馬偉斌　龔宇烈　趙黛青**　徐瓊輝　秦漢時(shí)　陳　勇1　中國科學(xué)院廣州能源研究所　廣州　5106402　中國科學(xué)院可再生能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　廣州　510640

我國地?zé)崮荛_發(fā)利用現(xiàn)狀與發(fā)展*

馬偉斌1，2龔宇烈1，2趙黛青1，2**徐瓊輝1，2秦漢時(shí)1，2陳勇1，2
1中國科學(xué)院廣州能源研究所廣州510640
2中國科學(xué)院可再生能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廣州510640

我國地?zé)豳Y源相當(dāng)豐富，應(yīng)用潛力巨大，因此，大力發(fā)展地?zé)崮苣軌蚓徑饽茉垂?yīng)緊張局面，很大程度上解決因大量使用化石能源所造成嚴(yán)重的空氣污染問題。在我國，應(yīng)根據(jù)資源分布特點(diǎn)制定地?zé)岚l(fā)展規(guī)劃，在資源品質(zhì)較好的地區(qū)發(fā)展地?zé)岚l(fā)電，在有條件的地區(qū)發(fā)展各種地?zé)嶂苯永眉夹g(shù)，采用綜合梯級利用提高資源利用效率。今后開發(fā)利用地?zé)崮埽畱?yīng)加大對地?zé)崮芾玫恼咧С?，鼓?lì)企業(yè)加大資金投入；同時(shí)開發(fā)商應(yīng)做好規(guī)劃和布局，優(yōu)選技術(shù)路線，使得地?zé)崮艿睦糜蔁o序變有序，朝著更加科學(xué)合理的方向發(fā)展。

地?zé)崮?，開發(fā)利用，現(xiàn)狀，發(fā)展

1　開發(fā)利用地?zé)崮艿膽?zhàn)略意義

1.1我國地?zé)崮苜Y源及應(yīng)用潛力

我國是一個(gè)地?zé)豳Y源相當(dāng)豐富的國家，地?zé)豳Y源主要集中于構(gòu)造活動(dòng)帶和大型沉積盆地中，主要類型為沉積盆地型和隆起山地型［1］。

2009—2011 年，國土資源部在系統(tǒng)收集中國基礎(chǔ)地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)、水文地質(zhì)、城市地質(zhì)、石油地質(zhì)等已有資料的基礎(chǔ)上，對地?zé)豳Y源潛力進(jìn)行了重新評價(jià)。這一最新評價(jià)認(rèn)為，中國淺層地?zé)崮苜Y源量相當(dāng)于 95 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。每年淺層地?zé)崮芸衫觅Y源量相當(dāng)于 3.5 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。如全部有效開發(fā)利用則每年可節(jié)約 2.5 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少 CO2排放約 5 億噸；全國沉積盆地地?zé)豳Y源儲(chǔ)量折合標(biāo)準(zhǔn)煤 8 530 億噸；每年可利用的常規(guī)地?zé)豳Y源總量相當(dāng)于 6.4 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，每年可減少 CO2排放 13 億噸。中國大陸 3 000—10 000 米深處干熱巖資源總計(jì)相當(dāng)于 860 萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，是中國目前年度能源消耗總量的 26 萬倍。

據(jù)上述國土資源部最新的評價(jià)數(shù)據(jù)資料，我國現(xiàn)已查明 287 個(gè)地級以上城市淺層地?zé)崮堋?2 個(gè)主要沉積盆地地?zé)豳Y源、2 562 處溫泉區(qū)隆起山地地?zé)豳Y源。目前利用地?zé)岚l(fā)電的有 4 處，其中西藏 3 處，分別是羊八井、那曲和朗久 3個(gè)地?zé)崽?，總裝機(jī)容量約為 25 兆瓦；廣東豐順地區(qū)有1處，其裝機(jī)容量約為 0.3 兆瓦。其余主要用于供暖、熱泵、洗浴、醫(yī)療、養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)大棚等。

圖 1 給出了我國地?zé)崮苜Y源的分布情況。高溫地?zé)豳Y源分布在滇藏和川西，對流型地?zé)豳Y源分布在東南沿海地區(qū)（如廣東、福建），傳導(dǎo)性地?zé)豳Y源分布于華北、松遼盆地［2］。

圖1　我國地?zé)崮苜Y源的分布圖［1］

根據(jù)我國地?zé)豳Y源分布的特點(diǎn)以及當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)特征，可制定相應(yīng)的地?zé)豳Y源發(fā)展規(guī)劃。如西部、西南地區(qū)可重點(diǎn)發(fā)展地?zé)岚l(fā)電，該區(qū)域地?zé)豳Y源品位較高，人口密度較小，發(fā)展地?zé)岚l(fā)電對人類的生產(chǎn)生活影響較小，而且電力便于輸送，能在一定程度上緩解全國電力需求的壓力。在東南沿海地區(qū)，夏季溫度高、時(shí)間長，制冷的能耗相當(dāng)高，如果利用該區(qū)域豐富的地?zé)豳Y源來制冷，可以大幅緩解我國南方地區(qū)夏季電力供應(yīng)不足的矛盾。東北、華北地區(qū)，冬季供暖的壓力非常大，當(dāng)前的供暖方式以燃煤為主，空氣污染十分嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)厝藗兊纳钯|(zhì)量，而作為優(yōu)質(zhì)清潔能源之一的地?zé)崮?，資源量大，供應(yīng)持續(xù)穩(wěn)定，是北方供暖的最佳替代能源。同時(shí)，在地?zé)豳Y源品位相對較低的地區(qū)，可大力發(fā)展地源熱泵技術(shù)，這也是節(jié)能降耗的有效途徑。

1.2地?zé)崮芾玫膽?zhàn)略意義

相對于其他可再生能源，地?zé)崮艿淖畲髢?yōu)勢體現(xiàn)在它的穩(wěn)定性和連續(xù)性。聯(lián)合國《世界能源評估》報(bào)告在 2004 年和 2007 年給出的可再生能源發(fā)電的對比數(shù)字，地?zé)岚l(fā)電的利用系數(shù)在 72%—76% 之間，明顯高于太陽能（14%）、風(fēng)能（21%）和生物質(zhì)能（52%）等可再生能源。地?zé)崮苡脕戆l(fā)電全年可供應(yīng) 6 000 小時(shí)以上，有些地?zé)犭娬旧踔粮哌_(dá) 8 000 小時(shí)，同樣地?zé)崮苡脕硖峁├洹嶝?fù)荷也非常穩(wěn)定。

發(fā)展地?zé)崮軐ξ覈?jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義，可以從以下4個(gè)方面來闡述。

（1）在城鎮(zhèn)建筑節(jié)能方面，淺層地?zé)峒暗卦礋岜眉夹g(shù)與系統(tǒng)，在地?zé)豳Y源相對豐富的地區(qū)，可以很大程度替代傳統(tǒng)市政供暖系統(tǒng)，作為城鎮(zhèn)居民供熱采暖的能量來源。目前我國北方大部分地區(qū)，冬季燒煤供暖，霧霾天氣長期存在，嚴(yán)重影響居民的生活質(zhì)量和身體狀況，如果采用地?zé)峁┡瑒t可以大幅緩解霧霾問題，還大家一片純凈的藍(lán)天。

（2）從分布式電力方面來說，在有條件的地區(qū)利用中高溫水熱型地?zé)豳Y源建設(shè)分布型地?zé)犭娬?，降低對傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電的依賴以及減少化石燃料的使用量，減少由于化石燃料使用帶來的環(huán)境問題，可為煤炭等傳統(tǒng)資源相對貧乏的地區(qū)提供電力來源，帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展；同時(shí)，大量開發(fā)我國優(yōu)質(zhì)地?zé)豳Y源，可縮短我國地?zé)豳Y源的開發(fā)利用與世界其他國家的差距。

（3）雖然我國地?zé)崮苤苯永檬澜绲谝?，但是利用效率不高。事?shí)上，地?zé)嶂评?、地?zé)岵膳?、地源熱泵等的各?xiàng)技術(shù)對溫度的要求各不相同，如果通過地?zé)豳Y源梯級利用就可以將各項(xiàng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，形成一個(gè)地?zé)崽菁壚玫逆湕l，使地?zé)豳Y源綜合利用率達(dá)到最大化。地?zé)崽菁壚玫耐茝V可以優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，幫助企業(yè)做好能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，提高地?zé)豳Y源的利用效率，形成一系列圍繞著地?zé)豳Y源的產(chǎn)業(yè)鏈，對我國調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略等有重要的意義。

（4）地?zé)豳Y源的綜合開發(fā)利用經(jīng)多年實(shí)踐表明，其社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益均非常顯著，它能促進(jìn)地?zé)崮芾孟嚓P(guān)的裝備制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；也能建立新的建筑用能供應(yīng)體系，帶動(dòng)新的能源服務(wù)業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)智能電網(wǎng)相關(guān)設(shè)備與技術(shù)的發(fā)展。

2　國內(nèi)外地?zé)崮芗夹g(shù)研究與應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展

2.1地?zé)崮芗夹g(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1.1地?zé)岚l(fā)電技術(shù)

由于地?zé)豳Y源種類繁多，地?zé)岚l(fā)電的方式有多種。溫度比較高的蒸汽熱田采用直接蒸汽發(fā)電，美國蓋瑟斯地?zé)犭娬揪褪遣捎眠@種方式。中溫?zé)崴偷責(zé)崽锟梢圆捎脭U(kuò)容（閃蒸）發(fā)電或者雙工質(zhì)（中間介質(zhì)）發(fā)電。

雙工質(zhì)發(fā)電是全球裝機(jī)臺數(shù)最多的一種地?zé)岚l(fā)電方式。截至 2014 年底，全球地?zé)犭p工質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量已達(dá) 1 790 兆瓦，占全球地?zé)岚l(fā)電總裝機(jī)容量的 12%，比2009 年底的 1 178 兆瓦（占當(dāng)時(shí)總量的11%）增加了52%。全球共有雙工質(zhì)發(fā)電機(jī)組 286 臺，占地?zé)岚l(fā)電機(jī)組的 46.7%。

雙工質(zhì)循環(huán)技術(shù)主要應(yīng)用 ORC 循環(huán)，以色列、美國在該項(xiàng)技術(shù)上具有優(yōu)勢。自20 世紀(jì) 80 年代中期，Kalina 循環(huán)也被引入地?zé)犭p工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)之中，美國、意大利、德國的地?zé)犭娬径枷嗬^采用了該種循環(huán)方式。相對于 ORC 循環(huán)，Kalina 循環(huán)利用改變混合工質(zhì)成分濃度的方法，使循環(huán)整體上與熱源和冷源有較好的匹配關(guān)系，提高了循環(huán)效率。目前澳大利亞正在計(jì)劃把 Kalina循環(huán)應(yīng)用于增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)中。

2.1.2地?zé)嶂苯永眉夹g(shù)

地源熱泵在地?zé)嶂苯永妙I(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛。地源熱泵技術(shù)問世于1912 年的瑞士，1948 年這項(xiàng)技術(shù)才引起人們的關(guān)注。1974 年以來，隨著能源危機(jī)和環(huán)境問題日益嚴(yán)重，人們更重視以低溫地?zé)崮転槟茉吹牡卦礋岜孟到y(tǒng)的研究。目前，地源熱泵已在北美、歐洲等地廣泛應(yīng)用，技術(shù)也日趨成熟。美國正在實(shí)現(xiàn)每年安裝 40 萬臺地源熱泵的目標(biāo)，在瑞士、奧地利、丹麥等歐洲國家，地源熱泵在家用的供暖設(shè)備中已占有相當(dāng)大比例。

世界各國對地?zé)峁┡挤浅Ｖ匾?，例如冰島、匈牙利、法國、美國、新西蘭、日本等都采用地?zé)峁┡?。冰島有85%的房屋用地暖供熱，占地?zé)嶂苯永玫?7%。匈牙利的地?zé)峁┡m較地?zé)徂r(nóng)業(yè)和浴療應(yīng)用時(shí)間晚，但發(fā)展速度很快，現(xiàn)已有 8 個(gè)城市，近 9 000 套住宅用地?zé)崴┡５責(zé)嵩诜▏目稍偕茉粗信诺?4 位，占總能源的比例為 0.44%，居世界第 10 位，目前地?zé)崮芤延糜?20 萬個(gè)住宅的供暖及熱水供應(yīng)。

地?zé)嶂评涫且宰銐蚋邷囟鹊牡責(zé)崴?qū)動(dòng)吸收式制冷系統(tǒng)，制取溫度高于 7oC 的冷凍水，用于空調(diào)或生產(chǎn)。用于地?zé)嶂评涞闹评錂C(jī)有兩種，一種是以水為制冷劑、溴化鋰溶液為吸收劑的溴化鋰吸收式制冷機(jī)；另一種是以氨為制冷劑、水為吸收劑的氨水吸收式制冷機(jī)。由于世界上地?zé)崂眉夹g(shù)比較成熟的國家主要分布在緯度比較高的地區(qū)，夏季時(shí)間短，都不需要制冷，到 2014 年，地?zé)嶂评湓诘責(zé)崂弥兴嫉谋壤坏?0.4% ，因此，全球的地?zé)嶂评浼夹g(shù)還是比較薄弱。但是，在夏季時(shí)間長、地?zé)豳Y源比較豐富的地區(qū)，如美國的南部、中國的廣東、福建等地，仍對地?zé)嶂评浼夹g(shù)提出了較高的要求。

2.2地?zé)崮荛_發(fā)利用現(xiàn)狀和案例

冰島地?zé)豳Y源得天獨(dú)厚，地?zé)崂瞄_發(fā)技術(shù)全球獨(dú)有。它地處北極圈邊緣，氣候寒冷，一年中有 300—340天需要取暖，其主要能源中地?zé)崮苷?48.8%，石油占31.5%，水力能占 17.2%，煤炭占 2.5%。全國有 85%的房屋用地暖供熱，占地?zé)嶂苯永玫?77%。

在我國，1970 年 12 月在廣東豐順縣鄧屋建造了第一臺閃蒸式地?zé)崴l(fā)電試驗(yàn)機(jī)組［3］，利用91oC的地?zé)崴l(fā)電，功率為 86 千瓦，汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力 0.028 兆帕，進(jìn)汽溫度 68oC，進(jìn)汽量 3 000 公斤/小時(shí)，排汽壓力 5.1 千帕，使中國成為世界上第 7 個(gè)利用地?zé)岚l(fā)電的國家。

我國的工業(yè)性地?zé)犭娬揪植荚谖鞑刈灾螀^(qū)，其中西藏羊八井是目前規(guī)模最大的商業(yè)化地?zé)犭娬尽?976年開始對該地區(qū)地?zé)崽镞M(jìn)行詳查并鉆探，并論證建設(shè)地?zé)犭娬荆?0.3 兆瓦的試驗(yàn)地?zé)岚l(fā)電機(jī)組發(fā)電成功；1977 年建成 1 兆瓦地?zé)嵩囼?yàn)電站，現(xiàn)在已經(jīng)停機(jī)；1985 年逐年擴(kuò)展為熱田南部的一分廠，安裝 3 臺 3 兆瓦國產(chǎn)汽輪發(fā)電機(jī)組，共裝機(jī)容量10兆瓦；1991年完成熱田北部的二分廠，共安裝 4 臺 3 兆瓦國產(chǎn)汽輪發(fā)電機(jī)組及 1 臺 3.18 兆瓦進(jìn)口汽輪發(fā)電機(jī)組，電站總裝機(jī)容量達(dá)到 25.18 兆瓦。西藏羊八井是世界上海拔最高的地?zé)犭娬荆跗诔袚?dān)拉薩市平時(shí)供電的 50% 和冬季供電的 60%，曾被譽(yù)為世界屋脊上的一顆明珠。1977 年至 2011 年底，累計(jì)發(fā)電 26.79 億千瓦時(shí)，與燃煤電廠相比節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 88.4 萬噸，減少 CO2排放量 318 萬噸，為西藏的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)做出重要貢獻(xiàn)。2009 年—2010 年西藏新增了 2 臺容量為 1 兆瓦全流發(fā)電機(jī)組。

據(jù) 2015 年世界地?zé)岽髸?huì)統(tǒng)計(jì)［4］，截至 2014 年底，中國地?zé)岚l(fā)電總裝機(jī)容量為 27 兆瓦，居世界第 18 位。我國地?zé)岚l(fā)電具有非常大的發(fā)展空間，但是近 30 年來，我國的地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量幾乎沒有增加，目前國內(nèi)的技術(shù)支撐和設(shè)備供應(yīng)明顯落后，新技術(shù)的突破和自主設(shè)備的研發(fā)亟待解決。

2.3地?zé)崮芾眉夹g(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展

2.3.1地?zé)岚l(fā)電

“十二五”期間，我國在中低溫地?zé)岚l(fā)電關(guān)鍵技術(shù)及裝置、地?zé)岱栏拦?、地?zé)峋C合利用等方面雖取得了一些初步成果，但我國地?zé)岚l(fā)電技術(shù)研發(fā)水平與世界先進(jìn)國家存在明顯差距。我國地?zé)岚l(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在：

（1）地?zé)岚l(fā)電產(chǎn)業(yè)逐漸向中低溫地?zé)豳Y源靠近。20多年來，我國地?zé)岚l(fā)電停滯不前，除西藏羊八井和廣東豐順地?zé)犭娬就猓覈鴽]有興建大規(guī)模的地?zé)犭娬?，發(fā)展規(guī)模和水平已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于地?zé)嶂苯永茫ǖ責(zé)峁┡⒌卦礋岜玫龋?。我國具有豐富的中低溫地?zé)豳Y源，而且這些資源一般分布在偏遠(yuǎn)的山區(qū)，受節(jié)能減排的影響，我國政府已經(jīng)出臺相關(guān)政策大力發(fā)展新能源和可再生能源，建成中低溫地?zé)犭娬静粌H可以為當(dāng)?shù)靥峁╇娏?，?shí)現(xiàn)節(jié)能減排，還可以促進(jìn)當(dāng)?shù)氐穆糜魏徒?jīng)濟(jì)的發(fā)展，解決部分農(nóng)村就業(yè)問題。

（2）建設(shè)規(guī)模化地?zé)岚l(fā)電示范工程。由于我國在地?zé)岚l(fā)電建設(shè)已經(jīng)停滯了20多年，在地?zé)犭娬竟こ探ㄔO(shè)方面缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，需要從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和管理等環(huán)節(jié)解決一系列關(guān)鍵技術(shù)，以提升我國規(guī)?；?zé)犭娬镜慕ㄔO(shè)能力。

2.3.2地?zé)嶂苯永?/p>

地源熱泵展現(xiàn)出有力的競爭趨勢。地?zé)峁┡?、地源熱泵、地?zé)岣稍锛跋丛〉燃夹g(shù)已經(jīng)成熟，并且我國地?zé)嶂苯永媚戤a(chǎn)能長期位居世界第 1 位［5］，這主要得益于我國地源熱泵的推廣［6］。由于地源熱泵自身的節(jié)能環(huán)保特性，建筑業(yè)主和開發(fā)商開始逐漸接受這項(xiàng)新技術(shù)，目前整個(gè)華北、東北地區(qū)，地源熱泵工程已非常普及，并且工程大小也由過去單個(gè)建筑向小區(qū)規(guī)模過渡。有了北方地區(qū)成功的經(jīng)驗(yàn)，地源熱泵工程迅速南移，目前在長江流域地區(qū)，地源熱泵已展現(xiàn)出強(qiáng)有力的競爭勢頭，正逐漸成為解決該地區(qū)夏熱冬冷問題的重要節(jié)能途徑［7］。

圖2　天津靜海某地?zé)峁┡到y(tǒng)示意圖

天津靜海某單位原有鍋爐房燃煤供暖的建筑面積約 12×104平方米，1996 年鉆了一口 2 777 米深的地?zé)峋?，井口水?2oC，流量140—200噸/小時(shí)。該單位要求將原 95oC—70oC 供暖系統(tǒng)改為冬季地?zé)峁┡到y(tǒng)，并全年提供日常生活用的熱水，以達(dá)到節(jié)約燃料和保護(hù)環(huán)境的目的，同時(shí)希望原供暖系統(tǒng)少改動(dòng)或不改動(dòng)。一期工程要求滿足12×104平方米 住宅、1 250平方米 地?zé)嵊斡境睾?330 平方米 公共浴室生活用水的需求；二期用原有鍋爐做調(diào)峰措施后，達(dá)到總供暖面積 20×104平方米［8］。地?zé)峁┡到y(tǒng)示意圖如圖 2 所示。

該地?zé)峁┡到y(tǒng)平均熱負(fù)荷為 6 449 千瓦，高峰負(fù)荷為 7 774 千瓦，終端散熱器平均溫度 62.3oC。該工程從 1996 年冬開始使用，情況正常，目前地?zé)峁┡娣e14×104平方米 ，沒有啟用鍋爐調(diào)峰，冬季供暖高峰地?zé)岢樗?140 噸/小時(shí)；同時(shí)全年可供 3 000 戶生活用熱水。

目前，我國的地?zé)豳Y源梯級利用主要體現(xiàn)在供熱和供冷兩個(gè)方面［9］。冬季，超過 50oC 的地?zé)崴捎锰菁壚玫姆绞竭M(jìn)行供暖，取得了良好的供暖效果和環(huán)境效益。夏季熱泵機(jī)組通過閥門切換作為冷機(jī)使用，系統(tǒng)成為常見的風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)。然而這些所謂的梯級利用都過于簡單化，利用過后仍有大量的能量浪費(fèi)掉了。綜合利用可以使資源利用率更高，北方地區(qū)可以優(yōu)先考慮地?zé)岵膳?、地?zé)嵯丛?、地?zé)岱N植、地?zé)狃B(yǎng)殖等技術(shù)，南方地區(qū)可以優(yōu)先考慮地?zé)嶂评?、地?zé)岣稍?、地?zé)嵯丛　⒌責(zé)岱N植、地?zé)狃B(yǎng)殖等技術(shù)，優(yōu)化地?zé)豳Y源的梯級利用。因此，地?zé)豳Y源的綜合利用也是一種發(fā)展趨勢。

由中科院廣州能源所承擔(dān)的國家科技支撐項(xiàng)目“地?zé)豳Y源綜合梯級利用集成技術(shù)研究”，即是地?zé)峋C合利用的典型代表（圖 3）。該項(xiàng)目以國家科技支撐計(jì)劃為依托，聯(lián)合多家行業(yè)內(nèi)知名科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)，以廣東豐順地?zé)犭娬緸榛c(diǎn)，建立了一整套的地?zé)豳Y源綜合利用系統(tǒng)，有效解決了發(fā)電后地?zé)嵛菜脑倮脝栴}，避免了大量資源的白白浪費(fèi)。

圖3　地?zé)峋C合梯級利用流程圖

2.3.3增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)

我國增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的研究剛剛起步，主要開展理論模擬方面的基礎(chǔ)研究，包括對深層地?zé)豳Y源的評價(jià)方法和技術(shù)、流體流動(dòng)換熱、流態(tài)控制以及熱采出量的研究，目的是評價(jià)我國深層地?zé)豳Y源，直觀地描述深層地?zé)岬目臻g分布和資源潛力，優(yōu)選熱田以進(jìn)行開發(fā)試驗(yàn)。

3　我國地?zé)崮馨l(fā)展前景與路線圖

3.1我國發(fā)展地?zé)崮艿膽?zhàn)略思考

我國地?zé)崮艿陌l(fā)展目前主要面臨著資金不足、關(guān)鍵技術(shù)瓶頸等問題，發(fā)展速度一直比較緩慢?，F(xiàn)在地?zé)豳Y源的開發(fā)與利用大多集中在地?zé)峁┡?、洗浴、養(yǎng)殖等，地?zé)岚l(fā)電、地?zé)嶂评涞燃夹g(shù)幾十年來一直停滯不前。

要解決目前所面臨的問題，首先應(yīng)加快地?zé)豳Y源的勘探速度，讓投資者認(rèn)識到地?zé)豳Y源發(fā)展的巨大潛力，這樣才能得到更多的人力、物力投入和政策支持。其次，突破地?zé)峁┡?、地?zé)嶂评?、地?zé)岚l(fā)電等領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸，改變技術(shù)落后的現(xiàn)狀，提高地?zé)豳Y源的利用效率，讓地?zé)豳Y源在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮更大的作用。最后，把地?zé)豳Y源的開發(fā)與利用向更深層次推進(jìn)，積極發(fā)展深層地?zé)豳Y源，建立增強(qiáng)型（EGS）地?zé)嵩囼?yàn)基地，并積極向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展邁進(jìn)。

根據(jù)目前已探明的地?zé)豳Y源儲(chǔ)備及區(qū)域分布特點(diǎn)來看，我國地?zé)豳Y源的開發(fā)利用必須因地制宜，合理發(fā)展：在我國的西部、西南地區(qū)主要發(fā)展地?zé)岚l(fā)電，在華北、東北一帶發(fā)展地?zé)峁┡?，在東部及東南沿海地區(qū)發(fā)展地?zé)嶂评洌鶕?jù)資源和區(qū)域特點(diǎn)發(fā)展地?zé)崽菁壘C合利用，同時(shí)大力推廣地源熱泵，提高地?zé)豳Y源利用效率。

地?zé)崮艿陌l(fā)展也要充分考慮與其他產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，讓各產(chǎn)業(yè)相互促進(jìn)，共同發(fā)展。如地?zé)嶂评?、地?zé)峁┡⒌卦礋岜玫燃夹g(shù)與房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，它不僅能夠?yàn)樾陆ǚ康禺a(chǎn)提供最優(yōu)質(zhì)的能源，而且能夠滿足現(xiàn)代社會(huì)節(jié)能減排的需求，為房地產(chǎn)的銷售和推廣起到積極的作用。其次，與地?zé)崮芾孟嚓P(guān)的設(shè)備并非地?zé)崮苄袠I(yè)所特有，如熱泵、采暖設(shè)備、制冷機(jī)組等，在市場上具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用范圍，這些設(shè)備的進(jìn)步能夠促進(jìn)地?zé)崮芾玫陌l(fā)展，反之，地?zé)崮芾盟降奶岣哂帜艽龠M(jìn)這些設(shè)備的研發(fā)，提高我國裝備制造業(yè)的水平。最后，我國大部分的地?zé)豳Y源都屬于低品位能源，其技術(shù)和設(shè)備也將能應(yīng)用于其他低品位能源，如工業(yè)余熱回收利用等，地?zé)崮芾玫乃揭材苡绊懳覈酂峄厥盏馁|(zhì)量，促進(jìn)我國能源利用效率的大幅提升。

根據(jù)地?zé)崮馨l(fā)展的戰(zhàn)略部署，可確定以下發(fā)展目標(biāo)：“十三五”期間通過試點(diǎn)工程，以南方為主推廣地?zé)崽菁壚?，以北方為主推廣地源熱泵取暖系統(tǒng)，形成技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、政策、融資配套的成熟的解決方案和運(yùn)作模式，“十三五”后期開始實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行；“十三五”期間突破分布式地?zé)犭娬镜年P(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備，到 2020 年前后，形成技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、政策、融資配套等的成熟解決方案和運(yùn)作模式，“十四五”期間能夠使我國的地?zé)犭娬狙b機(jī)容量達(dá)到 13×104千瓦；在我國的一次能源結(jié)構(gòu)中，2020 年地?zé)崮荛_發(fā)利用量達(dá)到 5 000 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，形成完善的地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)及產(chǎn)業(yè)體系。

3.2地?zé)崮芗夹g(shù)發(fā)展路線圖

針對我國地?zé)岬默F(xiàn)實(shí)情況，地?zé)崮馨l(fā)展規(guī)劃可從中低溫地?zé)岚l(fā)電技術(shù)、地源熱泵系統(tǒng)、高溫?zé)岜孟到y(tǒng)、地?zé)徜寤囍评浼夹g(shù)及地?zé)岱栏拦讣夹g(shù) 5 個(gè)方面考慮，圖 4 為地?zé)岚l(fā)展的技術(shù)路線圖。

3.3地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖

根據(jù)技術(shù)路線圖得出地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)的發(fā)展路線圖（圖5）。我國的地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展按照以下步驟來走：2015年到2020年為第一階段，該階段主要對地?zé)崮艿幕A(chǔ)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和論證；2020年到2030年為第二階段，在該階段推廣地?zé)崮芗夹g(shù)的實(shí)用化。

圖5　地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖

3.4地?zé)崮軕?yīng)用的商業(yè)模式探索

從客觀的角度來講，地?zé)豳Y源相對于其他的新能源來說，具有不可比擬的優(yōu)勢，具有更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但是到目前為止，該項(xiàng)大有“錢”途的項(xiàng)目卻發(fā)展緩慢，特別是在地?zé)岚l(fā)電、地?zé)嶂评浜蜕顚拥責(zé)豳Y源的開發(fā)方面。原因在于人們還沒有充分意識到此舉背后巨大的經(jīng)濟(jì)效益，沒有人愿意在該項(xiàng)目上進(jìn)行大的投入，而從事與地?zé)崂孟嚓P(guān)的技術(shù)、科研人員卻不具備將其大量向市場推廣的經(jīng)濟(jì)實(shí)力。從目前我國的發(fā)展模式來看，地?zé)岚l(fā)電主要依靠政府支持，然而力度卻非常有限。地?zé)峁┡偷卦礋岜眉夹g(shù)主要依靠企業(yè)投入，但是企業(yè)是以盈利為目的，因此資金主要投在了易于開發(fā)且回報(bào)率比較高的地方，對于具有一定開發(fā)難度的資源一般都是不聞不問；同時(shí)企業(yè)的開發(fā)處于一種無序的狀態(tài)，造成了資源的極大浪費(fèi)，從地?zé)豳Y源開發(fā)利用的長遠(yuǎn)利益來看意義不大。

因此，要將地?zé)崮艿拈_發(fā)利用推向市場，首先必須把與之相關(guān)的科研力量和經(jīng)濟(jì)力量捆綁到一起，讓雙方充分認(rèn)識到彼此在該項(xiàng)目所能發(fā)揮的關(guān)鍵作用，以及以后將能帶來的可觀的經(jīng)濟(jì)效益，激發(fā)大家對地?zé)崮茼?xiàng)目投入巨大熱情。其次，需要政府引導(dǎo)、政策支持，盡快出臺采用補(bǔ)貼措施的相關(guān)文件，把補(bǔ)貼政策落到實(shí)處，以激發(fā)大家的開發(fā)熱情。再次，要積極引導(dǎo)大型國有企業(yè)（如中石油和中石化）的介入，它們有資金、有資源，而且在行業(yè)內(nèi)還有號召力，能夠把人們吸引到地?zé)豳Y源的開發(fā)與利用的行業(yè)中來，為整個(gè)地?zé)嵝袠I(yè)的發(fā)展注入新的活力。最后，積極鼓勵(lì)中小企業(yè)持續(xù)投入，鼓勵(lì)企業(yè)以 BOT 模式或 PPP 模式擴(kuò)大融資規(guī)模，大力進(jìn)軍地?zé)岵膳?、地源熱泵等行業(yè)。

4　對我國發(fā)展地?zé)崮艿恼吲e措建議

4.1存在問題分析

2013 年國家能源局在河北雄縣召開全國地?zé)崮芾霉ぷ鲿?huì)，此次會(huì)議后，能源局已經(jīng)正式下發(fā)文件，開始組織編制各地 2015—2020 年的地?zé)崮艿拈_發(fā)利用規(guī)劃。同年四部委（國家能源局、財(cái)政部、國土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部）印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的指導(dǎo)意見》（簡稱《指導(dǎo)意見》）。該意見為我國地?zé)崮芪磥淼陌l(fā)展指明了方向，也促使各地方政府部門為當(dāng)?shù)氐責(zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展制定的相關(guān)政策陸續(xù)出臺，對我國地?zé)崮苁聵I(yè)的發(fā)展具有一定的推動(dòng)作用。

但是，目前的政策只適用于宏觀調(diào)控，沒有出臺對地?zé)崮苄袠I(yè)發(fā)展具體的支持辦法，如《指導(dǎo)意見》中提到“對地?zé)岚l(fā)電商業(yè)化運(yùn)行項(xiàng)目給予電價(jià)補(bǔ)貼政策”，但如何補(bǔ)貼、補(bǔ)貼多少一直未有政策細(xì)則，因此實(shí)施起來難度比較大。

4.2落實(shí)補(bǔ)貼政策，激發(fā)投資熱情

雖然政府一直倡導(dǎo)發(fā)展地?zé)崮?，也表示要在政策上傾斜，但一直沒有具體措施，使得投資商一直處于觀望狀態(tài)。只有真正將措施落到實(shí)處，如像太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電一樣，明確規(guī)定用地?zé)崮馨l(fā)1度電補(bǔ)貼多少錢，或者制定有吸引力的上網(wǎng)電價(jià)，才能激發(fā)投資商的熱情，促進(jìn)地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。

4.3提高產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入門檻，提升產(chǎn)品技術(shù)水平

我國的地源熱泵、地?zé)岵膳⒌責(zé)嶂评涞刃袠I(yè)的發(fā)展一直以企業(yè)為主導(dǎo)，由于地?zé)崂玫脑O(shè)備制造和利用工程尚未形成嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，企業(yè)進(jìn)入的門檻很低，使得地?zé)豳Y源利用行業(yè)參差不齊，良莠不分，獲得市場機(jī)會(huì)的未必是擁有先進(jìn)技術(shù)和制造能力的企業(yè)，不利于地?zé)豳Y源利用水平的整體提升。因此，應(yīng)提高產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入門檻和產(chǎn)品技術(shù)水平，從政策上保證地?zé)豳Y源的高效利用，提升行業(yè)活力。

4.4制定全鏈條產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和配套政策，結(jié)束資源開發(fā)的無序狀態(tài)

地?zé)豳Y源的開發(fā)與利用在我國已經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，但是一直處于自由發(fā)展?fàn)顟B(tài)，缺少長遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃加以引導(dǎo)?？沙掷m(xù)的地?zé)崮芾帽仨氉非筚Y源的地理位置、氣候條件、熱能品質(zhì)能夠和能量轉(zhuǎn)化技術(shù)相匹配，必須遵從熱量對口、梯級利用的基本原則，必須考慮保護(hù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，如果沒有科學(xué)、全面的產(chǎn)業(yè)部署，無序低水平的利用長此以往必然后患無窮。建議政府組織制定合理的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和配套政策，引導(dǎo)制造商和開發(fā)商高效率、高回報(bào)、環(huán)境友好地開發(fā)利用地?zé)豳Y源。

1 藺文靜， 劉志明， 王婉麗， 等. 中國地?zé)豳Y源及其潛力評估. 中國地質(zhì)， 2013， 40 （1）： 312-320.

2 張金華， 魏偉. 我國的地?zé)豳Y源分布特征及其利用. 中國國土資源經(jīng)濟(jì)， 2011， （8）： 23-24.

4 Bertani R. Geothermal Power Generation in the World 2010-2014 Update Report. Melbourne Proceedings World Geothermal Congress 2015， 2015.

5 John W Lund J， Tonya L， et al. Direct utilization of geothermal energy 2015 worldw ide review. Melbourne proceedings World Geothermal Congress 2015， 2015.

6 胡連營. 地源熱泵技術(shù)講座——地源熱泵技術(shù)及其發(fā)展概況.可再生能源， 2008， 26 （1）： 115-117.

7 徐偉. 國際國內(nèi)地源熱泵技術(shù)發(fā)展趨勢——摘選《中國地源熱泵發(fā)展研究報(bào)告》. 供熱制冷， 2011， （3）： 62-64.

8 龍惟定. 熱電冷聯(lián)供技術(shù)分析及政策建議. 電力需求側(cè)管理，2010， 12 （4）： 1-4.

9 朱守義. 地?zé)峁┡瘍?yōu)勢分析. 科技致富向?qū)В?2011， （14）： 184.

馬偉斌中科院廣州能源所地?zé)崮芄こ讨行闹魅?，研究員，博士生導(dǎo)師。1983年畢業(yè)于浙江大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位。主要工作和成果：主要從事低溫余（廢）熱吸收式制冷和熱泵技術(shù)、太陽能和地?zé)崮苤评淇照{(diào)技術(shù)及太陽能固體吸附制冰技術(shù)的研究和開發(fā)工作。研制成功“5 000 kcal/h 熱水型溴化鋰兩級吸收式制冷實(shí)驗(yàn)樣機(jī)”，北京熱電總廠“350 kW 熱水型溴化鋰兩級吸收式制冷中試機(jī)組”、“70 kW 余熱熱水型溴化鋰兩級吸收式制冷”、國家“九五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目“100 kW 太陽能制冷空調(diào)及熱水示范系統(tǒng)”、中高溫地源熱泵系列產(chǎn)品等。獲得發(fā)明專利1項(xiàng)，實(shí)用新型專利 5 項(xiàng)。發(fā)表論文40 余篇，申請專利 10 余項(xiàng)，獲省部級獎(jiǎng)勵(lì) 8 項(xiàng)。E-mail： mawb@ms.giec.ac.cn

M a W eibinDirector of Non-carbon Energy Research Center of Guangzhou Institute of Energy Conversion， Chinese Academ y of Sciences，Professor and Doctorial supervisor. He received B.S. degree in Chem ical engineering from Zhejiang University in 1983. His research areas include geothermal energy power technology， geothermal energy refrigeration， ground source heat pump， solar energy power technology，heating and refrigeration and building energy efficiency. His finished and on-going projects include National High-Tech Research and Development Program （863 Program）， the M inistry of Science and Technology Key Project of Ninth Five-Year Plan， the M inistry of Science and Technology Key Project of Tenth Five-Year Plan， the M inistry of Science and Technology Specific Plan for Olym pics Construction Project，and so on. He has published papers more than 40 articles， holds more than 10 authorized patents， and has achieved 8 provincial and m inisterial level awards. E-mail： mawb@m s.giec.ac.cn

趙黛青女，中科院廣州能源所能源戰(zhàn)略研究中心主任，研究員，博士生導(dǎo)師，“百人計(jì)劃”入選者，973首席科學(xué)家。長期從事新能源與可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略、低碳經(jīng)濟(jì)與政策、可持續(xù)能源技術(shù)評價(jià)、先進(jìn)燃燒技術(shù)等方面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，科研項(xiàng)目主要包括：我國至2050能源科技發(fā)展路線圖，全球可再生能源科技發(fā)展態(tài)勢研究，可再生能源技術(shù)的的生命周期綜合評價(jià)，區(qū)域能源發(fā)展及碳減排情景分析，廣東省碳排放權(quán)交易機(jī)制研究與設(shè)計(jì)等。完成軟科學(xué)研究報(bào)告50余份，發(fā)表研究論文140余篇，主編/參編專著10部。E-mail： zhaodq@ms.giec.ac.cn

Zhao DaiqingFemale， Supervisor of doctorate candidates， is the director of the Energy Strategy Center of Guangzhou Institute of Energy Center，Chinese Academy of Sciences. She is chief scientist of Key Project of Chinese National Programs for Fundamental Research and Development Program （“973”Program） and was elected one of inductees of the 100 Talents Program of Chinese Academy of Sciences. She has been engaged in the researches of new energy and renewable energy development strategies， low-carbon economy and policies， technical evaluation of sustainable energy and the basic research of applying advanced combustion technologies. A number of related projects were completed under her guidance，such as Energy Science & Technology in China： A Roadmap to 2050， The Situation Research of Global Renewable Energy Technologies，Comprehensive Life-cycle Assessment of Renewable Energy Technologies， Assessment of Regional Energy Development and Emission Abatement Scenario Evaluation， Researching on the Carbon Emission Trading Scheme in Guangdong， and so on. Till now， Zhao Daiqing has published more than 60 social sciences reports， 100 journal papers， and supervised or participated in over 10 monographs. E-mail： zhaodq@ms.giec.ac.cn

Geothermal Energy Exp loitation， Utilization，and Its Development Trend in China

M a Weibin1，2Gong Yulie1，2Zhao Daiqing1，2Xu Qionghui1，2Qin Hanshi1，2Chen Yong1，2
（1Guangzhou Institute of Energy Conversion， Chinese Academy of Sciences， Guangzhou 510640， China；2Key Laboratory of Renewable Energy， Chinese Academ y of Sciences， Guangzhou 510640， China）

Geothermal resources are very rich in China， which has great practical potential. Vigorous expansion of geothermal can ease the energy shortage， and largely solve the serious problem of air pollution caused by the massive use of fossil fuels. In China， geothermal development planning should be drawn up， according to distribution characteristics of geothermal resources and local social characteristics. In the west and southwest of China， geothermal power should be priorly developed. Because the grade of geothermal resources is relatively high in this area，density of population is small， the effect of geothermal power on human's life and production is little， electricity is easy to transport and it can ease the pressure on the national electricity demand to a certain extent. In the southeast coastal areas， temperature is high in summer， the hot weather lasts long， thus the energy consumption for refrigeration is quite large. If the rich geothermal resources can be used for refrigeration， the problem of power supply shortage can be greatly alleviated. In the northeast and north of China， the demand for heating is huge. Now coal is the main fuel， so air pollution is very serious， which affects seriously the quality of life of local people. As a kind of clean and high quality energy，geothermal energy can supply heat sustainably and stably， and it is the best alternative to northern heating energy. The ground source heat pum p can be developed in the area where geothermal resource grade is relatively low， which is the effective way of saving energy and reducing energy's consumption. The development of geothermal energy is of im portant strategic significance for China's econom ic and social development. But in fact， the quantity of government investment is lim ited， the development of geothermal heating and ground source heat pump depends on enterprises mainly. Profit is the only purpose of enterprises， so a lot of high-quality resources have been exploited preferentially because of high return from investment， and geothermal resources which are difficult to be exploited are generally ignored. Exploitation for geothermal resources by enterprises is in a state of disorder， which makes geothermal resources wasted tremendously. All of above are not benefit for long-term development of geothermal energy. M easures are necessary to be adopted for the development of geothermal energy. Firstly， researchers and investors should be banded together to realize important role of themselves and considerable economic benefit in the development of geothermal energy， and to be inspired of great enthusiasm on the exploiting geothermal resources. Secondly， government guidance and policy support are necessary， and enthusiasm w ill be greatly improved if regulation about subsidy measures of geothermal exploitation is launched. Thirdly， it is necessary to actively guide the large state-owned enterprises intervention， such as PetroChina and Sinopec. The funds， resources， and appeal in the industry of them can attract people to the exploitation and utilization of geothermal resource， which w ill inject new vitality into the geothermal industry. Finally，SMEs should be encouraged actively to invest the geothermal energy continually， and geothermal heating， ground source heat pump， and otherindustries should be developed vigorously by expanding the financing scale w ith BOT mode or PPP mode. At present， the policies on geothermal energy are applicable to the macro-control， and there is no detailed rule on the development of geothermal industry， so it is difficult to implement those policies. So follow ing suggestions are put forward. Firstly， subsidy policy on utilizing geothermal energy should be im plemented as soon as possible to stimulate people's investment enthusiasm. Secondly， the industrial access threshold should be elevated to improve the technology level of productions. Finally， industry development plan should be enacted to make the exploitation of geothermal resources ordered.

geothermal energy， exploitation and utilization， present situation， development

10.16418/j.issn.1000-3045.2016.02.006

*資助項(xiàng)目：中科院學(xué)部咨詢項(xiàng)目“大力發(fā)展分布式可再生能源應(yīng)用和智能微網(wǎng)”**通訊作者

修改稿收到日期：2016年1月18日