的華北地熱帶內。區內地熱資源豐富，地熱供暖起步早、發(fā)展迅速，成為當地的主要供暖方式。在雄安的冬季，看不到高聳的煙囪“吞云吐霧”，只有地下源源不斷的熱量溫暖千家萬(wàn)戶(hù)。

  早在2009年，當時(shí)的河北雄縣便與中國石化合作開(kāi)發(fā)當地地熱資源。到雄安新區設立前，雄縣縣內已擁有地熱井77口（包括回灌井29口），換熱站35座，建成供暖能力450萬(wàn)平方米，城區95%以上的建筑實(shí)現地熱供暖，基本實(shí)現了城區地熱集中供暖全覆蓋。而在雄安新區設立后，截至2023年底，雄安三縣共建成以地熱為主的清潔供暖換熱站超百座，敷設供熱管網(wǎng)約550公里，供暖面積超700萬(wàn)平方米。

  地熱發(fā)電裝機容量跌至世界第19位

      作為清潔能源之一，地熱能除了直接利用，在發(fā)電方面也同樣獨具優(yōu)勢，被認為是更具價(jià)值的利用方式。 

      地熱發(fā)電最大的優(yōu)勢是穩定。相比風(fēng)力、水力、光伏等“看天吃飯”的清潔能源，地熱發(fā)電受天氣影響極小，穩定性甚至可以媲美火力發(fā)電。

  羊易地熱發(fā)電站是我國海拔最高、技術(shù)最先進(jìn)的地熱電站，裝機容量16兆瓦。在全年8760小時(shí)中，羊易電站能夠穩定發(fā)電8732小時(shí)，每年只需數小時(shí)的停電檢修時(shí)間。相比之下，我國2022年風(fēng)力發(fā)電年均利用時(shí)間為2259小時(shí)，光伏發(fā)電為1202小時(shí)，即使是利用時(shí)間相對較長(cháng)的水力發(fā)電，也僅在3500小時(shí)左右。因此，地熱發(fā)電的年均利用時(shí)長(cháng)是水電、風(fēng)電、光伏的2—7倍，這意味著(zhù)同等裝機容量的機組，地熱發(fā)電可以產(chǎn)生更多電量。

  穩定性不僅能夠提升電站運行的經(jīng)濟效益，在清潔能源發(fā)電占比逐漸提升、電力系統所面臨的不穩定性挑戰逐漸增大時(shí)，地熱發(fā)電憑借超強的穩定性可有效應對新能源發(fā)電占比增加對電力系統帶來(lái)的波動(dòng)風(fēng)險，有望在多能互補的新型能源體系建設中發(fā)揮重要作用。此外，地熱發(fā)電占地面積小、部署靈活、對生態(tài)環(huán)境影響較小等優(yōu)勢也讓其備受青睞。

  雖然地熱發(fā)電優(yōu)勢明顯，但一個(gè)令人尷尬的現實(shí)是，我國地熱發(fā)電的建設規模卻落后于世界上很多國家。截至2022年底，全球地熱發(fā)電裝機量約1.6萬(wàn)兆瓦，我國地熱發(fā)電裝機量?jì)H為50多兆瓦，占全球總裝機量的0.3%?！斑€在運行的可能只有20多兆瓦?！睆埓髠ケ硎?，從地熱發(fā)電的裝機容量看，我國已經(jīng)由20世紀70年代末的全球第8，下降到了目前的第19位。

  我國曾是世界上第8個(gè)掌握地熱發(fā)電技術(shù)的國家。20世紀70年代，時(shí)任地質(zhì)部部長(cháng)李四光看好地熱能發(fā)展潛力，在全國掀起了一場(chǎng)“地熱會(huì )戰”。1970年，我國在廣東豐順建立了第一座試驗地熱發(fā)電站。隨后，江西宜春、河北懷來(lái)、湖南寧鄉等地都建起了地熱發(fā)電項目。其中，1977年投產(chǎn)的西藏羊八井高溫地熱發(fā)電項目是我國地熱發(fā)展史上濃墨重彩的一筆。羊八井井口噴出的地熱水，溫度最高可達172攝氏度。該地熱發(fā)電項目的發(fā)電量，曾占拉薩電網(wǎng)全年供電量的40％，冬季超過(guò)60％，為拉薩市發(fā)展提供了重要能源保障。

  但受限于當時(shí)的技術(shù)條件，我國能動(dòng)用的地熱資源并不多，開(kāi)采成本居高不下。最終，這場(chǎng)“地熱會(huì )戰”逐漸沉寂，沒(méi)能取得持續發(fā)展。

  從1977年羊八井電站投產(chǎn)，到2018年羊易電站建設，中間40余年間，我國再沒(méi)有大規模地熱發(fā)電站項目上馬。截至2020年，國內在運行的地熱電站只剩6座。

  凸顯地熱發(fā)電規模效應需多管齊下

  沉寂40余年的地熱發(fā)電，如今在“雙碳”目標的召喚下，伴隨著(zhù)開(kāi)采技術(shù)的進(jìn)步，正重新得到青睞。但停滯數十年造成的空白，也讓其在今天的發(fā)展面臨諸多阻礙。

  必須承認的一點(diǎn)是，最適宜發(fā)電的水熱型高溫地熱資源在我國地熱資源總量中占比并不大。根據2017年的調查結果，我國水熱型高溫地熱資源總量折合標準煤141億噸，每年可采量折合標準煤0.18億噸，發(fā)電潛力為846萬(wàn)千瓦，僅占水熱型地熱資源可開(kāi)采總量的不到1%。

  雖然占比不大，但面對846萬(wàn)千瓦的開(kāi)發(fā)潛力，目前僅數十兆瓦的裝機容量幾乎可以忽略不計。

  造成這一尷尬局面的主要原因仍然是地熱發(fā)電居高不下的建設成本。地熱發(fā)電項目建設成本主要集中在前期勘探鉆井環(huán)節。要開(kāi)發(fā)利用地熱資源，首先要摸清其具體分布情況，也就是哪里有熱，溫度有多高。

  地熱發(fā)電依賴(lài)中高溫水熱型地熱資源，其往往分布在地下數千米。如何精準找到熱源并不是一件容易的事?！澳壳拔覈責豳Y源的家底還沒(méi)有完全摸清，最新的調查數據也是2017年的，并且精度不高，還無(wú)法有效指導地熱資源勘探?！睆埓髠ブ毖?，摸不清帶來(lái)的直接后果是“打不準”。地熱鉆井就像開(kāi)盲盒，“有沒(méi)有地熱水、有多少度的地熱水，這些都有很大不確定性。一口井打幾千米，沒(méi)有符合要求的水，這是常有的事”。

  而一旦水溫無(wú)法達到發(fā)電要求，投入成本也將“打水漂”。加之目前我國探明的水熱型高溫地熱資源主要分布于西南地區，當地消納能力有限，長(cháng)距離運輸會(huì )再次增加成本。這些因素都使得在目前電價(jià)水平下，地熱發(fā)電難以吸引市場(chǎng)更多投入，企業(yè)積極性不高。

  建設規模小，致使行業(yè)無(wú)法形成規模效應，進(jìn)一步推升了地熱發(fā)電開(kāi)發(fā)成本，陷入一種惡性循環(huán)。曾參與西藏羊八井和羊易電站建設的西藏地熱產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )會(huì )長(cháng)王善民告訴記者，國內的地熱發(fā)電裝機規模至少要達到200兆瓦，才能實(shí)現規?；?，與燃煤火電的標桿電價(jià)持平，實(shí)現平價(jià)上網(wǎng)。但目前建設規模距離這個(gè)目標相去甚遠，規?；t遲未能形成。

  除了前期建設成本居高不下，目前關(guān)于地熱資源利用尤其是地熱發(fā)電的相關(guān)法規政策也有待進(jìn)一步明確。2020年新出臺的資源稅法將地熱列為能源礦產(chǎn)，要求按原礦1%—20%或每立方米1—30元的稅率標準征稅。這意味著(zhù)像羊易地熱發(fā)電站這樣年地熱流體循環(huán)量547萬(wàn)立方米的地熱資源，需要繳納至少547萬(wàn)元的資源稅。

  有業(yè)內人士曾指出，“對地熱能征收資源稅并不是征稅多少的問(wèn)題，而是合理與否的問(wèn)題。資源稅法規定對煤炭、石油、天然氣征收資源稅，是因為化石能源是不可再生資源。而地熱能是可再生能源資源，且用于供暖和發(fā)電用途本質(zhì)上只用熱未用水，并不符合從量計征的條件?！?a href="http://keyinmall.com/t/中國科學(xué)院院士.html" >中國科學(xué)院院士、中國地源熱泵產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟名譽(yù)理事長(cháng)汪集暘此前在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)同樣指出，“實(shí)際上，地熱用于供暖時(shí)，在100%同層回灌的前提下，地熱水僅作為能量載體，回灌后并不存在水的消耗問(wèn)題?，F行可再生能源法已經(jīng)明確將地熱能納為可再生能源資源，對其征稅是不合理的?！?/p>

  探索梯級利用新模式攤薄開(kāi)發(fā)成本

  雖然仍面臨不少發(fā)展瓶頸，但地熱發(fā)電并非沒(méi)有機會(huì )。張大偉介紹，在地熱發(fā)電已經(jīng)實(shí)現規?；l(fā)展的冰島，其成本已降低到約0.2元/度。從長(cháng)遠角度看，地熱發(fā)電在經(jīng)濟上是可行的。

  電價(jià)補貼被視為是擴大地熱發(fā)電開(kāi)發(fā)規模，從而降低成本，打破發(fā)展惡性循環(huán)的有效手段?！暗責岚l(fā)電前期，需要采取風(fēng)電和光伏類(lèi)似的電價(jià)補貼。等發(fā)展到規?；?，成本就有可能降下來(lái)?！蓖跎泼衽e例介紹，目前補貼后的羊八井電站含稅上網(wǎng)電價(jià)為0.9元/度，并且已經(jīng)納入全國可再生能源電價(jià)附加分攤項目，經(jīng)濟效益較好。但由于我國地熱電價(jià)補貼政策為一站一議，缺乏全國統一補貼政策，后續開(kāi)發(fā)的地熱電站不一定能夠爭取到補貼機會(huì )。2018年開(kāi)發(fā)的羊易電站沒(méi)能爭取到地熱電價(jià)補貼，目前上網(wǎng)電價(jià)為0.25元/度，虧損嚴重。業(yè)內專(zhuān)家預估，地熱發(fā)電要想實(shí)現盈利，上網(wǎng)補貼電價(jià)建議在0.65—0.85元/度?！耙坏┯泻侠淼?a href="http://keyinmall.com/t/電價(jià)補貼.html" >電價(jià)補貼，政府引導、企業(yè)積極參與，我相信中國地熱發(fā)電很快就能建立起來(lái)?！?a href="http://keyinmall.com/t/中國.html" >中國工程院院士何繼善認為。

  除了立竿見(jiàn)影的補貼手段，梯級利用也被認為是能夠攤薄地熱開(kāi)發(fā)成本的有效手段。地熱梯級利用是指根據地熱能的不同溫度進(jìn)行逐級利用。一般情況下，高溫地熱首先用于發(fā)電，發(fā)電后產(chǎn)生的中低溫熱能可用于供暖、溫泉洗浴、養殖等。一次開(kāi)發(fā)，多次利用，將建設成本在延長(cháng)的利用鏈中逐級消化。

  2021年，國家能源局等8部門(mén)聯(lián)合發(fā)布關(guān)于促進(jìn)地熱能開(kāi)發(fā)利用的若干意見(jiàn)。意見(jiàn)提出，鼓勵地方建設地熱能高質(zhì)量發(fā)展示范區。鼓勵各地開(kāi)展地熱能與旅游業(yè)、種養殖業(yè)及工業(yè)等產(chǎn)業(yè)的綜合利用、地熱能梯次開(kāi)發(fā)利用以及地熱能開(kāi)發(fā)運營(yíng)與數字化、智能化發(fā)展相結合，總結各地區可復制、效果好的地熱能開(kāi)發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗，及時(shí)推廣典型案例。

  在水熱型高溫地熱資源豐富的云南大理，當地政府正在采取一系列行動(dòng)，推動(dòng)地熱發(fā)電有序發(fā)展。大理州常務(wù)副州長(cháng)李蘇表示，《大理州產(chǎn)業(yè)振興三年行動(dòng)計劃（2022—2024年）》明確將地熱能列為重點(diǎn)發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)之一，探索地熱能勘查開(kāi)發(fā)和綜合利用模式，建設大理國家級地熱能高質(zhì)量發(fā)展示范區。

  大理州能源局局長(cháng)彭建華介紹說(shuō)，大理通過(guò)對彌渡、洱海兩個(gè)試點(diǎn)縣的地熱資源勘探，初步優(yōu)選的區塊預計可以開(kāi)發(fā)20—40兆瓦裝機的地熱發(fā)電項目。彌渡小河淌水片區作為第一個(gè)試點(diǎn)，以20兆瓦裝機發(fā)電為主開(kāi)展梯級綜合利用，項目投資大約10億元，其中6億元用于發(fā)電項目，4億元用于綜合利用項目建設。

  地熱發(fā)電項目單體的經(jīng)濟性很大程度上取決于國家電價(jià)扶持政策。如果國家出臺電價(jià)扶持政策，將有利于試點(diǎn)項目的順利推進(jìn)。除了前期資源勘查配套經(jīng)費外，大理州也將對地熱科研給予經(jīng)費支持。下一步他們將研究出臺具體的稅費減免政策。