北京城市副中心，地热取代燃煤，供暖（制冷）面积超1000万平方米；云南大理，温泉疗养项目引来八方游客；西藏拉萨，羊易地热电站累计发电突破5亿千瓦时，每年实现减排二氧化碳约42万吨……
随着碳中和愿景在全球达成广泛共识，能源行业低碳转型和推进绿色发展已成为大势所趋。地热能作为一种储量丰富、分布较广、稳定可靠的可再生能源，对保障国家能源安全具有重要意义。
当下，地热资源产业规模化高质量发展迎来“双碳”导向下的战略机遇期。作为能源利用“黑马”，地热在新能源产业发展之路上还需再“扶”一把：既要勘查储量家底、攻克技术难关，完成开发利用“硬转型”，也要完善政策监管、增强公众认知度，实现推广普及“软着陆”。
北京城市副中心地热项目建设现场。北京市地热所供图
地热供能
能源产业现“黑马”
岁暮天寒，彤云酿雪，正是北方冰天雪地时。
北京城市副中心政务服务中心西侧，由老旧厂房改建的通州区不动产登记中心大厅内，前来办理二手房过户的市民张志强一进门就脱掉了厚重的羽绒服：“没瞧见空调、暖气片，也没瞅着烟囱、锅炉房，这股热乎劲儿是从哪儿来的？”
“热从地下来。”跺了跺地板，北京市地质矿产勘查院副院长刘少敏解开了疑问，“地球内部就像个不停燃烧的大锅炉，蕴藏着巨大热能。在地质条件成熟的情况下，热能会以热蒸汽、热水和干热岩等形式聚集呈现，达到可开发利用条件就成为了地热能。”
张志强也许想不到，脚下这片大地“内有乾坤”——长达44公里的管线蜿蜒曲折、1.1万多组换热孔管纵横交错，两座区域能源站不停歇运转，共同组成了覆盖范围近240万平方米的“绿色空调”，通过地热供能，确保城市副中心行政办公区冬暖夏凉。
“地热能是一种储量丰富、分布较广、稳定可靠的可再生能源，可直接用于供暖（制冷）、温泉、农业养殖，也可通过能量交换用于发电。”中国地质科学院水文地质环境地质研究所副总地质师、自然资源部地热与干热岩勘查开发技术创新中心主任王贵玲介绍，“中国地热资源丰富，资源量约占全球地热资源的1/6，开发利用潜力巨大。目前，我国地热直接利用装机容量和地热能利用量均居世界首位。”
刘少敏介绍，2008年建设奥运村时，北京市就采用再生水热泵冷热源技术，实现了奥运村内供暖（制冷）的“零”排放。此后数年间，上海世博园、北京园博园以及北京大兴国际机场等重点项目和重大工程都相继采用地热供能。
北京市地勘院工作人员巡查供暖室外管网。北京市地勘院 供图
冬至，数“九”盼春归。走进河北雄安新区，家家户户暖如春。从雄县、容城、安新三县城区到各村镇（乡），烟熏火燎的锅炉供热景象不复存在，取而代之的是“取热不取水”的地热换热站、空气源热泵等清洁能源供暖。
雄安新区自然资源和规划局相关负责人介绍，目前三县供暖面积超700万平方米，年可替代标准煤16万吨，减排二氧化碳40万吨，相当于植树22万棵。其中，雄县地热供暖面积超95%，成为全国首屈一指的供暖“无烟城”。“我们还在新区划定了约35亩试验区域，开展地热能梯级综合利用试点。”王贵玲告诉记者，地下约110℃的热水先用于发电，余热约80℃用于供暖，最后约50℃的水则供给温室种植。
在山西省大同市天镇县谷前堡镇水桶寺村北侧，山西高温地热资源开发利用科研示范基地透明的玻璃幕墙隔开了两个世界：外面是冰天雪地，棚内是绿意满园。温室里的草莓、小油菜长势喜人。“基地以地热能为热源，通过地面及棚顶管道为室内立体式供暖，实现了地热资源和现代农业有机结合。”基地经理郭威说道。
2020年3月，山西省自然资源厅立项的“阳高—天镇一带干热岩地热资源预可行性勘查项目”取得重大突破，探孔钻探至地下1624米时，出水温度高达160.2℃，成为我国中东部地区温度最高、自流量最大、深度最浅的干热岩资源之一。
山西厅相关负责人介绍，天镇县此次发现的地热资源，相当于13万户家庭1年的用电量。“下一步，会依托科研示范基地，以地热资源梯级开发利用技术为核心，形成可持续发展产业循环链，不断壮大新能源产业集群。”该负责人表示。
沿着地热资源分布图南行，云南省大理白族自治州洱源县是一个绕不开的坐标点，这里是洱海之源，温泉之乡。
2022年10月，云南省自然资源厅、省发展和改革委员会等七部门印发《云南省矿产资源总体规划（2021—2025年）》，要求合理利用地热资源，加快推进地热等矿产资源勘查，并依托地热带动重点地区旅游与康养产业发展。如今，地热资源让大理、西双版纳、迪庆等地温泉文旅产业蓬勃发展，蒸蒸日上。
2023年世界地热大会发布报告显示，中国地热直接利用规模多年位居世界第一。截至2021年底，我国地热供暖（制冷）能力达13.3亿平方米，温泉年利用能力6665兆瓦，地热农业年利用能力1108兆瓦。
目前，全国地热资源开发利用的基本格局是西南、华南发电，华北、东北供暖与养殖，华东、华中、西北地区康养。未来，北方地区地热清洁供暖、长江中下游地区地热供暖（制冷）、青藏高原及其周边地热发电仍是产业发展热点。
2023年11月7日，北京迎来首个供暖日，全市地热及热泵供暖面积达3700余万平方米。其中，北苑家园地热供暖项目规模居首，实现了地热供暖面积40万平方米，供生活热水面积50万平方米。
2023年11月15日，地下3000米处，经地热升温的水沿着加压管道上行，通过换热站汇入为社区供暖的智能微网，为北京城市副中心约35.3万平方米范围供暖。这是北京首个中深层地源热泵供暖试点项目投运的成果，也是地热供能场景从城市副中心办公楼宇到社区居所的延伸。
“双碳”时代
地热开发绘蓝图
近年来，由“脱碳”引领的经济结构、社会发展的变局已然开启。有专家认为，作为世界上最大的发展中国家，我国能源需求总量大、化石能源占比高，从“碳达峰”转向“碳中和”，关键是要用非化石能源逐步替代化石能源。
变局之下，能源安全，举足轻重。“太阳能、风能、潮汐能，相较于这些新能源自身的间歇性和波动性，地热能是稳定、可靠的可再生能源。”王贵玲告诉记者。地热这份“稳”的性子，在“双碳”导向的时代背景下，成为了助力实现“双碳”目标的“种子选手”。
进入“后煤改”时代，从“高歌猛进”的建设期到“长效运行”的运维期，清洁取暖步入“2.0时代”。2023年4月，《2023年能源工作指导意见》发布，要求完善清洁取暖长效机制，稳妥有序推进新增清洁取暖项目，推动北方地区冬季清洁取暖稳步向好。
中国人民大学国家发展与战略研究院研究员王克认为，要构建以清洁、低碳为特征的能源供应体系，合理控制能源需求总量，提升能源利用效率和管理水平，逐步实现能源增长和碳排放的脱钩。
2023年11月，北京市发展和改革委员会、市规划和自然资源委员会等十部门发布《关于全面推进新能源供热高质量发展的实施意见》，支持将各类新能源供热技术应用于公共建筑、居住建筑、产业园区、农业农村等场景，鼓励拓展新能源供热技术在新基建等场景的应用。
12月中旬，京津冀地区遭遇大范围寒潮雨雪，气温“断崖式”下跌，多地最低温连续多日低于零下15℃，能源保供面临考验。此轮大降温中，地热能为保障城市供暖、守护民生温度贡献了力量。
“从全球范围来看，北京是少数拥有地热资源的首都之一，目前可供利用的中深层水热型地热资源主要分布于平原地区（含延庆盆地），包括房山良乡、顺义李遂、昌平小汤山等10个地热田。因此，北京推动地热供能规模化发展是具备良好先天资源条件的。”北京市地热调查研究所所长杨俊伟说。
早在2017年，《北京城市总体规划（2016年—2035年）》就提出迈入“减量提质发展”阶段。6年间，首都建设在能源结构调整与产业转型升级中日新月异。刘少敏认为，使用地热能已经是以北京为代表的部分特大型城市发展的“硬杠杠”。
2021年，《北京市矿产资源总体规划（2021—2025年）》强调，地热资源将成为首都矿产资源开发利用最为重要的矿种。2022年4月，《北京市“十四五”时期能源发展规划》进一步提出，大力推动能源新技术应用与城乡规划建设融合发展，大力推动浅层地源热泵、再生水源热泵等供热制冷技术与常规能源供热系统融合发展，到2025年，新增可再生能源供热面积4500万平方米，可再生能源供热面积占比超10%。
如今，与行政办公区一河之隔的城市绿心森林公园里，北京城市副中心剧院、图书馆、博物馆“三大建筑”均采用地热供能，成为绿色低碳发展的典范。
2023年6月，自然资源部浅层地热能重点实验室（以下简称实验室）揭牌，旨在通过产学研用结合，不断增强开发创新能力，发展成为全国浅层地热能科学研究、系统集成和展示的科技创新平台，服务于自然资源管理和经济社会发展，推动碳达峰、碳中和目标的实现。
工作人员在实验室对地热项目区岩石采样处理。 陈琛 摄
近年来，全国各地依托自然禀赋，为地热能开发利用绘出“路线图”——
我国地热资源分布热力图上，西藏地区“一片火红”，位于著名的“地中海—喜马拉雅地热带”，羊易地热电站累计发电突破5亿千瓦时，每年实现减排二氧化碳约42万吨。中国工程院院士多吉介绍，西藏的羊八井地热发电站是世界上海拔最高的地热发电站，开创了国际上利用中低温地热发电的先例。“十四五”时期，西藏将大力培育地热能产业，保护好生态环境，改善能源消费结构，将地热资源优势转化为产业优势。
羊易地热电站工作人员检查设备状况。新华社记者 晋美多吉 摄
青藏高原隆升过程中，为青海共和盆地埋下宝藏。2017年，中国地质调查局在地下3705米处钻获一块特殊的“石头”——236℃的高温干热岩体。这是中国首次钻获温度最高的干热岩体，实现了中国干热岩勘查的重大突破。“有人说这块‘石头’的发现能改变中国能源结构版图，其实是对干热岩发电前景的期许。”王贵玲说，“干热岩发电技术不受季节、气候制约，从成本角度来说，其发电较风力和太阳能发电更有优势。”
西南地区，贵州省发布地热发展蓝图，到2025年末全省地热能供暖制冷面积达2500万平方米以上。云南省提出，创新地热资源开发利用模式，提高地热能利用比重。探索地热发电，推进干热岩试验性发电机推广利用。
山东省烟台市自然资源和规划局发布《烟台市地热开发利用专项规划（2021—2025年）》，明确到2035年地热资源开发利用、管理和保护机制建成完善，地热水动态监测系统全市覆盖。河南省开封市明确“十四五”时期将新增地热供暖面积1400万平方米。江西省南昌市自然资源局印发《南昌市矿产资源总体规划（2021—2025年》，预期到2025年全市地热水和矿泉水开采产值达15亿元。
2023年世界地热大会上，中国地质调查局相关负责人介绍，当前绿色低碳转型已成为全球共识，地热资源产业规模化高质量发展迎来新一轮战略机遇期，加快地热资源勘探开发步伐和前沿领先探索是各方共同的责任。
据介绍，近年来中国地质调查局围绕支撑服务京津冀协同发展、雄安新区规划建设、粤港澳大湾区建设发展和国家清洁能源基地建设，持续加强地热资源的勘探开发和科技创新，探索多区深部高温地热资源，实现青海共和盆地干热岩勘查突破与试验性发电成功，为推动形成地热多元利用的新格局奠定了坚实基础。
推广应用
市场潜能待挖掘
地热能作为新型能源，勘探储量摸家底已由国家层面牵头开展并硕果频现，但规模化的普及应用仍有较长的路要走。
地热能产业规模的不断扩大，逐年降低了建设成本，但与其他新能源相比，其开发利用的市场潜能仍待挖掘。在政策资金等方面，地热能发展仍需再“扶”一把。
杨俊伟介绍，地热资源的勘探和开发存在许多挑战，主要包括需要较高的前期投资，与勘探相关的一些风险以及当地政策限制等。目前，还要持续加大资源勘查力度，浅层地热能精细化勘探评价与城镇规划相结合，掌握能够有效支撑城市建设发展的浅层地热能资源状况，合理布局资源综合利用。
“技术是实现地热能高效开发的关键。”王贵玲告诉记者，所有地热项目都需要钻探技术的支持。地质条件的差异性和复杂性会影响地热开发技术的选择。因此，要推进一体化解决方案，更好地推进资源识别、地面勘探、勘探钻井、生产钻井、发电厂建设启动等，不断降低地热项目的风险。
地热能的输能、储能方式和庞大的管道排布以及运行维护费用，都是前期投入的“沉没成本”。对于企业而言，这是个挑战，成为了多年来社会资本在地热能开发及应用中等待观望的一大因素。
正在建设中的地热项目施工现场。北京市地勘院 供图
南京天加能源科技有限公司执行总裁邓壮坦言：“国内部分企业拥有较为成熟的地热能发电技术和相关装备，有的在海外也布局了地热能发电项目。但受限于扶持政策不明，国内地热能商业发电进度缓慢，大家都不敢轻易进入赛道。”
因此，诸多企业等待在支持创新投融资模式、新建及改造项目的投资补贴、系统运行的财税和电力补贴等方面的政策倾斜，以降低投入成本。在参与天镇县地热项目时，多吉指出，山西省推出的地热能开发利用优惠政策比较“给力”，鼓舞了企业投资信心。“实践中，我们发现，部分省份地热能发电上网电价补贴政策透明，探矿权、采矿权许可审批明确，为企业‘轻装上阵’带来了便利。”王贵玲说。
技术创新、资金投入、产业发展的过程中，专门的地热能开发利用管理办法也呼之欲出。多位受访专家表示，我国在资源勘查、空间准入、规划利用、监测监管等方面应进行规范化管理，尽快出台国家、省级层面具有指导性、规范性的法律法规，形成完备的监管机制，促进资源的安全可持续利用。
此外，公众认知度、认可度和接受度也是影响地热能应用的重要因素。看不见的地下，管网密布、热水循环，尽管地热能清洁、绿色，但开采、传输、使用、回灌的过程中，是否会给地下空间带来隐患？
刘少敏解释道，浅层地热能的开发利用能做到无污染物排放。实验室对北京市90个站点的长期监测数据进行了研究，其开发利用对地温场及地下水质等影响甚微，并未造成环境污染问题。
地热产业潜能巨大，是保障能源安全和民生福祉的重要力量。但是，地热能开发利用前路并非一片坦途，未来的发展仍要“关关难过关关过”——既要大力勘查储量家底、攻克技术难关，完成开发利用“硬转型”，也要不断完善政策监管、增强公众认知度，实现推广普及“软着陆”。
作者：陈琛、段金平
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