我國(guó)地?zé)崮芾矛F(xiàn)狀與發(fā)展機(jī)遇分析

李天舒 王惠民 黃嘉超 趙瀟涵

（中石化新星（北京）新能源研究院有限公司，北京 100083）

我國(guó)社會(huì)的高速發(fā)展、人民生活水平的不斷提高，使我國(guó)成為全球第一能源消費(fèi)大國(guó)。數(shù)據(jù)顯示，2019年我國(guó)的能源缺口高達(dá)8.9億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，化石能源在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占比高達(dá)85%。我國(guó)面臨著能源需求不斷增加、能源缺口不斷加大、環(huán)境問題日益突出的嚴(yán)峻形勢(shì)。

因此，開發(fā)以地?zé)崮転榇淼目稍偕茉匆殉蔀槲覈?guó)彌補(bǔ)能源缺口和可持續(xù)發(fā)展的有效方法之一。地?zé)崮苁且环N綠色、低碳、可循環(huán)利用的可再生能源。受《地?zé)崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》等政策的推動(dòng)，我國(guó)地?zé)崮芾靡?guī)模迅速增長(zhǎng)，技術(shù)水平不斷完善，國(guó)際交流合作也日益密切，正處于發(fā)展的黃金期。未來，地?zé)崮軐⒃谖覈?guó)可再生能源利用中占據(jù)更為重要的地位。

1 我國(guó)地?zé)崮芾矛F(xiàn)狀

我國(guó)是世界上開發(fā)利用地?zé)崮苜Y源最早的國(guó)家之一，驪山湯等溫泉的利用可追溯至先秦時(shí)期。20世紀(jì)50年代，我國(guó)開始規(guī)模化利用溫泉，相繼建立了160多家溫泉療養(yǎng)院；70年代初，我國(guó)地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用開始進(jìn)入溫泉洗浴、地?zé)崮芄┡?、地?zé)崮馨l(fā)電等多種利用方式階段；進(jìn)入21世紀(jì)以來，在政策引導(dǎo)和市場(chǎng)需求推動(dòng)下，我國(guó)地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用得到較快發(fā)展，開發(fā)規(guī)模和利用總量位居世界第一，約占全球開發(fā)利用總量的30%。受資源品位等影響，我國(guó)地?zé)崮苜Y源利用以直接利用為主，直接利用的年利用量位居世界領(lǐng)先地位，而地?zé)崮馨l(fā)電進(jìn)展則相對(duì)緩慢。

1.1 地?zé)崮苤苯永?/h3>

為建筑物提供冷、熱負(fù)荷是我國(guó)地?zé)崮苤苯永玫闹饕绞?，根?jù)熱源深度等因素分類，主要分為淺層地?zé)崮芾煤椭猩顚拥責(zé)崮芾谩Ｈ鐖D1所示，近年來我國(guó)地?zé)崮芄┡?guī)模持續(xù)上升，從2005年的1272萬平方米增長(zhǎng)至2019年的91400萬平方米；在全國(guó)供暖市場(chǎng)中的占比穩(wěn)步上升，從0.5%提升至10.4%。

圖1 我國(guó)地?zé)峁┡娣e及供暖市場(chǎng)占比增長(zhǎng)趨勢(shì)圖

第一，淺層地?zé)崮芾谩\層地?zé)崮馨ǖ乇硭?、地下水和淺層巖土體包含的熱能，主要利用地源熱泵技術(shù)實(shí)現(xiàn)供暖（制冷）。截至2019年年底，我國(guó)淺層地?zé)崮芄┡娣e與“十二五”末相比新增1.38億平方米，完成規(guī)劃目標(biāo)的18.9%。累計(jì)供暖面積為5.3億平方米，平均年增長(zhǎng)率為10%，增長(zhǎng)比較穩(wěn)定。以北京和湖北省為例，北京充分利用了淺層地?zé)崮?，建成了以北京城市副中心行政辦公區(qū)、北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)為代表的一批重大的淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用項(xiàng)目，湖北省的漢口濱江國(guó)際商務(wù)區(qū)江水源項(xiàng)目也在建設(shè)中，對(duì)我國(guó)淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)推廣具有一定的積極意義。

第二，中深層地?zé)崮芾?。地?zé)崮芄┡侵猩顚拥責(zé)崮艿闹饕眯问街唬責(zé)崃黧w替代鍋爐等常規(guī)熱源對(duì)采暖循環(huán)水進(jìn)行加熱，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)熱用戶提供供暖服務(wù)。中深層地?zé)崮芾脤?shí)現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展主要得益于政策推動(dòng)。2017年，我國(guó)國(guó)家層面關(guān)于大氣治理、清潔取暖方面的利好政策集中出臺(tái)，“2+26”個(gè)城市及各地方政府也紛紛出臺(tái)了清潔取暖規(guī)劃和清潔取暖財(cái)政支持政策，為地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展帶來重大機(jī)遇，大力促進(jìn)了中深層地?zé)崮芄┡a(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展?！笆濉币詠恚覈?guó)中深層地?zé)崮芄┡?guī)模迅速增長(zhǎng)，供暖市場(chǎng)主要分布在河北、山東、陜西、河南、天津等北方清潔取暖省市。在2015年年底1.02億平方米的基礎(chǔ)上，截至2019年年底新增2.8億平方米，供暖規(guī)模超過3.82億平方米，平均年增長(zhǎng)率在39%左右。成功打造了“雄縣模式”等可推廣、可復(fù)制的中深層地?zé)崮荛_發(fā)利用模式，并基本建成以雄縣、咸陽等為標(biāo)志的多個(gè)無煙城，為北方地區(qū)清潔取暖做出了巨大貢獻(xiàn)。

1.2 地?zé)崮馨l(fā)電

地?zé)崮馨l(fā)電是將地?zé)崮苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。我國(guó)中深層地?zé)崮馨l(fā)電的主力地區(qū)是高溫地?zé)豳Y源豐富的西藏、云南西部、川西等地區(qū)，目前建成投產(chǎn)的地?zé)崮馨l(fā)電項(xiàng)目多采用閃蒸發(fā)電技術(shù)、有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)。

截至2019年年底，我國(guó)地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)容量從“十二五”末的27.28兆瓦增至49.08兆瓦，新增21.8兆瓦。受我國(guó)地?zé)犭妰r(jià)政策以及裝備技術(shù)等因素影響，20世紀(jì)建成的部分地?zé)犭娬疽殃P(guān)停，目前僅有位于西藏的羊易地?zé)犭娬?、羊八井地?zé)犭娬驹诶^續(xù)運(yùn)行，地?zé)崮馨l(fā)電規(guī)模整體增長(zhǎng)緩慢。

1.3 其他利用方式

地?zé)釡厝丛?、康養(yǎng)、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖等也是我國(guó)地?zé)崮芾玫闹匾绞?。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，熱帶水產(chǎn)養(yǎng)殖、溫室作物種植、反季節(jié)作物的種植均需要由鍋爐提供所需熱量。我國(guó)企業(yè)先后在北京、天津、河北、山東、陜西等地區(qū)建成了一批地?zé)峄ɑ芊N殖、地?zé)崴a(chǎn)養(yǎng)殖、地?zé)釡厥掖笈锏软?xiàng)目，既充分利用了當(dāng)?shù)刎S富的自然資源，又降低了項(xiàng)目的運(yùn)行成本，產(chǎn)生了良好的環(huán)境效益和商業(yè)價(jià)值，擴(kuò)展了地?zé)崮荛_發(fā)利用的新模式。

2 我國(guó)地?zé)崮馨l(fā)展機(jī)遇分析

2.1 市場(chǎng)需求分析

我國(guó)城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展、對(duì)清潔取暖的巨大需求等因素導(dǎo)致我國(guó)地?zé)崮苁袌?chǎng)仍然廣闊。

一是我國(guó)北方清潔取暖地區(qū)。我國(guó)北方清潔取暖需求迫切，對(duì)地?zé)崮芴岢隽司薮蟮男枨?。目前，北方地區(qū)清潔取暖工程范圍仍在不斷擴(kuò)容，工程范圍已從“2+26”個(gè)城市升級(jí)至“2+26+11”個(gè)城市，隨著《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)2020年攻堅(jiān)行動(dòng)工作方案》的研究制定，清潔取暖范圍有逐步向江蘇、安徽等非重點(diǎn)區(qū)域拓展的趨勢(shì)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年“2+26”個(gè)城市非清潔取暖率為28%，其中城市核心地區(qū)的供暖市場(chǎng)多采用熱電聯(lián)產(chǎn)、燃煤鍋爐等熱源形式，供熱管網(wǎng)與城市規(guī)劃同期建設(shè)，市場(chǎng)已經(jīng)趨于飽和，地?zé)崮艿惹鍧嵞茉吹拈_拓市場(chǎng)較小。但是，在縣城、城鄉(xiāng)接合部以及農(nóng)村地區(qū)集中供暖尚未得到大面積的開展。過去幾年我國(guó)開展了一系列煤改電工程，盡管取得了良好的環(huán)境收益，但經(jīng)測(cè)算電采暖運(yùn)行費(fèi)用遠(yuǎn)高于使用散煤，需要持續(xù)投入大量補(bǔ)貼才能繼續(xù)開展。而地?zé)崮芄┡?xiàng)目具有初投資較大、運(yùn)行費(fèi)用低的特點(diǎn)，僅需要一次性補(bǔ)貼就可以實(shí)現(xiàn)清潔供暖的可持續(xù)性發(fā)展，為地?zé)崮馨l(fā)展提供了廣闊市場(chǎng)。

二是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶。我國(guó)強(qiáng)制供暖線“秦嶺—淮河線”以南的武漢、上海等長(zhǎng)江流域地區(qū)已經(jīng)符合了集中供暖的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)在冬季季風(fēng)的影響下，我國(guó)南方地區(qū)濕度較大，冬天體感溫度低，導(dǎo)致室內(nèi)舒適度較差。在此背景下，關(guān)于強(qiáng)制供暖界限向南擴(kuò)展的呼聲越來越高，目前“秦嶺—淮河線”以南的某些城市已出現(xiàn)集中供暖現(xiàn)象。

長(zhǎng)江流域經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人民群眾對(duì)美好生活的追求為淺層地?zé)崮馨l(fā)展提供了廣闊的市場(chǎng)空間。充分利用南方冬冷夏熱地區(qū)降水量大、水系豐富的特點(diǎn)，因地制宜地開展以地表水源熱泵技術(shù)、土壤源熱泵技術(shù)為主的淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用就成為這些地區(qū)的首選，能保障長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶沿線人民群眾溫暖過冬、清爽度夏。

三是特色農(nóng)業(yè)及康養(yǎng)旅游業(yè)。地?zé)崮芸梢詮V泛應(yīng)用在種植、養(yǎng)殖、康養(yǎng)和旅游等方面，通過建設(shè)低耗能零排放的地?zé)釡厥掖笈锖退a(chǎn)養(yǎng)殖溫室，成功克服北方地區(qū)冬季氣溫低的缺點(diǎn)，解決冬季蔬菜育苗和魚類越冬問題，推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展，打造可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。充分利用地?zé)崴尼t(yī)用價(jià)值，打造溫泉康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)，進(jìn)一步延伸地?zé)崮荛_發(fā)利用產(chǎn)業(yè)鏈，將為地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供更多的市場(chǎng)機(jī)遇。

2.2 有利的政策支持

國(guó)家大氣污染治理和清潔取暖方面的政策將繼續(xù)推動(dòng)地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展。從國(guó)內(nèi)外地?zé)崮馨l(fā)展歷史沿革來看，地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)的發(fā)展與政府引導(dǎo)和政策支持呈正相關(guān)性。2020年年初，我國(guó)多地紛紛出臺(tái)了新的大氣污染治理?xiàng)l例（部分條例見表1）。一系列大氣治理政策的出臺(tái)將繼續(xù)對(duì)我國(guó)地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展形成有力保障，我國(guó)地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)高質(zhì)量快速發(fā)展的趨勢(shì)將得以延續(xù)。

表1 2020年1—3月我國(guó)各地發(fā)布的大氣污染治理?xiàng)l例（部分）

3 我國(guó)地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)未來重點(diǎn)攻關(guān)方向

綜上所述，我國(guó)地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境良好，市場(chǎng)前景廣闊，處于發(fā)展的黃金期。因此，為了高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)地開發(fā)地?zé)豳Y源，建議重點(diǎn)開展以下幾個(gè)方面的工作。

3.1 加強(qiáng)相關(guān)地?zé)峒夹g(shù)攻關(guān)

我國(guó)在地?zé)峋_發(fā)、防砂與回灌、地?zé)峋浮⒏邷劂@井等方面取得了進(jìn)步，但是砂巖回灌、熱儲(chǔ)改造等技術(shù)還需要進(jìn)一步研究。目前，砂巖熱儲(chǔ)地?zé)嵛菜毓嗟膯栴}仍未能有效解決，各砂巖地?zé)崽锘毓嘈Ч患?，地下水水位下降，影響了地?zé)豳Y源的可持續(xù)發(fā)展。建議將砂巖經(jīng)濟(jì)回灌技術(shù)作為技術(shù)攻關(guān)工作的重點(diǎn)，加大砂巖回灌技術(shù)攻關(guān)力度，逐步攻克砂巖地?zé)醿?chǔ)層回灌堵塞機(jī)理與防堵、解堵技術(shù)等方面的技術(shù)難點(diǎn)。

3.2 加快干熱巖領(lǐng)域技術(shù)攻關(guān)

我國(guó)干熱巖資源分布廣泛，儲(chǔ)量巨大，有望成為戰(zhàn)略性接替能源之一。雖然我國(guó)在干熱巖領(lǐng)域科研及干熱巖項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工等方面取得了一定的成果和突破，但我國(guó)干熱巖技術(shù)研發(fā)較晚，處于技術(shù)攻堅(jiān)階段，干熱巖發(fā)電、熱儲(chǔ)改造等技術(shù)仍有較大發(fā)展空間。依托青海共和盆地干熱巖成功經(jīng)驗(yàn)，開展干熱巖戰(zhàn)略性接替能源的研發(fā)，重點(diǎn)對(duì)高溫鉆井、熱儲(chǔ)改造等技術(shù)進(jìn)行科研攻關(guān)，可以保證干熱巖能源開發(fā)的安全和經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展。

3.3 建設(shè)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

目前，我國(guó)地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)仍處于初級(jí)階段，地下熱水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理粗放，暫未形成統(tǒng)一的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理體制，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)信息無法形成有價(jià)值的資料。因此，應(yīng)建立適用于地?zé)崽锏馁Y源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)地?zé)豳Y源開發(fā)利用動(dòng)態(tài)進(jìn)行常態(tài)化、規(guī)范化監(jiān)測(cè)，優(yōu)化地?zé)崽锞C合開發(fā)利用，保證地?zé)岬目沙掷m(xù)發(fā)展。

4 結(jié)束語

“十三五”期間，我國(guó)淺層地?zé)崮芾靡?guī)模穩(wěn)步發(fā)展，中深層地?zé)崮芾靡?guī)模呈跨越式發(fā)展，地?zé)崮馨l(fā)電領(lǐng)域取得了一定的進(jìn)步。本文對(duì)我國(guó)地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)的發(fā)展形成以下三點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

一是中深層地?zé)崮芾镁哂谐跬顿Y較大、運(yùn)行費(fèi)用低的特點(diǎn)，僅需要一次性補(bǔ)貼就可以實(shí)現(xiàn)清潔供暖的可持續(xù)性發(fā)展。在北方地區(qū)的縣城、城鄉(xiāng)接合部、農(nóng)村等經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的清潔取暖市場(chǎng)存在較大開發(fā)空間。

二是可以充分利用冬冷夏熱地區(qū)降水量大、水系豐富的特點(diǎn)，因地制宜地開展以地表水源熱泵技術(shù)、土壤源熱泵技術(shù)為主的淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用。

三是干熱巖資源相較于中深層地?zé)豳Y源具有分布廣泛、儲(chǔ)量巨大的特點(diǎn)，擁有廣闊的開發(fā)前景。