地熱能源開採

地球內部所包含的熱能。它有兩種不同的來源， 一種來自地球外部，一種來自地球內部。地球表層的熱能主要來自太陽輻射， 表層以下約15～30 m的範圍內， 溫度隨晝夜、四季氣溫的變化而交替發生明顯的變化， 這部分熱能稱為“外熱”。從地表向內，太陽輻射的影響逐漸減弱，到一定深度，這種影響消失，溫度終年不變，即達到所謂“常溫層”。從常溫層再向下，地溫受地球內部熱量的影響而逐漸升高，這種來自地球內部的熱能稱為“內熱”。每深入地下100 m或1 km地溫的增加數稱為地熱增溫率， 或稱地溫梯度。

地熱能儲存於地下,不受氣候條件的影響，既可作為基本負荷能，也可作為峰值負荷能使用。從其開發利用成本來看，地熱能源相對於其他可再生能源更有發展潛力。地熱作為一種清潔能源正受到全世界的日益關注。

基本介紹

• 中文名：地熱能源開採
• 外文名：the exploitation of Geothermal energy 
• 來源：太陽輻射，地球內熱
• 套用：發電、直接取暖等
• 發展建議：科學規劃、加強合作
• 存在問題：地質複雜、前期投入高等

國內外地熱能及其利用現狀

早在人類文明之初，世界上許多國家的人們就利用溫泉洗浴和清洗衣物。在20 世紀，地熱能源首次被大規模開發用於採暖、工業加工和發電。近30 年來，地熱能的利用急劇增長。到2000 年，世界上 80 個擁有地熱資源的國家中，58 個國家已有地熱利用的記載。近期的發展特點是地源熱泵增長極快，年利用能量占直接利用能量的 32%。

世界地熱資源勘探開發歷史和現狀

中國是世界上最早開發利用地熱資源的國家之一，早在春秋戰國時期便有溫泉洗浴的記載。但直到目前我國的地熱資源的開發利用方面仍大多採用祖輩世代相傳的洗浴、保健、養殖、採暖、製冷等直接利用方式，而利用地熱發電的占比很小。地熱直接利用雖然簡便，但資源利用率低，平均不到30%。而現代化的地熱發電利用率可達90%以上。

1904年義大利人首次利用地熱蒸汽發電機點燃了4盞電燈泡，並於1913年建成了世界上第一個商業性的地熱能發電站，揭開了人類利用地熱發電的篇章。隨後，紐西蘭、墨西哥、美國、日本、俄羅斯（前蘇聯）、冰島、中國等國相繼利用地熱發電。

1960年美國在距離舊金山以北117km的蓋瑟斯火山區建成第一個地熱發電站，這一地區現在已經建成350多口地熱井22個地熱電站，總裝機容量為1517MW。

中國第一個地熱發電站於1970年在廣東豐順動工，當年年底建成投產，裝機容量300k W。稍後又在江西宜春、河北懷來、山東招遠、廣西象州、湖南寧鄉和遼寧蓋州等地相繼建成了6座裝機容量為100~300k W的中低溫地熱電站，並在西藏的羊八井、郎久和那曲建造了三座MW級的中高溫地熱電站。然而，全國目前在運行的地熱發電總裝機容量基本上全部來自1975年投產隨後幾度擴容的西藏羊八井地熱電站。

美國建造第一個地熱電站僅比中國早10年，但美國現有80餘座地熱發電廠，總裝機容量為3386MW，比中國高出140倍。不僅如此，據美國地熱協會最近發布的報告表明，美國目前已經確認的在建地熱發電項目裝機容量為2511~2606 MW。

除了美國和義大利以外，菲律賓、印度尼西亞、墨西哥、紐西蘭、冰島和日本等國也是地熱能源開發大國。目前全世界利用地熱能發電的國家共有24個，在運動的地熱發電總裝機容量為11.45G W。美國位居全球第一，中國位居第18位。

中國地熱資源的開發利用

中國地熱資源豐富,通過30 多年地熱地質調查，已發現地熱區3200 多處，已完成的大、中型地熱田勘查50 多處，主要分布在京、津、冀、東南沿海、內陸盆地和藏滇地區。其中大於150℃的高溫地熱系統，即直接可以用於發電的有 255 處，總發電潛力5800MW(30年)；中低溫地熱系統可用於非電直接利用的2900 多處，開發潛力在 2000 億t 標準煤當量以上。

地熱發電

中國適於發電的高溫地熱資源主要分布在西藏、雲南和台灣等地區。西藏地熱資源豐富，境內已發現溫泉和沸水等各類型的地熱約 666 處。依據初步調查的350 余處地熱顯示點的熱流量，其熱能每年可折契約 300 萬t 標準煤所釋放的熱量。通過與聯合國開發計畫署和義大利等國政府的合作，西藏對羊八井和那曲地熱資源進行了頗有成效的勘探、開發和利用。現在西藏全區已建成了 3座地熱電站，總裝機容量近3MW。其中著名的羊八井地熱電站裝機容量達到 215MW，是中國最大的地熱電站。

地熱直接利用

經過 30 多年的發展，中國地熱直接利用已具有相當規模，並且利用面廣，在許多地方已形成良性開發。

地熱採暖。中國地熱採暖已有十幾年的歷史。目前已成為地熱利用中經濟效益最好的國家之一。

地熱在農副業方面的套用。地熱水也廣泛套用於農副業生產。北京、河北等地用熱水灌溉農田，調節水溫，用30～40℃的地熱水種植水稻，以解決春寒時的早稻爛秧問題。溫室種植所需熱源溫度不高，在有地熱資源的地方，發展溫室種植是促進該地區農業發展的方法之一。

地源熱泵。地源熱泵突出的優點是能效利用高，1k W 的電力可以產生 3～4k W 的熱能，又能兼用於冬季供暖和夏季製冷，且大大減少環境污染。與電、燃料鍋爐供熱系統相比，地源熱泵要比電鍋爐加熱節省 2/3 以上的電能，比燃料鍋爐節省1/2 以上的能量。中國絕大部分地區，地表以下 5～10m 的溫度穩定在5～25℃，地源熱泵系統在全年的使用過程中能效比在 313～415 之間，也就是說，1k W·h 的熱量輸出只需要0122～0130k W·h 電量，這比空氣熱泵高出 40%，而運行成本僅是中央空調系統的50%～60%。

套用於醫療保健、娛樂和旅遊。北京地區的地熱水屬於中低溫熱礦水，富含鋰、氟、氡、偏硼酸和偏矽酸等多種礦物質，有一定的醫療和保健作用。經常用熱礦水進行洗浴，對高血壓、冠心病、心腦血管、風濕病、皮膚病等有一定療效。熱礦水入室，會提高居民的生活質量。此外，依託溫泉浴療，可以開發游泳館、嬉水樂園、療養中心、溫泉飯店和溫泉度假村等一系列娛樂旅遊項目。

地熱發展前景

據Stefansson 統計，世界用於發電的地熱總儲量(溫度超過150℃)是11000～13000(TW·h)/a, 直接利用的潛在地熱(溫度低於150℃)390000 (TW·h)/a。以上關於地熱能儲量的數據包括已探明和未探明的地熱能。目前用於發電的地熱能是49(TW·h)/a，直接利用的地熱能是53(TW·h)/a，很明顯目前地熱能的利用量占已探明地熱能儲量的很小一部分。無論是用於發電還是直接利用，地熱能的利用還有相當大的發展空間。

環保的地熱發電將有強勁的發展前景。瑞士能源學家威利·格爾甚至認為，地熱發電量在 20 年後將占世界總發電量的10%。

與地熱發電相比，直接利用地熱具有高達50%～70%的利用效率，而地熱發電為 5%～20%。中國中低溫地熱資源豐富，進行直接開發利用有廣闊的前景。因此，積極對地熱資源進行直接利用比較適合中國的國情。

熱泵正在逐漸受到人們的重視，美國、德國、瑞士、瑞典和法國等國家都在加緊推廣熱泵的套用。近年來，北京地區的熱泵套用也出現了前所未有的大好局面，這項先進的技術正在被社會廣泛接受，新的熱泵工程的安裝不斷出現。但是，和上述國家相比，中國的熱泵套用還處於初級階段，主要差距體現在工程設計方面。中國的熱泵系統設計一般是根據經驗進行的，缺乏必要的岩土性質測試和計算，經常給系統的設計帶來問題，造成地下部分安裝的浪費或不足。因此，應該引進先進國家的技術和經驗，加強基礎研究，使中國的熱泵套用走上科學的和可持續的軌道。

根據在里約熱內盧(1991 年)和京都(1997 年)召開的聯合國關於環境的會議，規定歐洲共同體在 2008- 2012 年期間，引起溫室效應氣體的排放要低於 1990 年排放水平的8%。這樣促使歐洲加緊對包括地熱能、太陽能、水力和風能在內的新清潔能源進行開發研究。地熱開發應結合地區的地理環境和經濟特點，以市場為導向，以科技為基礎，不斷創新，上水平、上檔次，形成產業化規模，達到社會、經濟和環境效益最最佳化。

隨著人們環境意識的增強，利用地熱能可以減少溫室效應、地熱能蘊藏量豐富及可持續開採的特點，地熱能在未來幾十年能源生產中將起到重要的作用，成為可再生的綠色選擇。

地熱資源的類型和特點

溫泉是地熱能最直觀和常見的地表顯示。大氣降水滲入地下，從深處的岩石中汲取熱量，以高溫熱水或蒸汽的形式賦存於地下，形成常規地熱水熱系統。地下熱水沿著適當的斷裂或裂隙通道上升返回地表，由此可能形成溫泉。此外，還有一種不大常見的地熱資源是由含大量甲烷的異常高壓地熱流體形成的地壓地熱系統，多分布於大型沉積盆地深處。

由於自然形成的水熱系統和地壓地熱系統需要很苛刻的地質構造和地下流體條件，這類地熱資源的分布範圍有限，絕大部分地熱能是以乾熱岩（即不含或僅含少量水的高溫岩石）的形式存在的。與常規水熱地熱資源相比，乾熱岩的地熱資源儲量巨大，因為大陸地區近地表平均地溫梯度為3℃/100m，原則上在任何一個地方只要鑽到地下足夠的深度，都可以獲得能夠滿足發電或其他用途所需要的高溫。國際地熱學界和新能源學界普遍認為，乾熱岩是地熱作為替代能源的希望所在。與傳統的化石能源以及其它低碳能源相比，地熱能源具有許多重要的特點。

（1）屬本土能源。地熱能來自國土地下，潛力巨大，作為替代能源，地熱能源開發可以減小國家對進口石油和煤炭的依賴，有利於國家能源安全。

（2）穩定性好。21世紀新建地熱電站平均利用係數大於90%，遠高於太陽能發電、風電、核電和火力發電廠。

（3）帶動係數高。具有多種綜合利用價值，可以帶動包括旅遊在內的相關產業發展。

（4）占地少。地熱發電單位裝機容量占地比太陽能發電、風電、煤電及核電等至少低一個量級。

（5）環境友好。如果實行合理回灌，可以基本做到零排放。

（6）成本低。國際能源署的最新評估顯示，無論是現在還是將來20~30年內，地熱發電成本都將大大低於太陽能發電、風電和煤電等。原因在於地熱能源開發雖然早期勘探投資高，但建成後無燃料費用，運行費用極低。

地熱資源開發的障礙

地熱資源具有許多其它新能源所不及的優點，可是目前地熱資源的開發力度卻遠遠不如風能、太陽能和核能，以下幾個方面是阻礙地熱資源開發的主要因素。

（1）地質條件複雜地下探測難度大。與風力、水流、太陽輻射等在地面上就看得見摸得著的其它可再生能源相比，地熱儲存於地下深處，其資源探測和儲量評估難度較大。

（2）工程初期鑽井勘探投資費用高。大多數能源項目的主要費用在於廠房設施基本建設和原料供給，基建前的費用很小。地熱能源項目則不同，前期勘探的費用可能占整個項目投資的50%以上。

（3）新地熱開發區鑽探風險大。由於高溫地熱資源儲存的地質條件往往很複雜，探測難度大，因而地熱鑽探的風險較大，特別是在勘探階段。初期勘探階段的鑽探成功率僅為25%，進入開發階段以後才提到60%~70%。

（4）地熱能源勘探開發周期長。一個萬千瓦級的地熱能源項目不僅前期投資高，而且從地質勘探到選址建造再到建成投產通常需要4~6年甚至更長的時間，勘探開發周期長，其對於很多投資者顯得吸引力不大。

（5）科學技術含量和門檻高。由於地熱能源開發不僅需要建造能源動力基礎設施，更重要的是基建之前需要對勘探開發區的地質、構造、地球物理、地球化學和水文等情況有很好的認知，地熱能源項目的科學技術含量和門檻比其他能源項目要高得多。

（6）缺乏政府強有力的支持。眾所周知，風電和太陽能發電產業的迅猛發展是建立在政府強有力的新能源政策支持的基礎之上。風電和太陽能發電項目建設周期比較短，很快就能兌現新能源政策所帶來的好處。但目前包括中國在內的很多國家都還沒有能夠出台充分顧及地熱能源開發周期長風險大的特點，以及更加適合地熱能源發展的政策，使得一些開發商擔心項目建成投產的時候不一定能夠享受現行的一些新能源優惠政策。

（7）地熱能源項目集資困難。發展低碳能源是當前的國際潮流，無論是已開發國家還是開發中國家都在投資新能源開發。據聯合國環境規劃署發 布 的 報 告《Global Trends in Renewable EnergyInvestment 2013》，2012年全世界新能源總投資為2440億美元。但由於上述種種原因，2012年地熱能源投資僅有20億美元，不足新能源總投資的1%。

（8）地熱勘探開發人才短缺。人才短缺是制約地熱能源開發的一個重要因素，在中國尤其是這樣，對2002~2011年期間獲得國家自然科學基金委員會資助立項涉及地熱能、風能和太陽能的項目進行了統計對比，反差非常驚人，地熱項目在其中的份額按數目計僅占2%，而按金額計則僅占1.81%。表面上看，國家自然科學基金委員會似乎不重視地熱資源研究，進一步的調研則發現，實際上問題卻是出在地熱界提交的申請項目極少，原因是從事地熱理論研究和套用開發的人數不多，嚴重缺乏能提出高質量項目申請的科研人才。

乾熱岩地熱發電系統及特點

中國雖然是世界第五大石油生產國，但是由於石油消費量劇增，國內石油探明的資源量早已難以滿足需要。雖然我國潛在的油氣資源比較豐富，但是剩餘油氣資源的品質較差，地理分布不合理，勘探技術難度和成本日益增加。

因此，尋找新的可替代能源成為當前的熱點，地熱能等可再生的清潔新能源越來越受到世界各國的重視。已開發國家試驗研究表明，增強型地熱系統，又稱乾熱岩地熱發電系統日益受到重視。

所謂增強型地熱系統（EGS）是一種不需要自然對流熱水溶液的新型地熱能源系統，其利用地球深處熱源（多是花崗岩，稱為乾熱岩）中的天然熱，通過水力激發而產生地熱資源。增強型地熱系統以前被稱為乾熱岩系統（HDR），乾熱岩是埋藏於距地表2～6km深處、溫度為150～650℃、沒有水或蒸汽的熱岩體。乾熱岩的熱能賦存於各種變質岩或結晶岩類岩體中，較常見的岩石有黑雲母片麻岩、花崗岩、花崗閃長岩等。

一般乾熱岩上覆蓋有沉積岩或土等隔熱層。通過深井將高壓水注入地下2～6km的岩層，使其滲透進入岩層的縫隙並吸收地熱能量；再通過另一 個專用深井（相距200～600m）將岩石裂隙中的高溫水、汽提取到地面；取出的水、汽溫度可達150～200℃，通過熱交換及地面循環裝置用於發電；冷卻後的水再次通過高壓泵注入地下熱交換系統循環使用。

乾熱岩的儲量十分豐富，它所儲的熱能約為已探明的地熱資源總量的30%，比蒸汽、熱水和地壓型資源要大得多，比煤炭、石油、天然氣的熱能總和還要大。地殼中乾熱岩所蘊含的能量相當於全球所有石油、天然氣和煤炭所蘊藏能量的30倍。

乾熱岩地熱發電系統的優點：

①儲量巨大、在許多國家存在並廣泛分布；

②使用過程中沒有廢氣（CO₂、SOx、NOx等）排放，也沒有其他流體或固體廢棄物，乾熱岩地熱資源系統可以維持對環境最低水平的影響；

③系統使用過程安全，沒有爆炸危險，更不會引起災難性事故或傷害性污染。適合於基本負荷或高峰負荷的電力供應，是能源計畫中最理想的組成部分；

④乾熱岩地熱開發可以提供不間斷的電力供應，不受季節、晝夜等自然條件的影響；

⑤美國、日本等國的高溫岩體地熱前期開發試驗已充分說明，高地溫梯度的高溫岩體地熱發電電價，在今天已具有商業競爭能力，而對中等和低級地溫梯度的高溫岩體地熱資源，通過進一步改進開發技術，也可以與以化石能源為基礎的電價有商業競爭能力。

我國乾熱岩儲量分布狀況及典型地區儲層特徵

基於現有地熱測量數據，中國大陸地區3～10km深度段乾熱岩地熱資源總量（基數）為2．09×10⁷EJ，低 於 中 國 地 質 調 查 局 所 報 道 的 資 源 基 數（2．52×10⁷EJ），相當於71．5×10⁵億t標準煤；即便按2%的可開採資源量計算，亦達4．2×10⁵EJ，相當於14．3×103億t標準煤，是中國大陸2010年能源消耗總量的4400倍。

隨著傳統化石能源的日益減少，地熱能具備在中國能源中占有重要位置的資源基礎。中國地熱資源構成中，乾熱岩地熱資源占主導地位，其可采資源量（2%）是傳統水熱型地熱資源量的168倍。

因此，加強幹熱岩地熱資源的勘探與開發是推動中國地熱資源規模化利用，尤其是地熱發電快速發展與突破的關鍵和希望所在。

我國西部的滇西地區及東部台灣中央山脈兩側，分別處於印度板塊與歐亞板塊、歐亞板塊與菲律賓板塊的邊界及其相鄰地區，都是當今世界上構造活動最強烈的地區之一，具有產生強烈水熱活動和孕育溫水熱系統必要的地質構造條件和熱背景。我國西南部的地熱活動呈南強北弱、西強東弱；東部的地熱活動呈東強西弱之勢，明顯地反映了這一特點。從乾熱岩地熱資源可開採儲量和溫度狀態來看，中國大陸地區有利的乾熱岩開發區是藏南地區、雲南西部（騰 沖）、東 南 沿 海（浙 閩 粵）、華 北（渤 海 灣 盆地）、鄂爾多斯盆地東南緣的汾渭地塹、東北（松遼盆地）等地區。福建省乾熱岩資源特別豐富，初步估算5000m深度內地熱能儲量相當5萬億t標準煤，若以萬米深度測算，地熱能儲量超過50萬億t標準煤。

青海共和貴德盆地為一新生代斷陷盆地，具有盆地傳導型兼斷裂對流型良好熱儲地熱地質背景，與其東、西兩側構造岩漿帶斷裂型地熱分布構成秦昆接合部南北向地熱帶。該地段地溫高和地溫梯度異常明顯，地溫梯度是正常地殼的2倍，屬地熱異常區，熱源可認為與花崗岩有關。按地溫梯度7℃/100m計算，井深3　000m溫度可達200℃，由此認為，共和貴德盆地存在乾熱岩。囿於乾熱岩開發的經濟性和現有技術條件，近期應著眼於4～7km深度段乾熱岩地熱資源的開 發，熱儲目標溫度是150～250℃。

技術難題

在乾熱岩領域，中國前期投入較小，主要資助開展學術交流、探索研究，並未形成國家層面的乾熱岩技術研發基地和裝備條件。還在以下幾個方面存在技術難題。

（1）乾熱開採要求在地下形成廣泛的裂隙，並泵水流經它們來實現乾熱岩熱交換系統，即要造出地下熱儲水庫來。目前，主要有人工高壓裂隙、天然裂隙、天然裂隙—斷層3種模式，其中研究最多的是人工高壓裂隙模式，即通過人工高壓注水到井底，高壓水流使岩層中原有的微小裂隙強行張開或受水冷縮產生新的裂隙，水在這些裂隙間流通，完成注水井和生產井所組成的水循環系統熱交換過程。

（2）在增強型地熱開採過程中，受地層深部複雜地質環境和流體長期循環影響，高溫岩體容易產生二次破裂；注入水在循環過程中會產生損耗；生產井的出水量、水溫和水壓也會發生變化。為了掌握地熱的開採情況，進而對開發規劃做出評價和調整，有必要對各種參數進行 監測。如 人 工儲層的應力狀態、大小和方向的變化、裂隙的發展情況、熱流體運行的出水量、水溫、水壓、注入水循環損失量、溫度隨時間的變化、水的化學成分隨時間的變化以及地熱岩體的溫度場變化情況等。

（3）作為EGS核心組件的深部裂隙儲層的性能決定著整個系統的性能。地下深部的溫度和壓力、地層岩性、構造與應力特徵、天然裂隙接合程度與方式等自然地質條件和採用的水力壓裂技術等，共同決定著壓裂儲層的性能。過去近40年的場地試驗對裂隙儲層的性能已經有了基本的認識，並形成了初步的儲層評價和設計的標準；但是在精確測定和計算儲層的壓裂體積、換熱面積、水流阻力、水流損失與短路方面還存在諸多難題。

（4）要建立符合商業要求的HDR儲層，如何準確測量儲層激發體積和換熱面積；克服水流損失和流動短路；監測儲層動態性能如儲層阻力；精確模擬和預測儲層壓裂效果。水流損失可能會否定系統的經濟性能和環境影響結論；而水流短路形成後需要廢棄已經激發的岩體體積中很大的一部分，給後續鑽井和激發造成困難。

因此，研究在不同參數條件下乾熱岩體與多相流體的傳熱規律，建立儲層的壓裂體積、換熱面積、水流阻力及水流損失間熱交換耦合模型，是當前和今後HDR開發的重大課題。

（5）使用水的增強型地熱系統面臨許多技術難題，如地熱溫度條件下，岩石和水溶液之間強烈的化學反應會引起礦物的溶解和沉澱。這些礦物變化在從注入井到生產井之間較短的循環流動路徑上會產生雙重問題，既可能在生產井形成過早的熱突破，又可能堵塞注入井附近的地層。

結論及建議

（1）加強潛在乾熱岩儲藏地區地質調查與評價，得出準確可靠的基礎數據，為我國開展乾熱岩開採提供理論基礎。

（2）開展乾熱岩地熱系統技術基礎研究。國內外有很多學者在HDR溫度場與孔隙率、裂隙網路刻畫、儲層換熱面積的測量方法，以及儲層水流阻力和儲層水流損失與短路方面獲得的很有意義的研究成果值得借鑑。但是我國還沒有在該領域進行相關的實驗和試驗研究，研究成果需要在試驗中進一步檢驗才可以推廣套用。

（3）加大研究的力度，儘管2012年國家高技術研究發展計畫（863計畫）啟動了“乾熱岩熱能開發與綜合利用關鍵技術研究”項目，但我國在該領域的關鍵性技術包括高溫硬岩鑽井、流體介質循環、水岩相互作用化學反應等基礎研究需加大力度。

（4）建立相關的實驗室或試驗站。為了加快我國乾熱岩地熱系統的發展，可以建立小型的乾熱岩地熱發電系統試驗站或者實驗室，在試驗的過程中不斷發現問題並進行完善。

地熱能源開發的機遇與挑戰

人類利用地熱發電已經有100多年的歷史，常規水熱地熱系統勘探和發電技術已經相當成熟。1974~1992年美國Los Alamos國家實驗室在新墨西哥州Fenton Hill率先開展了乾熱岩（HDR）地熱能源開發實驗，經過近40年的努力，這項技術也已經趨於完善，並且已經開始顯現其巨大的潛力。繼法國Soultz和德國Landao兩個增強型地熱系統（EGS）發電項目成功併網發電之後，由美國能源部資助的內華達州Desert Peak的增強型地熱系統發電項目也已經通過驗收，成為美國第一個商業化EGS電站。澳大利亞Cooper Basin增強型地熱系統項目第一期亦已經實現1MW的發電能力。

增強型地熱系統理念和開發技術的出現，勢必推動地熱能源開發向更深更廣發展。隨著人們對於由於化石能源消費引發的環境污染和全球氣候變暖問題的日益關注，地熱作為一種本土可再生能源必將迎來新的發展時期。IPCC和IEA關於2050年地熱發電量將占世界電力需求總量的3.0%~3.5%的預測，是建立在假設中國在地熱能源開發方面將繼續長期落後於世界平均發展水平的基礎上的。中國地熱資源豐富，是世界上最早利用地熱的國家，又是最需要以可再生低碳能源支撐社會經濟可持續發展的國家。中國的地熱能源開發已經低迷了30多年，我們沒有理由相信，中國的地熱能源行業會繼續低迷下去。國家已經向地熱界發出了迅速發展的信號，國務院以國發〔2013〕2號檔案印發了《能源發展“十二五”規劃》，首次明確制定了地熱能源開發的具體目標。國家能源局、財政部、國土資源部、住建部聯合印發了《關於促進地熱能開發利用的指導意見》，提出了到2015年全國地熱發電裝機容量達到100MW的發展目標。可以預計，有關部門還將出台更加宏偉的國家長遠地熱能源發展目標。 目前全國的電力總裝機容量已經超過110萬MW，根據中國電力企業聯合會的預測，到2050年將達到400萬MW。如果2050年中國的地熱發電裝機容量能夠達到目前國際組織預測的占總電力裝機容量的3%的水平，那就意味著從現在到2050年中國將需要建造4800多座羊八井規模的地熱電站。中國的地熱能源發展既迎來了高速發展的歷史機遇，也面臨著嚴峻的挑戰。

加快我國地熱資源勘探開發的建議

縱觀國際和國內地熱資源開發利用的歷史、現狀和發展趨勢，提出了加快我國地熱資源勘探開發的4條建議供學界和政府決策部門參考。

摸清家底，科學規劃

建議強化鑽孔地溫測量和大地熱流測試，開展地殼熱結構分析等基礎地熱研究，通過立法和制定行業規範，構建國家地熱資料庫，為科學規劃提供數據支撐，以避免政府部門或行業制定規劃時脫離實際，減小地熱能源開發的風險性。為了對地熱能源開發潛力做出客觀評價，美國能源部委託麻省理工學院牽頭，組織了由12個單位18位專家參加的研究組，全面細緻地分析了地熱能源開發的方方面面，進而令人信服地對資源潛力進行了評估。最近我國地熱工作者也評估了我國大陸地熱資源潛力，得出了~10km深地熱資源可采量相當於2010年全國總能耗的4400~5300倍的結論，但是中美兩國地熱能源開發潛力評價的數據基礎存在著重大差距。比如，大地熱流量是評估地熱能源儲量的一個重要參數，雖然中美兩國國土面積相當，但美國已經取得了58000多個大地熱流數據，而目前公開發表的中國大陸地區熱流數據還不足1200個。

建議結合正在實施和即將實施的國家重大地學項目，加速開展地熱基礎研究和地熱能源開發實驗。比如，在“地殼探測工程”重大專項中設立大地熱流和岩石圈熱結構探測子工程，系統探測地下不同深度溫度分布和大地熱流的變化特徵，探索地球內部能量的產生和運移機理，著重研究地熱資源的形成條件和分布規律，客觀評估我國高溫地熱能源開發潛力。此外，還應該儘快建立國家地熱資料庫系統，切實落實地熱相關數據的社會共享，拆除個人和單位的資料壁壘。國家地熱資料庫的建立不僅有利於提高地熱能源勘探效率和發現隱伏地熱田，減小投資風險，吸引地熱投資，而且還將有利於提升科學數據的經濟和社會價值，提高科技工作者的社會責任感和科學嚴謹精神。

東西同行，乾濕兼顧

這裡的“東西”指東部和西部地區，“乾濕”則指乾熱岩和常規水熱系統。我國超過100℃的高溫熱泉大多分布在西藏、四川和雲南西部邊陲，毋庸置疑，西部地區具有豐富的水熱地熱資源。東部地區雖然缺乏高溫熱泉，但不乏中低溫溫泉，而且新生代火山活動強烈，尤其是在東北地區，包括長白山火山、五大連池火山、鏡泊湖火山、錫林火山、大同火山等在內的第四紀火山群密集分布。火山噴發是炙熱岩漿由地殼或上地幔深處向地表運移的結果，必然伴隨著地球內部熱量向地殼淺層的轉移與富集。不僅如此，我國東部還廣泛分布著大規模的花崗岩體。地球內部巨大的熱量約一半來自於地球形成過程中積累的行星演化餘熱，另一半則來自於岩石中鈾、釷、鉀放射性同位素的衰變。而在地殼各類岩石中，花崗岩的放射性元素含量最高、生熱率最大。強烈的新生代火山活動和廣泛分布的花崗岩體預示著我國東部可能存在豐富的乾熱岩資源。在繼續扶持西部高溫水熱系統地熱資源開發的同時，應該重視能源需求旺盛的東部地區乾熱岩增強 型地熱系統的開發潛力。

目前地學界對於地熱資源的認識可能存在兩個誤區：一是認為我國地熱資源以中低溫為主，二是認為位於喜馬拉雅— 地中海地熱帶的西部邊陲是我國僅有可以發展地熱發電的地區。造成這兩個誤區的同一根源是簡單地把地熱資源等同於常規地熱水熱系統，忽視了地下深處高溫岩石巨大的能源開發潛力。具有地表高溫水熱活動的西藏、四川和雲南西部地區固然是我國重要的地熱帶，但中國大陸地區大地熱流分布具有東高西低的區域特徵，東部地區具有強烈的新生代火山活動和大量的花崗岩體及溫泉分布，其深部高溫地熱資源的開發潛力不容低估。我國西部邊陲人煙稀少，能源需求相對較低。這些地區地熱自然景觀的第三產業經濟價值不亞於地熱能源開發的經濟價值，而且地熱能源開發還面臨與風電、太陽能發電和小水電的競爭。相比之下，我國東部地區人口密度大、經濟活動強盛、能源非常短缺，因而迫切需要發展原地新能源，且應該成為我國開發深層高溫地熱資源的首選 地區。

盆山並重，工程示範

從資源儲藏到勘探開採技術，油氣資源與地熱資源一脈相承，以油氣工業帶動地熱產業順理成章。我國沉積盆地尤其是東部含油盆地如松遼盆地和華北盆地，地溫梯度大，地熱資源豐富，地球科學界習稱“熱盆”。熱水是許多油氣田的副產品，油熱聯產潛力巨大。此外，老油田區具有地熱開採所需要的地質、地球物理和地球化學資料，油田廢棄鑽孔可以改造用於地熱開發。還可以利用油田設施、技術、資料高效開展EGS實驗。

火山活動是最強烈的地熱顯示，勝過於任何水熱顯示。無論是天然的水熱系統還是增強型地熱系統，新生代火山活動構造區都是高溫地熱能源開發最具吸引力的地區，因為這些地區在相對較小的深度內就能獲得很高的溫度。實際上，世界上MW級的大型地熱發電廠大多建造在火山活動區。要推動我國地熱能源開發快速發展，亟須在我國東部地區特別是在東部新生代火山活動構造區探測岩石圈熱結構，查明地熱資源儲量。由麻省理工學院牽頭編寫的評估報告《地熱能源的未來 —21世紀增強型地熱系統對美國的作用》發表以後，美國能源部高度重視，已經斥重資致力於與產業界密切合作打造多個EGS示範工程。

比如位於俄勒岡州的紐貝里（Newberry）EGS示範工程預算為4380萬美元，其中能源部資助2145萬美元，其餘由企業Alta Rock能源公司承擔。中國的地熱能源產業目前還不成規模，更需要政府給予大力扶持。建議儘快在我國東部地區選址啟動地殼深部高溫發電示範工程，檢閱我國深部高溫地熱能源開發綜合實力，充分展示地熱新能源的巨大開發潛力，孵化和引導我國規模化地熱新能源產業的健康發展，其對於擺正地熱新能源的地位，以及促進國家新能源的協調發展將具有深遠意義。

內聯外合，跨越發展

在國內新能源行業中，地熱是弱勢，地熱學界和產業界需要抱團取暖。在國際地熱能源產業中，中國也是弱勢。雖然早在上世紀70年代國中國便開始利用地熱發電，但過去30多年，當國際上地熱能源開發和發電技術特別是乾熱岩開發及隨後出現的增強型地熱系統技術高速發展的時候，中國的地熱資源開發卻幾乎完全沉浸在傳統的中低溫水熱系統的直接利用中，地熱能源（發電）開發基本上停滯不前，且已經嚴重落後。要趕超世界地熱能源開發的先進水平，除了需要整合國內相關單位和企業的人力、物力和財力，加快地熱專業人才培養以外，還需要積極開展國際合作，儘快引進國外的先進地熱資源理念和開發技術。內聯外合，直面挑戰，充分發揮產學研優勢，中國地熱學界和產業界才能抓住機遇，實現跨越發展，讓地熱資源更好地為中國社會經濟可持續發展加溫，為人類造福。

結語

地熱資源儲量巨大，我國是世界上最早開發利用地熱溫泉的國家之一，但是直到目前基本上還在延續祖代相傳的地熱直接利用的模式，在利用地熱發電這一現代化新能源開發方面相對落後，原因之一是受我國缺乏適合於發電的高溫地熱資源的傳統觀念的制約。隨著地熱勘探開發技術的進步，特別是增強型地熱系統技術的日益成熟，可開發利用的地熱資源已經不再局限於常規的水熱系統，也包括乾熱岩。中國西部沸泉眾多，具有豐富的高溫水熱系統；東部不乏中低溫溫泉，而且“熱盆”發育，花崗岩體分布廣泛，第四紀火山活動強烈，不僅具有巨大的油熱聯產和常規水熱系統開發潛力，還可能具有豐富的乾熱岩資源。地熱學界和產業界 應該與時俱進，改變舊的觀念，重新評估我國包括水熱系統和乾熱岩在內的地熱資源分布，政府主管部門則應該相應調整國家地熱能源開發戰略布局，在繼續鼓勵西部高溫水熱系統地熱能源開發的同時，應該鼓勵在能源需求旺盛的東部地區大力開展盆地地熱和火山地熱能源勘探開發，產學研合作，選址打造示範工程，以期迅速改變中國地熱能源產業嚴重落後的現狀，實現產業自身的可持續發展，在發展低碳經濟、確保能源安全、減少空氣污染的發展戰略中發揮更大作用。