全國都在為“十三五”規(guī)劃作準備。作為可再生能源之一的地熱能，在當前進行的中國工程院重點咨詢研究項目《我國地熱資源開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》中，國內(nèi)地熱專家已討論多次，并基本構(gòu)建了中國地熱能科學開發(fā)利用至2050年的路線圖。“十三五”地熱規(guī)劃是該路線圖中的近期目標，本文剖析“十三五”的地熱能發(fā)展目標，以地熱發(fā)電為主，也涉及地熱能的熱利用。

世界地熱電力

已被風電和太陽能電超越

比較世界可再生能源的發(fā)展歷程，我們可以看到：當初世界地熱發(fā)電的裝機容量和年發(fā)電量遠在風力發(fā)電和太陽能發(fā)電之上。1904年意大利首創(chuàng)地熱發(fā)電試驗成功，點亮了幾只燈泡;至1913年建成世界第一個商業(yè)性地熱電站，裝機容量250千瓦，這也是非水可再生能源的世界第一個商業(yè)性電站。1958年以后，新西蘭、美國等國家陸續(xù)加入地熱發(fā)電行列;20世紀60年代及往后，世界地熱發(fā)電有較大增長。世界地熱發(fā)電裝機容量在1970年、1980年和1990年已分別達到72萬千瓦、211萬千瓦和583.4萬千瓦，都遠大于當時的風力發(fā)電和太陽能發(fā)電。

地熱發(fā)電的優(yōu)越性表現(xiàn)為可再生能源中最大的利用系數(shù)(CapacityFactor)，世界能源理事會(WEC)統(tǒng)計了世界各種可再生能源的總裝機容量和年生產(chǎn)電量，從而計算了各自的利用系數(shù)，地熱發(fā)電的利用系數(shù)最高是0.73，它平均一年工作6400小時以上;其他的生物質(zhì)發(fā)電為0.52，水力發(fā)電為0.42，潮汐發(fā)電是0.23，而風電和太陽能發(fā)電分別為0.21和0.14(Fridleifsson,2008)。這也就是說，風電只有21%的時間(年約1800多小時)、太陽能電只有14%的時間(年約1200多小時)可以工作。所以，在同樣的裝機容量下，地熱年發(fā)電量是風電的3.5倍，是太陽能電的5倍。

20世紀90年代，風力發(fā)電和太陽能發(fā)電得到各國政府優(yōu)惠政策的大力扶持，呈現(xiàn)指數(shù)式增長。它們先以裝機容量超過了地熱發(fā)電，但這時由于它們偏低的利用系數(shù)，使其年發(fā)電量還未超過地熱發(fā)電。再后來，風力發(fā)電和太陽能發(fā)電的更大發(fā)展，終于使風電和太陽能發(fā)電的年發(fā)電量也超過了地熱發(fā)電。其中，世界風力發(fā)電量在2006年超越了地熱發(fā)電量;世界太陽能發(fā)電量在2012年也超越了地熱發(fā)電量。

地熱發(fā)電既有那么大的優(yōu)越性，怎么會讓風電和太陽能發(fā)電超越了呢?除了優(yōu)惠政策扶持力度的差異，那就是風力和太陽能資源都在地面，較易操作，而地熱資源深藏在地下，需要專業(yè)勘探查明地熱資源通常就要幾年時間，操作程序較為復雜，含一定的風險。

中國丟失三十年地熱發(fā)電研究

1970年12月廣東省豐順縣鄧屋村利用92攝氏度地下熱水試驗發(fā)電成功，這使中國成為世界上第8個利用地熱發(fā)電的國家，那里于1978年更新成了300千瓦的機組。上世紀70年代我國還建設(shè)了河北懷來縣后郝窯、江西宜春縣溫湯、湖南寧鄉(xiāng)縣灰湯、山東招遠縣湯東泉、遼寧蓋縣熊岳、廣西象州市熱水村，共7處中低溫地熱試驗電站，單機容量50～300千瓦，總裝機容量1550千瓦。其中1971年江西省宜春利用67攝氏度地熱水試驗發(fā)電成功，雖然裝機容量只有50千瓦，但它是世界迄今最低溫度的地熱發(fā)電。當時的中國水平不見得比世界低多少，但我們沒有鞏固和發(fā)展這些成績，反而在運行幾年后陸續(xù)關(guān)停了，僅豐順的更新機組被當?shù)乩相l(xiāng)留下，并使用至今。

那些關(guān)停中低溫地熱發(fā)電機組的原因，當時結(jié)論是：“技術(shù)可行，但經(jīng)濟不合算”。另外，中國地熱界此后還有一種觀點，認為中國就應該發(fā)展地熱直接利用的長處，不必去發(fā)展地熱發(fā)電的短處。就這樣，中國放棄了地熱發(fā)電的研究。實際上，上世紀70年代的國外中低溫地熱發(fā)電也在類似水平上發(fā)展，然而，國外的理念是：正因為當下成本高、效率低，所以才需要繼續(xù)研究，以求降低成本，提高效率。他們幾十年不斷研究改進，效益逐步提高，成本逐步降低，產(chǎn)品有了新銷路，于是再生產(chǎn)，再研究改進，直至幾十年后的現(xiàn)在他們成了世界領(lǐng)先，并還在進一步研究改進。相比之下，我們放棄了，停頓了，于是落后了。

中國丟失了三十年地熱發(fā)電的研究，那是輸在了理念上，我們應該吸取經(jīng)驗教訓。

地熱發(fā)電有望崛起

中國《可再生能源法》認定地熱能是可再生能源之一，但迄今地熱能的實際發(fā)展和社會認知度在可再生能源中只是小弟弟角色。

胡錦濤同志在2012年11月8日中國共產(chǎn)黨第十八次全國代表大會的報告中提出了“推動能源生產(chǎn)和消費革命，控制能源消費總量，加強節(jié)能降耗，支持節(jié)能低碳產(chǎn)業(yè)和新能源、可再生能源發(fā)展，確保國家能源安全”。

今年6月13日中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席、中央財經(jīng)領(lǐng)導小組組長習近平同志主持召開中央財經(jīng)領(lǐng)導小組第六次會議，研究我國能源安全戰(zhàn)略。習近平發(fā)表重要講話強調(diào)，能源安全是關(guān)系國家經(jīng)濟社會發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問題，對國家繁榮發(fā)展、人民生活改善、社會長治久安至關(guān)重要。面對能源供需格局新變化、國際能源發(fā)展新趨勢，保障國家能源安全，必須推動能源生產(chǎn)和消費革命。習總書記在會上提出了推動能源消費革命、推動能源供給革命、推動能源技術(shù)革命、推動能源體制革命和全方位加強國際合作5點要求。

面臨這樣的形勢，中國工程院設(shè)立了《推動能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略研究》重大項目，最近的研究報告闡述了：綜合世界能源發(fā)展方向和我國能源生產(chǎn)革命的基礎(chǔ)，我國能源生產(chǎn)革命的方向是“能源資源保障多元化和安全化、能源生產(chǎn)綠色化和高效化、能源系統(tǒng)信息化和智能化以及全國能源資源的優(yōu)化配置”，并提出推動中國能源生產(chǎn)革命的“三大戰(zhàn)役”是倍增油氣、綠色煤炭和“半壁江山”的非化石能源。

至此，我們可以清楚地明了：應該在中國能源革命中來看待地熱能，在致力于改變以煤為主的傳統(tǒng)能源格局、轉(zhuǎn)向多元化供給模式中來討論地熱開發(fā)。

西藏羊八井地熱電廠基本上是中國地熱發(fā)電的一枝獨秀，其第一臺1000千瓦試驗機組于1977年投產(chǎn)發(fā)電，接著增加了8臺3000千瓦機組(含1臺聯(lián)合國援助3180千瓦日本機組)，至1991年完成總裝機容量2.418萬千瓦(1000千瓦試驗機組退役)。電廠至今仍正常運行，現(xiàn)年發(fā)電量1.4億千瓦時，累計發(fā)電已超過30億千瓦時。

此后，1985年曾在西藏朗久建成2000千瓦地熱發(fā)電機組，但因資源不足，僅間斷發(fā)電;1994年還在西藏那曲建成1000千瓦地熱發(fā)電機組，但結(jié)垢問題嚴重。這兩處都在上世紀90年代末停運了。

2006年我國《可再生能源法》實施，曾經(jīng)喚起一些開發(fā)商對地熱發(fā)電投資的熱情，但幾經(jīng)波折未能獲得政府對地熱發(fā)電如同風電和太陽能發(fā)電上網(wǎng)電價補貼的答復后，他們放棄了投資計劃?；蛟S是2009年的《可再生能源法》修訂帶來了些許松動，國電龍源在西藏羊八井投資的1000千瓦螺桿膨脹機地熱發(fā)電成功運轉(zhuǎn)，2010年又接著投資了第二個1000千瓦同型機組，為我國地熱發(fā)電在長期停滯后邁出了第一步。

2011年開始的我國“十二五”計劃，地熱工作者終于迎來了轉(zhuǎn)機，國土資源部設(shè)立了《全國地熱資源調(diào)查評價》項目，科技部也設(shè)立了《干熱巖熱能開發(fā)與綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究》和《中低溫地熱發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究與示范》2個863高新科技研究項目。國家的重視和支持再次喚起了我國地熱工作者的熱情，教授、研究員幫助華北油田建起了油井采油副產(chǎn)品廢熱水用雙工質(zhì)螺桿膨脹機400千瓦試驗發(fā)電，民營企業(yè)江西華電電力有限責任公司繼續(xù)利用其螺桿膨脹發(fā)電機在西藏羊易地熱田以前的地熱勘探井上試驗了400千瓦(2011)和500千瓦(2012)發(fā)電，并開始投資承建羊易地熱電廠計劃的3.2萬千瓦發(fā)電工程，其第一期1.6萬千瓦工程正在鉆地熱生產(chǎn)井。

2013年國家能源局、財政部、國土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《關(guān)于促進地熱能開發(fā)利用的指導意見》，既明確給予了地熱發(fā)電上網(wǎng)電價等優(yōu)惠政策，又給定了我國地熱“十二五”的發(fā)展目標，其中地熱發(fā)電的指標是10萬千瓦。地熱發(fā)電需要做好前期的資源準備工作，國土資源部當即指令中國地質(zhì)調(diào)查局安排高溫地熱資源靶區(qū)的勘探任務(wù)，勘探隊伍已經(jīng)在西藏谷露等地開始勘查工作。

“十三五”中國地熱發(fā)展展望

國土資源部明確了地熱能的概念：按照埋藏深度，200米以淺的稱為淺層地溫能，200米至3000米的稱為常規(guī)地熱能，3000米至10000米的稱為干熱巖。常規(guī)地熱能的高溫部分和干熱巖資源供地熱發(fā)電利用，常規(guī)地熱能的低溫部分和淺層地溫能用作供暖和其他熱利用。

中國的地熱工作者在中國工程院重點咨詢研究項目《我國地熱資源開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》中研究制訂了中國地熱能科學開發(fā)利用路線圖，設(shè)計了至2020年、2030年、2050年3個時間節(jié)點的發(fā)展目標。

因地熱資源蘊藏隨地質(zhì)構(gòu)造條件的差異明顯及勘探過程的耗時較長，常規(guī)地熱能的開發(fā)利用不可能像風能和太陽能那樣出現(xiàn)指數(shù)式增長;淺層地溫能雖賦存條件簡單，也只能是速度稍快的算術(shù)增長;僅有一點例外是干熱巖，它受地域分布影響小，一旦深部壓裂等關(guān)鍵技術(shù)過關(guān)，就能出現(xiàn)幾何級增長了，但估計那需要從現(xiàn)在起的持續(xù)努力、直至2030年前后完全成熟才可轉(zhuǎn)機，2020年正在關(guān)鍵過程中，不可缺少，但還達不到轉(zhuǎn)機。鑒于此，“十三五”的中國地熱發(fā)展展望可概略描述于下(參見圖)。

(一)地熱發(fā)電只有略快增長

國土資源部現(xiàn)已開始加強高溫地熱資源勘探任務(wù)，積極為“十三五”和今后的地熱發(fā)電做準備，但這需進行地質(zhì)調(diào)查、地球化學和地球物理勘查，然后在選定的位置鉆勘探孔，鉆井完鉆后要做產(chǎn)能測試，這些實施過程需要一定時間;科技部“十二五”《中低溫地熱發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究與示范》項目的成果可供利用，但還達不到產(chǎn)業(yè)規(guī)模。因此預計至2020年可達“十二五”完成5萬千瓦的3倍，實現(xiàn)15萬千瓦。

(二)常規(guī)地熱能穩(wěn)步增長

我國中低溫地熱資源直接利用的熱能近20年來保持世界第一位，這包括地熱供暖、溫室種植與水產(chǎn)養(yǎng)殖、溫泉洗浴醫(yī)療等利用。市場經(jīng)濟下，開發(fā)商利用溫泉休閑旅游度假的開發(fā)而得到穩(wěn)步發(fā)展，年增長速度在10%。另外，近年來國家提倡合同能源管理和獎勵節(jié)煤的政策，促進地熱供暖得到規(guī)?；l(fā)展，年增長率15%。這樣，我國常規(guī)地熱能的熱利用總體保持10%年增長率，這樣的速度還能保持，所以按10%的年增長，預計從“十二五”末的600萬千瓦熱量可增至2020年的1000萬千瓦熱量。

(三)淺層地溫能穩(wěn)健增長

利用地源熱泵技術(shù)開發(fā)淺層地溫能用于建筑供暖，國際上是近30年風行起來的新技術(shù)，被稱為節(jié)能和減排效率最高的單項技術(shù)。其從上世紀90年代引進國內(nèi)，1995年在北京做成了第一個工程，隨之國內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)熱泵主機設(shè)備，于是得到更快發(fā)展。尤其2006年以來獲得一系列國家和地方政策的支持，從而突飛猛進，2010年已奪取了世界第二的成績，現(xiàn)在正向美國的世界第一位置沖擊，已接近、也許已經(jīng)實現(xiàn)目標。2007～2010年間是我國地源熱泵工程應用發(fā)展最快的時期，年累進增長率超過40%;然后在稍做調(diào)整后，繼續(xù)快速發(fā)展，2010年以來的平均年累進增長率仍高達27%，遠高于世界同期平均的18%增速。2013年我國地源熱泵工程應用面積已達3億平方米(這里扣除了國際上不予統(tǒng)計的工廠余熱和城市污水的熱泵利用，住建部公布的熱泵總應用為4億平方米)。“十三五”的中國地源熱泵應用計劃達到8億平方米，5年間增加4億平方米，相當于平均年累進增長率16%，等于世界同期平均水平，這是不難完成的目標。

(四)干熱巖突破技術(shù)關(guān)鍵

利用EGS(增強地熱系統(tǒng))技術(shù)開發(fā)干熱巖地熱資源是前瞻性的世界前沿技術(shù)，常規(guī)的高溫地熱資源受地質(zhì)條件制約分布有限，而干熱巖可基本不受地域影響，它設(shè)計相距數(shù)百米鉆兩個4000米(或更深)的深井，用“壓裂”技術(shù)在兩井之間造出連通的人工裂隙，然后從一井注入涼水，另一井中就能產(chǎn)出高溫蒸汽和熱水，供地熱發(fā)電和余熱利用。世界上目前僅有8個發(fā)達國家實踐過EGS，自2011年以來法國、德國、澳大利亞和美國已相繼實現(xiàn)千千瓦級EGS電站商業(yè)運行試點，EGS破解常規(guī)高溫地熱資源的局限，美國稱之為21世紀地熱能的未來，將在2050年在美國完成1億千瓦裝機容量。中國設(shè)計了15%的美國指標，至2050年實現(xiàn)1500萬千瓦干熱巖EGS發(fā)電。“十三五”我們處在EGS關(guān)鍵研究的進程中，2020年需要突破千千瓦級發(fā)電，從而可保障后續(xù)的加速發(fā)展得以跟進和實現(xiàn)。

(五)2050年實現(xiàn)1億噸標準煤目標

中國地熱能雖是可再生能源中的小弟弟，中國地熱界愿為中國的能源革命積極貢獻，最近研究制訂了中國地熱能科學開發(fā)利用路線圖的目標是2050年實現(xiàn)1億噸標準煤當量的替代目標，在此之前，我們將努力爭取做得更快、更好。