新时代地热行业发展特点及几点思考

李宁波，李 翔，杨俊伟，于 湲

（1. 北京市地质矿产勘查开发局，北京100195；2. 中国地调局浅层地温能研究与推广中心，北京100195）

0 引言

当前，我国地热产业正迅猛、飞速发展，地热直接利用（非电）已连续多年位居世界首位。尤其是在刚刚过去的2017年，“十九大”召开、“地热能开发利用‘十三五’规划”发布、北京城市副中心建设、雄安新区设立等，使地热的开发利用进入黄金期。这既给我们地热人极大的鼓舞，同时也鞭策着我们继续奋进。

忆往昔，宝剑锋从磨砺出，地热行业取得的辉煌成就值得我们骄傲；瞻前路，竿头日进，我们更要保持自我，砥砺奋进，顺应新时代行业发展的潮流。借此，有些体会及感受要与大家分享，共同探讨、相互借鉴，一起努力将地热产业做大、做强，做成中国品牌。

1 2017中国地热记忆

对于中国地热人来讲，2017年是值得牢记的。这一年，上至国家层面的方针、政策、规划，下至众多重大地热项目的实施建设等，都揭示了一个重要信息——地热的开发利用已经被国家、社会真真正正地重视起来了。最深刻的感受莫过于以下几点：

1.1 “ 十九大”记忆

2017年10月18日，在中共“十九大”上，习近平总书记在报告中提出，加快生态文明体制改革，建设美丽中国。其中“推进绿色发展”“推进资源全面节约和循环利用”“降低能耗”“持续实施大气污染防治”“加大生态系统保护力度”等一系列重点词句在向我们传达,生态文明建设被提升到新高度。我们要建设的现代化是人与自然和谐共生的现代化，是走尊重自然、顺应自然、保护自然的发展道路。而作为可再生能源重要一员的地热，具有清洁、高效、再生、循环、储量大、分布广泛、就地取材的特点，合理开发利用既节约资源又保护环境，将会在生态文明建设中发挥显著作用。国家发展重环保，环保提升需地热。

1.2 “上位规划”记忆

2017年1月，国家发展改革委、国家能源局、国土资源部联合印发《地热能开发利用“十三五”规划》。这是地热行业首个全国规划。规划中提出，“十三五”时期，新增地热能供暖（制冷）面积11亿m2，其中：新增浅层地温能供暖（制冷）面积7亿m2；新增水热型地热供暖面积4亿m2。到2020年，地热供暖（制冷）面积累计达到16亿m2，地热发电装机容量约530MW。并将具体指标分解向各个省市。地热行业发展有了国家的专项规划，有了指导方针和目标，更有了国家的支撑和保障。这是我国地热工作一个具有里程碑意义的新突破。

为了深入贯彻党的十九大精神，2017年12月，国家发展改革委、国家能源局、财政部、环境保护部等10部门联合印发《北方地区冬季清洁取暖规划（2017—2021年）》，旨在提高北方地区取暖清洁化水平，减少大气污染物排放。污染防治的重点区域是京津冀“2+26”个重点城市。规划提出，到2019年，北方地区清洁取暖率达到50%，替代散烧煤（含低效小锅炉用煤）7400万吨。到2021年，北方地区清洁取暖率达到70%，替代散烧煤（含低效小锅炉用煤）1.5亿吨。其中，地热供暖面积2016年底为5亿m2，至2021年将增长到10亿m2。

这些规划共同为我们的地热产业构建了一幅美好的发展蓝图。

1.3 “重大项目”记忆

2017年，一批国家重大建设项目采用地热“两能”为建筑供暖、制冷，无疑是对地热开发利用技术的肯定，同时也展现出地热在规模化应用方面的优势——高效、节能。以我们身边的大型建设项目为例：

根据《北京市“十三五”新能源和可再生能源发展规划》，到2020年，城市副中心行政办公区新能源和可再生能源利用比重力争达到40%以上，城市副中心整体区域新能源和可再生能源利用比重力争达到15%以上。一方面，可再生能源指标的实现，地热能是绝对的主力军。另一方面，运用创新的能源运行信息智慧调节技术，实现新能源和可再生能源与常规能源系统的智能耦合运行，打造国际先进水平的可再生能源示范区，这既是对地热利用技术的创新，也是为全球区域能源发展树立了良好的典范。优秀的经验和技术得以传播，提升整个地热行业发展，都得益于高水平的规划、先进的思路、重点区域和项目建设的良好契机，为行业发展提供更广阔的平台。北京城市副中心核心办公区一期项目，为打造“近零碳排放区”示范工程，采用地热“两能”为建筑供暖、制冷，大大降低了污染物排放和区域能耗。

在北京新机场建设项目中，目前已确定有近250万m2的机场配套建筑采用浅层地温能进行供暖、制冷，有效提升了区域可再生能源利用率。

地热能已露锋芒，未来，在“绿色发展”成为主题的时代里，越来越多的项目将采用这种成熟的技术，同时，区域能源智慧管理、互联网+新能源、热网融合等一些创新事物将值得我们研究和关注。

2 新时代地热行业发展特点

今后地热的发展发向，将是为解决北方供暖为主的开发利用。当前，地热行业主要体现如下几个特点：

2.1 地热空前热，加温全国浅层地温能行业热

当前，地热行业的发展既有了“上位规划”的支持，又有了普通大众的接受，在可再生能源供暖中可算是NO.1。“地热”概念已深入人心，其清洁、可再生、储量大等特点也深受社会大众的追捧。地热真的“热”起来了，同样，也带动了浅层地温能行业发展。全国浅层地温能供暖面积(图1)。从这样一组数字可以看出，浅层地温能产业发展正在快速增长，行业真正被地热“加热”了。

图1 我国浅层地温能应用面积统计Fig.1 Application area statistics of shallow geothermal energy in China

2.2 北方地区清洁供暖和治理雾霾使浅层地温能产业发展呈高速状态

当前，我国北方地区冬季雾霾问题严重，京津冀地区尤为突出。冬季燃煤供暖是造成雾霾的重要原因。2016年12月中央财经领导小组第十四次会议，提出了北方清洁供暖问题。京津冀地方政府都在出台相关政策，采用煤改电、煤改气等方式，实现供暖清洁化改革。浅层地温能供暖作为一种清洁化的能源，必将在当前的形势下发挥更加重要且不可替代的作用。北京市浅层地温能供暖面积，2010年为1957万m2，2015年为4000万m2，而在2020年，预计将达5000万m2以上。

2.3 鼓励政策密集出台，各级政府积极推动，全面利好浅层地温能产业发展

近两年，鼓励政策密集出台。2017年9月，住建部、国家发展改革委等4部委联合下发《关于推进北方采暖地区城镇清洁供暖的指导意见》，指出推进北方地区冬季清洁取暖是中央提出的一项重要战略部署。要大力推进地热能等可再生能源供暖项目。2017年12月，国家发展改革委、国土资源部等6个部委联合下发《关于加快浅层地热能开发利用促进北方采暖地区燃煤减量替代的通知》，要求加快推进浅层地热能(亦称地温能)开发利用，大力推动本地区实施浅层地温能利用工作。

地方政府也纷纷响应号召，制定落实方案。以北京为例，继国务院发布《大气污染防治行动计划》后，于2013年发布了《北京市2013—2017年清洁空气行动计划》。2013年12月，市发展改革委等6部门印发《进一步促进地热能开发及热泵系统利用实施意见》；2016年6月，市发展改革委印发《关于进一步明确煤改地源热泵项目支持政策的通知》；2016年9月，北京市发布《“十三五”时期新能源和可再生能源发展规划》；2017年2月，市人民政府办公厅印发《2017年北京市农村地区村庄冬季清洁取暖工作方案》等政策。这一系列鼓励政策相继出台，都表明要大力发展浅层地温能系统建设，加大支持资金力度，补贴金额从30%到50%，优惠电价等，支持力度空前强大。这也大大推动了市场的发展，用户有需求、有补贴，设备商有销量、有市场，建设方有项目、有收益，政府调控有成效，环境保护有提升，一举多得，全面利好。

2.4 重点区域、项目建设使水热型地热供暖大展身手

以重点区域、项目建设为契机，综合运用多能互补模式和智慧能源技术，打造一批具有国际先进水平的新能源和可再生能源示范区，是当前政府大力倡导的能源建设发展模式。地热产业发展成为该模式中不可或缺的组成部分。

根据2018年1月2日召开的京津冀协同发展工作推进会上的消息，河北雄安新区规划框架基本成熟，未来雄安新区将建设绿色智慧新城，只有实现新能源和可再生能源100%替代化石能源，才能建设真正意义上的绿色智慧城市。在去化石能源工作中，首先就是全力开发可再生能源，充分利用太阳能、地热能、风能等资源。雄安地区地热田面积达320km2，地热水储量821.78亿m3，可替代66.3亿吨标准煤，但目前开发利用量仅占可采总量的6%，国土资源部已规划“打造全球地热利用样板”。因此，在不久的将来，地热产业将在雄安新区这个舞台上大展拳脚。

2.5 水热型地热发电和干热岩利用在新的起点上将迎来新的崛起

地热发电自1977年建成西藏羊八井地热电站并沿用至今，一直没有形成遍地开花的局面。当前，规划印发、技术进步等因素使停滞多年的地热发电又热起来了。云南等地已建立了一些新电站，在其示范带动下必将推动我国地热发电产业快速发展，将在分布式发电、一带一路新能源发展等发面发挥作用。相对于光电、风电的波动性对电网的冲击缺陷，地热发电更持续稳定。我国对光伏和风力发电已给出明确的上网电价政策，而地热发电尚无相关扶持政策出台，产业的发展还期待政策的扶持。

干热岩是国际社会公认的高效低碳清洁能源。2017年9月我国科学家在青海共和盆地3705m深处钻获236℃的高温干热岩体。这是我国首次钻获温度最高的干热岩体，是干热岩勘查的重大突破。经过中国地调局初步评价我国陆域干热岩资源量为856万亿吨标准煤，根据国际标准，以其2%作为可采资源，全国陆域干热岩可采资源量达17万亿吨标准煤。和传统水热型的地热相比，干热岩温度更高，能量资源更丰富。根据中国地调局初步调查结果，我国东南沿海地区，松辽平原、华北平原和青藏高原地区是干热岩将来勘查开发有潜力的地区。国际社会高度重视干热岩的勘查开发，如在美国已经初步在某些地区进行了干热岩的实验性发电。在我国，干热岩的开发特别是商业开发，目前还处于一种探索的阶段，但前景广阔。

3 新时代行业发展催生新成果

当前，我们已迈入新时代中国特色社会主义道路，继往开来，新时代，新气象，新思路，新做法。“两个一百年”为我们指明了前进的方向和目标。顺应时代发展，创新规划、思路、技术、模式等，地热行业也创造出许许多多的优秀成果，主要表现在以下几个方面：

3.1 系统集成方面

因地制宜，多能互补的“浅层地温能+”是近年来地源热泵行业大力发展的建设模式。充分考虑到了区域自然资源条件和特点，合理调配资源开发利用，真正做到了资源的集约、节约利用，我们已总结为“四个结合”，即深浅结合、天地结合、调蓄结合、表里结合。这4种结合方式不是孤立的，而是可以相互结合的。总之要根据不同地区的资源条件，最大程度地利用好各种资源，提高资源的利用效率（李宁波等，2017)。

3.2 技术创新方面

为了满足地热行业的快速发展需求，大量新技术应运而生，而技术的革新又推动了行业的进步，值得我们学习和推广。

（1）水热型地热资源的梯级利用

一般来说，高于150℃的高温地热资源，可开采流体多属于蒸汽型，分布区域有限，主要用于发电；而对于我国大部分地区易开采的地热资源来说，都是低于150℃中低温地热资源，可开采流体属于水热型。对于在封闭管路中循环的地热水，在被提取热量后，通常要回灌至地下，以保证地热资源的循环利用。而一些品质优良的地热水资源温度较高，在经首次提取热量后，仍保持较高的水温，40℃～50℃甚至更高，其中还有较多的热量，这种地热尾水如果直接回灌至地下，是能源资源的浪费。因此，对于品质较好的地热尾水，最好的做法是通过热泵系统对其再次或多次提取热量，将水温降至20℃～30℃后进行回灌。这种做法称之为地热水的梯级利用。一方面，提高了地热资源的利用率，单位水量供能量增大，系统效率提升；另一方面，使地热水用途更加广泛，多种温度需求可以同时满足。因此，对高品质地热水实行梯级利用是要大力推广的一种好方式。

（2）热泵技术+干热型地热资源

干热型地热资源的特点是地下热层温度较高但无可开采流体。要开采这样的地热资源，我们采用新方法：从地上输水至地下热层进行充分换热，然后将热水抽取至地面，用热泵提取热水中的热量，取热后的尾水再输送至地下热层换热，如此循环。这样做的好处是，充分利用区域地热资源条件，在水资源缺乏的地区，只要地层温度满足，热储量足够，即可开采地热，并且不存在回灌和地下水资源量限制问题。目前，这种新方法在我国很多地区正在尝试，也有部分项目采用且效果良好，如西安等地。

（3）新型地埋管换热器

传统地埋管地源热泵系统的地下换热器采用单U或双U型HDPE管。通常根据项目不同，地下换热器埋深多在几十米至150m之间。由于单个换热孔换热能力有限，一般一个地源热泵项目需建设地埋管换热孔少则几十个、上百个，多则几千个甚至上万个；按换热孔间距4～5m计算，占地面积也很大。尤其是在建筑群密集的城市中，可用土地面积更是极为有限。在这种状况下，我们组织开展了一种新型地埋管换热器——同心套管换热器的研究，并进行试验安装。换热介质水从套管夹层中进入，夹层管程中设有螺旋纹，保证了水与管外岩土充分换热，换热后的水从套管底部内管中被抽取上来，进入热泵机组换热，换热后的水再输回套管换热器，如此循环。通过试验证明，相同地埋管埋深条件下，单个换热孔换热能力明显提升，有效减少了地埋管换热孔的建设数量。未来，研究者们将继续研究相关技术，如埋管间距控制、夹层螺纹设置、管材选择、隔热等技术，力争更加完善研究成果并快速推广应用。

另外，还有一些新的尝试，如我国北方寒冷地区地温能的利用形式，浅部地层岩土温度较低，其中的热量不能够满足建筑供暖需求，我们组织尝试突破浅层地温能200m的限制，从400～500m甚至更深层的地下岩土中寻求更多的热量源。再如一些大型地表水水源热泵项目也在推进实施，江、河、湖、海水皆可为我所用。城市再生水热能的利用，提升城市污水利用的新高度，等等众多案例，都说明，为了顺应时代的发展，研究者们正夜以继日地加快技术创新步伐，创新思路，做出前所未有的大胆尝试，推动产业向前发展，引领了世界先进技术。

3.3 区域能源供给新模式

当下，地热项目已经从过去的“单打独斗”，单个小规模项目，逐渐地发展成为集中成片的大规模建设。一些优秀的规模化应用案例很多，例如北京城市副中心、北京新机场项目，在规模上都是世界上数一数二的。北京市地勘局已自主研发了SGIS智慧地热能系统集成技术，形成了包括浅层地温能开发利用设计、施工、运营、管理一套完整的智能耦合体系。首创了地上、地下立体监测联调的智慧控制系统和浅层地温能资源承载力监控体系，并将该项集成技术应用到北京城市副中心等大型项目中。

未来，在京津冀协同发展区、雄安新区、北京世园会、北京冬奥会区域、各地重点开发区等一些重大项目建设区域，地热还会崭露头角，甚至成为万众瞩目。因此，更应该思考如何让地热更好地适应区域能源供给模式，如何从资源、技术、施工、运营、资本、管理等各个环节与其他能源供给形式相互融合，如何与区域其他设施、功能相互融合，如何体现友好的人机环境，如何体现智慧化，这才是真正的高水平项目的体现。

4 应重点关注的几个问题

我国地热行业发展至今，技术可行性和实操性是成熟的，但相关细节仍然值得我们改进和完善，需要我们重视起来。

4.1 地热水回灌问题

水热型地热资源的储热介质为水，根据区域资源条件不同，有的地方地下热水量丰富，有的地方水量很少，甚至没有。但即便地下水量丰富的地区，其可开采的热水储量也是有一定限度的。深层地下水不同于浅层地下、地表水，其自然补给速度多较缓慢，一般地热项目的开采水的速度远大于其自然补给速度。若长期大量开采地下水而不进行有效补给，可开采地热资源将会越来越少，至慢慢枯竭。“可再生”也变为“不可再生”。而现在国内很多地区，对于开采的地热水，取完热后并不进行回灌，大量地下水被随意排放掉，导致地下水位急剧下降，后期甚至无水可采，山东、河北、河南等很多项目都存在这样的问题，一定要高度重视。这样粗放的开发利用方式不符合生态环境的保护，不能够做到能源循环利用，无异于杀鸡取卵，要坚决杜绝。对于水热型地热资源的开发利用，可以推广“以灌定采”的开发理念，即根据地热水的回灌量决定其开采强度，做到100%回灌，资源可循环。另外，政府补贴的项目必须建立地下、地下监测系统。

4.2 管理问题

有效、与时俱进的管理是推进行业发展前提。管理不完善，监管缺失等往往制约了行业进步。

（1）交叉管理

目前，国内有些地方地热资源矿业权管理属于国土部门的职能，而地下水的取水许可是在水务部门审批，多部门交叉审批、管理也限制了地热行业的发展，也是现在地热水不回灌的主要原因。

（2）地热矿业权审批

从2011年《国土资源部关于进一步完善矿业权管理促进整装勘查的通知》的出台开始，矿权审批程序发生了较大调整，未经提前备案的矿权不得进行审批，很多市场需求受到不同程度的制约，2015年《国土资源部关于做好矿业权设置方案审批或备案核准取消后相关工作的通知》发布，矿权审批政策再行调整，单独的矿业权设置方案取消，纳入到“矿产资源规划”统一审批，新的“矿产资源规划”未正式发布，对市场需求的释放也会有一些影响。从矿业权设置方案的编制到矿产资源规划的修订，从政策出台到省市落地政策的实施以及审批程序的调整，往往都需要较长的周期，无形中限制了很多市场项目的实施。

（3）管理空白区

近年来，中深层干热型地热资源兴起。但国内绝大部分地区，对这种取热不取水的新型地热资源没有进行管理的相关部门。如何使其合理合法应用，管理服务部门如何分工、跟进，一直是行业追寻的问题。管理上的空白也影响了其健康发展。

（4）施工监管问题

目前，系统的施工建设有相关的技术规范和标准，但在实际工程项目中，地埋管地下施工的监督管理却未有效进行，质量控制存在缺失环节，项目建成后，地下埋管属于隐蔽工程，无法检验、查看，大多项目只能靠施工方的良心工程。出现“豆腐渣”工程，损害行业声誉的事件也时有发生，不利于地热能的推广应用。

5 未来发展展望

目前，国内地热行业正处在飞速发展期，众多支持政策出台、社会大力推广、民众环保意识增强，决定了在接下来一段时期内，行业发展仍会保持高增长态势。由于新规划、政策的全面实施，预计今后将迎来井喷式的大发展。未来，地热市场广阔，“蛋糕”巨大。如何抓住这良好的契机，作为行业从业者，还应当从最基本的方面着手去做：首先，做好行业自律，踏踏实实，认认真真做好自己的每一件事，高标准、严要求、细劳作、出精品；发展眼光放长远，诚信经营，相互扶持，共同进步，单丝不成线，独木不成林。其次，要做到以“我”为主，兼收并蓄，各展所长，从业人员发挥自身专业领域特长，相互借鉴，齐头并进，共同迎接这一千载难逢的新时代。