摘 要：本文深入分析了上海地?zé)豳Y源勘查、開發(fā)利用現(xiàn)狀及面臨的問題，結(jié)合“碳達峰、碳中和”目標(biāo)、機遇與挑戰(zhàn)，對上海市地?zé)豳Y源可持續(xù)開發(fā)利用發(fā)展策略展開探討。提出了“十五五”規(guī)劃期間，上海地?zé)豳Y源開發(fā)利用的重點任務(wù)，即深化地?zé)豳Y源勘查和監(jiān)測、關(guān)鍵技術(shù)強化、全流程標(biāo)準體系構(gòu)建、智能化信息服務(wù)體系建立、多元化發(fā)展模式探索、示范應(yīng)用推進、管理體系完善、學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)。建議未來工作聚焦強化扶持政策導(dǎo)向、提升政府統(tǒng)領(lǐng)功能、加大關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)學(xué)研投入、推廣代表性應(yīng)用示范等方面，推動城市向綠色低碳發(fā)展轉(zhuǎn)型。

關(guān)鍵詞：地?zé)豳Y源；發(fā)展策略；碳達峰；碳中和；“十五五”規(guī)劃

中圖分類號：P314.2 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-1329（2024）02-0161-05

“2030 碳達峰、2060 碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)旨在全面建立清潔、低碳、安全、高效的能源體系。地?zé)豳Y源作為一種可再生能源，具有穩(wěn)定性高、效率高、污染低等優(yōu)勢，在全球環(huán)保問題日益突出的情況下，對城市綠色發(fā)展起到積極作用。一方面地?zé)崮芸捎糜诠?、制冷和發(fā)電等，幫助城市減少對傳統(tǒng)化石能源的依賴，緩減城市“熱島效應(yīng)”，提高能源利用效率，推動城市向綠色低碳發(fā)展轉(zhuǎn)型[1]；另一方面地?zé)豳Y源的開發(fā)利用需要投資和技術(shù)支持，這將帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，包括供熱系統(tǒng)建設(shè)及地?zé)嵩O(shè)備制造等領(lǐng)域，從而創(chuàng)造就業(yè)機會，促進經(jīng)濟增長和城市產(chǎn)業(yè)升級，推動城市的經(jīng)濟多元化和可持續(xù)發(fā)展。

上海地處東部沿海地區(qū)，人口密度大，雖不具備滇藏等地的高溫異常地質(zhì)條件，但卻高于部分西部盆地和南方地區(qū)，是地?zé)衢_發(fā)利用的有利遠景區(qū)[2]。上海地區(qū)地?zé)豳Y源蘊藏量豐富，深入挖掘地?zé)崮茉吹臐摿?，并推進其開發(fā)利用，對于促進該地區(qū)的能源多樣化和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)具有重要意義。因此本文將緊密結(jié)合國家發(fā)展戰(zhàn)略和上海2035 城市總體規(guī)劃，深入分析上海地?zé)豳Y源現(xiàn)狀，在“雙碳”背景下，對“十五五”規(guī)劃期間上海地?zé)豳Y源開發(fā)利用發(fā)展策略展開探討。旨在為上海城市地質(zhì)工作轉(zhuǎn)型及高質(zhì)量發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)，助力推動上海建設(shè)成為“更可持續(xù)韌性生態(tài)之城”，實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標(biāo)。

1 地?zé)豳Y源概況

全球地?zé)豳Y源儲量巨大，是煤炭資源量的數(shù)萬倍。國際能源署、中國科學(xué)院和中國工程院等機構(gòu)的研究報告顯示：地球表層5 km 以淺的地?zé)醿α考s1.45×1026 J，相當(dāng)于全世界現(xiàn)產(chǎn)煤炭總發(fā)熱量的2000 倍[3]。中國地?zé)豳Y源量約占全球地?zé)豳Y源的1/6，分布廣泛、種類繁多、儲量豐富，發(fā)展?jié)摿薮?。中國淺層地?zé)崮苜Y源主要分布在北京、天津、河北、河南、山東、上海等中東部13 個省市；水熱型地?zé)豳Y源豐富，可折合1.25 萬億噸標(biāo)準煤，每年可開采量折合18.65 億噸標(biāo)準煤；地下3～10 km 范圍內(nèi)的干熱巖型地?zé)豳Y源可折合856 億噸標(biāo)準煤（數(shù)據(jù)來源：中國地質(zhì)調(diào)查局）。

2 上海淺層地?zé)豳Y源開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1 地?zé)豳Y源開發(fā)利用現(xiàn)狀

上海地區(qū)的地?zé)崮荛_發(fā)主要以淺層地?zé)崮転橹鳌Ｄ壳耙淹瓿缮虾Ｊ袦\層地?zé)豳Y源詳細調(diào)查，工作精度為1：1萬～1：5 萬，查明了上海地區(qū)200 m 以淺地?zé)崮艿姆植继攸c和賦存條件。根據(jù)調(diào)查取得的巖土物理性質(zhì)指標(biāo)和熱物性參數(shù)計算，上海200 m 以淺土體單位溫差熱容量為3.27×1015 kJ/℃，資源量為1.63×1016 kJ，99.3% 的陸域面積適宜開發(fā)淺層地?zé)崮堋?/p>

自20 世紀70 年代開始，上海開始利用淺層地?zé)崮苓M行制冷，淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用規(guī)模逐步提升。截至目前，上海淺層地?zé)崮芙ㄖ?yīng)用面積約為1852 萬m2，年利用量折合標(biāo)煤約為86.94 萬噸。與常規(guī)能源相比，淺層地?zé)崮芾媚昕蓽p排CO2 約43.56 萬噸、SO2 約0.35 萬噸、粉塵約0.18 萬噸[2]。由上海淺層地?zé)崮軕?yīng)用建筑類型及能效統(tǒng)計（圖1）可知，淺層地?zé)崮軕?yīng)用項目主要分布在浦東新區(qū)、閔行區(qū)、松江區(qū)、青浦區(qū)等區(qū)域，其中公共建筑占比超過六成，住宅占比超過三成。能效等級2 級以上項目占比65%，3 級以下僅占13%。隨著上海市淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的快速發(fā)展，地?zé)豳Y源在未來能源結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化中將發(fā)揮更加積極的作用。

2.2 地?zé)豳Y源開發(fā)利用政策機制現(xiàn)狀

為推動上海地?zé)崮荛_發(fā)利用高質(zhì)量發(fā)展，2021 年至今，先后頒布《上海市綠色建筑管理辦法》《上海市新城規(guī)劃建設(shè)導(dǎo)則》《上海市能源電力領(lǐng)域碳達峰行動方案》《上海市促進地?zé)崮荛_發(fā)利用的實施意見》等數(shù)十個文件。補貼扶持政策方面，《上海市建筑節(jié)能和綠色建筑示范項目專項扶持辦法》對采用淺層地?zé)崮艿目稍偕茉词痉俄椖?，受益面積補貼55 元/m2，單個項目最高獎勵600 萬元，與國內(nèi)其他城市相比，補貼扶持力度較小，門檻較高。

2.3 地?zé)豳Y源開發(fā)利用技術(shù)研究現(xiàn)狀

在地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)研究方面上海也開展了全方位的研究，并取得了豐富成果。

關(guān)于淺層地?zé)崮芨咝Ю眉夹g(shù)研究，如：通過細化地下巖土體分層和巖性，利用權(quán)重系數(shù)法建立了巖土體分層導(dǎo)熱系數(shù)與綜合導(dǎo)熱系數(shù)的相關(guān)關(guān)系[4]；分析了淺層地?zé)崮荛_發(fā)的經(jīng)濟和環(huán)境效益，并估算了地?zé)釋p碳目標(biāo)的貢獻度[5]；搭建了需求量預(yù)測模型，發(fā)現(xiàn)長三角地區(qū)地?zé)豳Y源建筑應(yīng)用需求旺盛[6]；對地埋管回填材料、地埋管換熱器換熱性能影響因素及換熱器優(yōu)化設(shè)計方法進行研究，優(yōu)化了回填材料配比、量化了影響因素的影響程度，建立了多因素全生命周期優(yōu)化設(shè)計模型；對建筑物深基坑下埋設(shè)地埋管換熱系統(tǒng)的設(shè)計、施工、運行維護技術(shù)進行了探討，認為淺層地?zé)崮茉谏虾＜邦愃拼笮统鞘袘?yīng)用是可行的[9]。

在地下水源熱泵應(yīng)用技術(shù)研究中，如：對系統(tǒng)運行可能造成地質(zhì)環(huán)境變化的影響因素進行監(jiān)測和研究，分析了地下水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用的適用性[10-11]；利用數(shù)值模擬軟件搭建模型，針對地下水源熱泵熱量運移、儲能、效率衰減等應(yīng)用問題展開技術(shù)討論，提出了系統(tǒng)運行最優(yōu)策略[12-14]；通過采用全封閉100% 回灌、合理的井間距等措施對上海地區(qū)地下水源熱泵技術(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，該設(shè)計對地質(zhì)環(huán)境影響微小、可控、且經(jīng)濟環(huán)境效益顯著[15]。

在地下能源結(jié)構(gòu)技術(shù)研究方面，如：通過在科學(xué)實驗場進行現(xiàn)場試驗，研究了能源樁在溫度—荷載耦合作用下的力學(xué)特性及換熱性能[16-18]。

在地?zé)豳Y源物探勘查方面，如：通過對以往上海地?zé)豳Y源物探工作總結(jié)分析，研究了不同物探方法在上海地?zé)豳Y源勘查的可行性[19-20]。

在淺層地?zé)崮鼙O(jiān)測技術(shù)研究方面，上海已研發(fā)了監(jiān)測精度±0.1℃的高精度溫度傳感器（圖2），實現(xiàn)模擬信號向數(shù)字信號轉(zhuǎn)化，提高了信號遠程傳輸?shù)姆€(wěn)定性，同時實現(xiàn)了多點位模塊化自由組合式監(jiān)測，提高了多點位自由分布、組合的靈活性，并為維護提供便捷性。

綜合上述研究分析，上海市對于淺層地?zé)豳Y源的開發(fā)與利用正逐步提升，特別是在全球?qū)η鍧嵞茉春涂沙掷m(xù)發(fā)展的關(guān)注度日益增加的當(dāng)下，地?zé)崮茉吹拈_發(fā)利用顯得尤為關(guān)鍵。此外，上海地區(qū)在淺層地?zé)豳Y源的開發(fā)應(yīng)用方面展現(xiàn)出多元化的進展，包括技術(shù)研發(fā)、政策制定等多個層面，這反映出對地?zé)豳Y源開發(fā)利用采取了全面而系統(tǒng)的推進策略。

3 “雙碳”背景下地?zé)豳Y源面臨的機遇與挑戰(zhàn)

2020 年9 月22 日，國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上宣布，“中國力爭2030 年前CO2排放達到峰值，努力爭取2060 年前實現(xiàn)碳中和目標(biāo)”。2021 年5 月26 日，“雙碳”工作領(lǐng)導(dǎo)小組第一次全體會議在北京召開。作為“1+N”政策體系中的“1”，2021年10 月24 日，中共中央、國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，為“雙碳”這項重大戰(zhàn)略進行了系統(tǒng)謀劃、總體部署；同日，國務(wù)院發(fā)布《2030 年前碳達峰行動方案》，共同構(gòu)建了中國“雙碳”“1+N”政策體系的頂層設(shè)計。2022 年6 月24 日，科技部等9 部門印發(fā)《科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022—2030 年）》（國科發(fā)社〔2022〕157 號），統(tǒng)籌提出支撐2030 年前實現(xiàn)碳達峰目標(biāo)的科技創(chuàng)新行動和保障舉措，并為2060 年前實現(xiàn)碳中和目標(biāo)做好技術(shù)研發(fā)儲備。

3.1 未來機遇

“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)過程，在一定程度上是碳基傳統(tǒng)能源退出歷史舞臺的過程，同時也是新能源崛起的過程。太陽能、風(fēng)能受日照、季節(jié)等因素影響較大，對儲能設(shè)施建設(shè)有嚴格要求。而地?zé)崮茏鳛榉€(wěn)定、可重復(fù)利用、儲量豐富、應(yīng)用模式多元化的綠色低碳能源，其開發(fā)利用將為“雙碳”目標(biāo)的達成提供有力的支撐。

隨著“雙碳”戰(zhàn)略的推進，新能源體系建設(shè)有序開展，地?zé)豳Y源可以提升綠色清潔能源的供給率，必將有力地促進地?zé)豳Y源內(nèi)生需求的增長并催生地?zé)豳Y源開發(fā)利用的新浪潮。對于地?zé)崮芷髽I(yè)及有關(guān)的投資機構(gòu)，“雙碳”目標(biāo)的落實意味著生產(chǎn)要素投入力度的增加，作為重要載體的科技和金融將會為地?zé)崮苜Y源開發(fā)過程賦予新的能量。例如“物聯(lián)網(wǎng)+AR（增強現(xiàn)實）”等技術(shù)支撐下的能源大數(shù)據(jù)建設(shè)將推動地?zé)豳Y源開發(fā)利用的精準化調(diào)度生產(chǎn)與精細化設(shè)備管理。

3.2 重要挑戰(zhàn)

“雙碳”既是機遇也是挑戰(zhàn)。目前，在地?zé)豳Y源的探測技術(shù)體系構(gòu)建、地質(zhì)勘探設(shè)備制造以及高溫地?zé)徙@井等關(guān)鍵領(lǐng)域，國內(nèi)還存在明顯的技術(shù)短板，限制了我國在新能源領(lǐng)域激烈競爭中的應(yīng)對能力。與此同時，與日本、新西蘭、冰島這些在地?zé)崮茉撮_發(fā)方面較為先進的國家相比，中國的地?zé)崾聵I(yè)規(guī)模雖大，但尚未形成強大的產(chǎn)業(yè)實力，一方面是地?zé)豳Y源開發(fā)利用整合度有限，另一方面是還未摸索出一條符合國情、社情的地?zé)豳Y源開發(fā)利用路徑。

作為超一線城市，無論是經(jīng)濟賽道還是新能源賽道，上海市都發(fā)揮著領(lǐng)頭羊的作用。雖然上海市淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用程度較高，但發(fā)展中也暴露出一些問題亟待解決。一是淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用現(xiàn)狀與規(guī)劃目標(biāo)存在較大的差距，發(fā)展相對緩慢，個別項目出現(xiàn)運營困難等問題；二是深層地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)尚處于探索研究階段，多項關(guān)鍵問題亟須攻克。

4 “十五五”期間上海地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展策略探討

“十五五”期間上海地區(qū)的地?zé)豳Y源開發(fā)利用旨在提高資源利用質(zhì)量，促進經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護，著力推動上海市地?zé)崮苜Y源的高質(zhì)量、可持續(xù)、規(guī)?；_發(fā)利用。2023 年1 月19 日，上海市發(fā)展和改革委員會、上海市規(guī)劃和自然資源局、上海市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)管理委員會、上海市科學(xué)技術(shù)委員會、上海市財政局、上海市生態(tài)環(huán)境局、上海市水務(wù)局等七部門聯(lián)合發(fā)布《上海市促進地?zé)崮荛_發(fā)利用的實施意見》（滬發(fā)改規(guī)范〔2023〕2 號），提出至2035 年全市淺層地?zé)崮芄┡评涿娣e在2025 年基礎(chǔ)上力爭再新增1000 萬m2?；谏虾５貐^(qū)地?zé)衢_發(fā)利用現(xiàn)狀及“十五五”目標(biāo)，本文對地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的發(fā)展策略展開探討。

4.1 深化地?zé)豳Y源勘查和監(jiān)測

協(xié)同水行政主管部門進行中深層地?zé)豳Y源調(diào)查評價，對其開發(fā)利用可行性、適宜性、總量及強度進行評估。制定淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用專項規(guī)劃，針對長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)、臨港新片區(qū)、五個新城、崇明世界級生態(tài)島等關(guān)鍵區(qū)域，實施精細化勘查及精確指引。實現(xiàn)新建地?zé)豳Y源開發(fā)利用項目地質(zhì)環(huán)境及運行參數(shù)監(jiān)測全覆蓋，將數(shù)據(jù)傳輸至上海市地?zé)崮荛_發(fā)利用信息服務(wù)平臺，促進資源高效利用和地質(zhì)環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展。

4.2 強化地?zé)衢_發(fā)利用的關(guān)鍵技術(shù)

在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，參照國際國內(nèi)先進技術(shù)開發(fā)案例、先進技術(shù)，充實技術(shù)的改進和利用效率的提升。開展關(guān)鍵技術(shù)研究，研發(fā)新產(chǎn)品、新技術(shù)、新設(shè)備，學(xué)習(xí)最新前沿技術(shù)。如麻省理工學(xué)院最新的突破性鉆探技術(shù)，可以深入鉆探地溫溫度500℃的位置，為釋放太瓦級地?zé)崮軡摿︿伷降缆?；又如美國利用大?shù)據(jù)創(chuàng)建模型定位地?zé)豳Y源的技術(shù)等。

4.3 構(gòu)建地?zé)豳Y源利用全流程標(biāo)準體系

開展地源熱泵系統(tǒng)后評估及運行維護技術(shù)標(biāo)準研究，編制地?zé)豳Y源開發(fā)利用碳核算技術(shù)標(biāo)準。建立地?zé)豳Y源勘查、設(shè)計、施工、監(jiān)測、驗收、運行維護、性能評估、安全保障等全過程的技術(shù)標(biāo)準體系，推動淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用標(biāo)準化、規(guī)范化。

4.4 建立地?zé)豳Y源智能化信息服務(wù)體系

加強新一代信息技術(shù)與地?zé)豳Y源開發(fā)利用的深度融合，運用人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，推進“云平臺、大數(shù)據(jù)、智能化”三位一體建設(shè)，實現(xiàn)地?zé)岬鹊刭|(zhì)資源調(diào)查、監(jiān)測、應(yīng)用、預(yù)測、管理、服務(wù)方式的信息化變革，實現(xiàn)智能控制與智慧化管理。

4.5 探索淺層地?zé)豳Y源多元化發(fā)展模式

嘗試深淺結(jié)合、天地結(jié)合、水陸結(jié)合、調(diào)蓄結(jié)合等“地?zé)?”創(chuàng)新模式，通過構(gòu)建區(qū)域能源綜合利用系統(tǒng)，實現(xiàn)淺層地?zé)崮苜Y源利用的智慧化管理，形成資源節(jié)約、經(jīng)濟性好、持續(xù)性和保障性高的能源供給模式。

4.6 有序推進地?zé)豳Y源開發(fā)利用示范應(yīng)用

聚焦長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)、臨港新片區(qū)、五個新城、崇明世界級生態(tài)島等重點區(qū)域，建設(shè)淺層地?zé)崮軕?yīng)用高質(zhì)量發(fā)展示范區(qū)，推動淺層地?zé)豳Y源在綠色生態(tài)示范區(qū)、低碳園區(qū)、設(shè)施農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的開發(fā)利用。在滿足地下水保護與管理政策要求的前提下，根據(jù)劃定的需要取水的淺層地?zé)崮茼椖拷?、限制、允許取水范圍，有序推進地下水源熱泵系統(tǒng)示范應(yīng)用，對開采項目實行嚴格審批、嚴格監(jiān)管。

4.7 完善地?zé)豳Y源開發(fā)利用管理體系

按照規(guī)劃、政策、標(biāo)準、監(jiān)管要求，實行分區(qū)管控、備案登記、技術(shù)質(zhì)量、監(jiān)測監(jiān)督為一體的開發(fā)利用管理模式，形成完善的地?zé)豳Y源開發(fā)利用監(jiān)管措施，制定具有針對性及可實施性的地?zé)嵝袠I(yè)補貼政策，營造健康穩(wěn)定的地?zé)豳Y源利用環(huán)境。

4.8 開展地?zé)崮軐W(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)

支持引進和培養(yǎng)一批學(xué)科帶頭人，建設(shè)一批科技創(chuàng)新平臺。依托高等院校優(yōu)勢資源，培育一批滿足企業(yè)需求的技術(shù)型人才、管理型人才、創(chuàng)新型人才，為區(qū)地?zé)崮苜Y源高質(zhì)量可持續(xù)化開發(fā)利用做好人才儲備。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

（1）上海市地?zé)崮芤詼\層地?zé)崮転橹?，資源分布廣、地質(zhì)條件優(yōu)越，資源潛力巨大，在未來能源結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化中將發(fā)揮積極的作用。

（2）上海市淺層地?zé)豳Y源應(yīng)用研究呈現(xiàn)多元化的特點，在技術(shù)研發(fā)、政策制定、標(biāo)準編制等方面取得了豐富的研究成果，推動了上海地?zé)崮荛_發(fā)利用高質(zhì)量發(fā)展。

（3）“雙碳”目標(biāo)的提出必將有力地促進地?zé)豳Y源內(nèi)需增長并催生地?zé)豳Y源開發(fā)利用的新浪潮。但目前，地?zé)豳Y源開發(fā)利用仍需面臨政出多門和應(yīng)用規(guī)模不大的現(xiàn)實挑戰(zhàn)。

（4）“十五五”期間上海市需要加快地?zé)豳Y源的高質(zhì)量、可持續(xù)、規(guī)?；_發(fā)利用。重點任務(wù)包括深化地?zé)豳Y源勘查監(jiān)測、強化關(guān)鍵技術(shù)研究、建立標(biāo)準體系、推進智能化信息平臺建設(shè)、探索多元化發(fā)展模式、開展示范應(yīng)用、完善管理體系和加強學(xué)科建設(shè)。

5.2 建議

建議后續(xù)上海市地?zé)峁ぷ骶劢箯娀龀终邔?dǎo)向、提升政府統(tǒng)領(lǐng)功能、加大關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)學(xué)研投入、推廣代表性應(yīng)用示范等方面，做好地?zé)衢_發(fā)利用規(guī)劃銜接，為地?zé)崮艿拈_發(fā)利用創(chuàng)造有利環(huán)境，推動城市向綠色低碳發(fā)展轉(zhuǎn)型，同時也為全國地?zé)豳Y源開發(fā)利用提供借鑒。

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