作者：張珈銘 張運東 劉帥奇 袁磊 李田玮
地熱資源是重要的非碳基可再生能源，實作地熱能科學、高效、可持續開發，對保障國家能源安全、加快實作“雙碳”目标具有重要的戰略意義和現實意義。世界各國普遍将地熱資源視為重要的接替資源，高度重視其開發利用，并将包括幹熱岩資源在内的深層地熱資源開發作為重點方向，持續加大研發投入。2022年，國家發展改革委等九部門釋出了《“十四五”可再生能源發展規劃》，提出到2025年，地熱能供暖等非電利用規模達到6000萬噸标準煤以上。地熱産業規模将持續快速擴大，向資源品質更高、應用範圍更廣的深層地熱資源領域進軍是必然趨勢。
美歐加大科技創新力度 高水準合作意義重大
美歐等發達國家通過大量的地熱領域國家專項計劃和現場試驗工程，初步預測了深層熱儲發育規律，研發了鑽探提速技術和微地震、光纖、高溫示蹤劑等聯合監測技術，探索了非正常油氣壓裂技術在幹熱岩井中的應用和改進。
美國啟動地熱能前沿瞭望台研究計劃和增強型地熱系統聯合實驗室項目。美國于1972年起在新墨西哥州芬頓山進行深層幹熱岩鑽探、現場注采及微地震監測試驗。在地熱資源有利區優選以及增強型地熱系統專項研究的基礎上，美國能源部于2014年啟動了地熱能前沿瞭望台研究計劃（FORGE）和增強型地熱系統聯合實驗室（EGSCollab）項目，累計投入超過5億美元并持續滾動支援。FORGE等系列計劃旨在解決幹熱岩資源開發中的鑽探、壓裂、長期開發等方面存在的技術瓶頸問題，形成經濟有效的熱儲改造和監測技術，促進幹熱岩資源長期開發。EGSCollab項目旨在提升對幹熱岩熱儲壓裂效果認識、驗證熱流固化（THMC）耦合模拟方法以及研制新型監測工具。得益于關鍵技術研發和大規模應用，美國目前是全球地熱發電第一大國和地熱直接利用第二大國。
歐盟啟動深層地熱技術與創新平台計劃。冰島自2000年啟動了深部鑽探工程（IDDP），進行超臨界地熱資源的鑽探。該計劃2016年在冰島雷克雅未克實施的IDDP-2井深4659米，已證明鑽遇溫度427攝氏度、壓力34兆帕的超臨界地熱流體，若能成功開發有望将單井的發電能力提升10倍。歐盟2013年以來啟動了歐洲深層地熱技術與創新平台計劃（ETIP-DG），并在“地平線”（Horizon）計劃中持續資助了一批地熱專項基金，規劃2020～2030年總預算超18億歐元。ETIP-DG等系列計劃旨在提升深層地熱資源開發利用效率、降低開發利用成本、增加開發利用深度等。2019年ETIP-DG釋出《深層地熱能實施路線圖》，提出2050年深層地熱能可滿足歐洲電力需求的50%和供熱需求的80%，有望改寫歐盟現有電力供應結構。
高水準科技合作發揮重要作用。一是美國地熱能研發具有深厚的科研基礎和廣泛的合作網絡。例如，FORGE項目和EGSCollab項目不僅涵蓋美國能源部下屬的勞倫斯伯克利、桑迪亞、勞倫斯利弗莫爾等多個國家實驗室，還表明跨實驗室的合作模式在推動科技創新和應用中的重要作用。二是歐洲在地熱能技術的研發與合作上也不甘落後。德國亥姆霍茲聯合會、法國國家科學研究中心、冰島地質調查局等都是地熱能研發的“領頭羊”。三是通過跨國界的科技合作項目，展示了國際合作在解決複雜技術挑戰和推廣地熱能應用中的重要性。
大陸地熱資源豐富 開發利用仍面臨諸多挑戰
油氣行業在開發地熱中具有先天的優勢。目前，中國石油、中國石化、中國海油均把地熱能開發利用納入公司的主營業務，加快地熱能産業發展的節奏。
大陸地熱資源豐富，資源量約占全球地熱資源的1/6，開發利用潛力巨大。淺層地熱能資源年可采量折合7億噸标準煤；水熱型地熱資源總量約折合1.25萬億噸标準煤，年可采資源量約折合19億噸标準煤，其中沉積盆地型地熱資源約折合1.06億噸标準煤；陸域3～10千米埋深的幹熱岩地熱資源潛力超過856萬億噸标準煤，西藏南部、雲南西部、東南沿海、華北（渤海灣盆地）、汾渭地塹、東北（松遼盆地）等地區為有利靶區。
受限于資源條件和技術水準，随着中深層地熱資源開發規模的進一步擴大，以及深層地熱資源的有效動用，大陸地熱資源的開發利用仍面臨挑戰。
一是地熱資源成因複雜，開發目标選取存在盲目性。由于對地熱富集規律、成因機制以及優質資源的分布情況認識不足，廣泛存在井底和井口溫度低于預估、流量不足以支撐項目運作的情況；水熱型項目變成幹熱岩，或者計劃的幹熱岩井打出高溫流體也時有發生，為項目的投資與計劃帶來諸多不确定性。
二是适宜沉積盆地地熱資源開發利用的方式不明确，工程技術不适應。大陸中東部地區高溫地熱資源埋深大、工程地質條件複雜、勘探開發工程技術難度大。大陸大陸中東部地區地層溫度普遍低于美國中西部地區。以5500米深度為例，美國西部大部分地區溫度均超過175攝氏度，而大陸普遍在75～150攝氏度，要擷取高溫地熱資源需要的鑽探深度更大。深層熱儲具有高溫、高硬度、高應力、高緻密的特征，熱儲高效換熱裂縫網絡建立及井下取熱等關鍵技術是世界性難題，尚在探索階段。
三是管理監督機制不夠健全，缺乏政策及金融支援。一方面，大陸地熱資源開發利用過程中存在無專門适用法律、多頭執法等問題，導緻部分地區地熱資源的開發利用過程混亂無序。另一方面，與風電、光電等可再生能源發電相比，地熱發電具有前期投資高、勘探難度高、技術門檻高等特征。大陸尚未頒布專門的地熱發電相關的政策法規，地熱發電并網未獲得電價補貼，地熱發電經濟性較差。
對地熱産業高品質發展的意見和建議
未來，中國石油應圍繞地熱資源富集區，規模拓展地熱供暖制冷，大力發展地熱發電，延伸地熱工農業利用産業鍊，實作2030年地熱發電裝機容量50兆瓦、地熱供暖面積累計5億平方米，支撐引領中國石油地熱産業高品質發展，成為深地地熱領域領軍企業。
加強地熱能資源的勘探與評估，明确深地地熱成因機制與熱儲空間表征。一是加強地熱資源的勘探與評估工作，特别是在華北、松遼、鄂爾多斯等潛在地熱資源豐富區域。通過深入研究地熱資源的富集機理與分布規律，全面掌握地熱資源的地質條件、熱儲特征和資源潛力，為地熱能的合理開發和高效利用提供科學依據。二是針對水熱型和幹熱岩兩類地熱資源的主要因素不清、空間展布不明等難題，研究地熱成因的控制機制，建立不同類型地熱的評價标準，明确熱儲空間表征技術體系，優選區帶，落實深地地熱開發靶區。
借鑒美歐地熱科技創新經驗，提升關鍵技術水準。一是借鑒國際成功經驗，積極參與和推動鑽探提速技術、微地震監測技術、光纖傳感技術、高溫示蹤劑監測技術等關鍵技術的研發與應用。二是加快深部地熱能資源探測和開發技術攻關，為幹熱岩型地熱能規模化、商業化開發利用做好準備。
建構聯合實驗平台，突破地熱能技術瓶頸。一是建構地熱能聯合實驗的平台架構，加強與國内外頂尖科研機構的合作。例如，聯合吉林大學摸清地下流體溫度場變化，聯合隆基股份降低光熱利用成本等，以關鍵技術和核心難題為焦點，盡快突破地熱能的技術限制，研發創新技術，為持續開發利用提供支撐。二是建構由中國石油牽頭的國家級地熱能研發平台。通過國家級科研力量的整合和優化，形成具有國際競争力的地熱能科技創新體系。重點針對ORC發電和溫差發電效率、經濟性不高的問題，研發新型高效工質、工藝和熱電轉化效率高的低溫熱電材料，研制兆瓦級ORC發電、百千瓦級溫差發電和熱電聯供等裝備。
研究和争取支援政策，形成優勢發展環境。一是在國家層面建立健全地熱政策法規體系，加強地熱技術研發和産業發展規劃的頂層設計、實施監管和政策支援。二是積極争取地熱免征水資源稅等财稅、金融、用地優惠政策，鼓勵各類資本向地熱産業投資和發展。三是推動将地熱能納入可再生能源消費總量統計，實施地熱能利用項目碳資産認證。
聯系方式：010-64523406投稿郵箱：[email protected]
編輯：韓璐妤
校對：孟瑩
稽核：常斐 盧向前