中国科学院老科学技术工作者协会

简 报

﹝2023﹞ 第一零三期（总第874期）

中国科学院老科协办公室      2023年7月12日

地质地球所分会举办学术沙龙

“我国地热能特征、成因类型、潜力与开发利用方向”

 

　　由中国老科协、中国科学院老科协主办，地质地球所分会和党群办承办的学术沙龙于6月26日在中国科学院地质地球所进行。庞忠和研究员做主旨报告 “我国地热能特征、成因类型、潜力与开发利用方向”，参加沙龙活动的有中国科学院老科协顾问何远光、副理事长赵震声、过程所分会秘书长马兵、空间中心分会副理事长陈涛、天文台分会秘书长郭红锋、动物所分会秘书长何凤琴、空天院遥感所分会秘书长李爽，中石化罗璐，地质地球所分会理事长滕吉文院士等约30人参加。王哲秘书长介绍了外单位的来宾，滕吉文理事长主持会议。

　　庞忠和教授先介绍了地热能的发展：地热能是清洁低碳、安全连续的非碳基能源。地热储量丰富、潜力巨大、是人类的终极能源之一。2012年以来的十年，是中国地热能的新时代。地热能形成理论和开发利用技术发展进步很大，大型地热田的发现，开采技术和模式多样化，极大地推动了产业发展。我国地热直接利用从基于水资源的利用向热能利用发生根本性转变，利用总量稳居世界首位。浅层地热能类型不断拓展，创新产业模式，中深层地热能走向规模化高质量发展态势。地热发电在高起点发力，亮点渐多。未来热电矿联产，多能互补高质量发展的方向日益明晰，对于科技创新的需求格外迫切。中国地热必将在新征程走上新台阶，从地热大国走向地热强国。

　　庞忠和教授在报告中说，地球内部是热的，内热一半来自初始化位能转化，另一半来自放射性元素衰变。地温随着深度增加而升高，地表大多数地方地表热散失很慢，在地球板块构造和局部因素影响下，地球内部在地球浅表的出露和分布是不均匀的。地表的地热显示，如温泉、间歇喷泉、喷气孔等，还有隠伏型的地热能资源。需要通过地质勘探才能揭露。2012年制定的中国地热能发展路线图对技术和产业发展进行了规划。发展战略归结为“三步走”和“四化”。“三步走”即近期-中低温利用与高温水热发电，中期-中低温水热发电，远期-干热发电与利用。“四化”即多元化、规模化、精细化和绿色化。2020年底，我国地热供暖面积接近14亿平方米，继续保持世界第一，大国的目标基本实现利用地热能。

　　基于热储温度和热聚集方式，地热资源所赋存的地热系统可以分为以下四类：高温对流型地热系统、中低温对流型地热系统、高温传导型地热系统和中低温传导型地热系统。据中国地质调查局估算，我国可采地热资源总量为每年26亿吨标准煤当量。其中，浅层地热能7亿吨，中深层地热能19亿吨。 这个数字超过2020年全国一次能耗（约50亿吨）的一半。

　　雄安新区的建设，为中深层地热能清洁供暖的发展插上翅膀。加快了科技成果向产业的转化，直接服务于清洁取暖。

　　

　　图一.规模化供暖的“雄县模式”示意图

　　我国地热行业标准已经将地表水热能划归为地热能范畴。作为建筑供暖和制冷技术的一种，地表水源热泵（俗称“水空调”）技术得到了初步应用。近年来，地热供暖（制冷）项目呈现规模化、大型化的特点。目前已建成的大型集中区域供冷、供热系统数十座，成长出百万平米20强，典型案例很多。北京城市副中心：浅层地热能为主，规划供暖制冷面积340万平米；北京大兴机场：地源热泵和污水源热泵作为供暖/制冷的补充，面积250万平米。雄安新区：浅层地热+中深层地热，规划供暖制冷面积1亿平米；南京江北新区：江水空调规划规模1600万平米；雄安新区的雄县县城450万平方米，单一热田规模世界第一。算上浅层地热和中深层地热，规划供暖/制冷面积1亿平米。地热代替燃煤进行集中供热从而建成华北地区首座“无烟城”。2014年2月，国家能源局将项目确定为全国样板，就有了“雄县模式”。

　　中国地热能成功案例是地热大会上必谈的话题。2019年中国北京获得了世界地热大会（WGC 2023）的举办权。2020年在“非洲地热大会”上，我们已经在为14亿中国人提供每人一平方米的地热清洁零碳供暖，给人印象深刻。2021年，国际可再生资源署IRENA主办“可再生资源供暖和制冷”为主题的研讨会，应邀介绍中国地热供暖。2022年，中国地源热泵系统纳入国际能源署（IEA）专门报告中。2023年，中国赢得世界地热大会 WGC2023举办权。2020年9月22日，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上表示：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。在中国非碳基能源构成中，地热目前占比约5%。未来基于开发利用规模和储能需求增长，长期增长预期，至少与太阳能和风能相当。预测2050年碳排放达50%，是排放大户。用地热资源，打造“分布式地热供暖、制冷系统”以解决冬季供暖、夏季制冷问题。碳中和作用显著。

　　十四五国家能源科技规划中的地热能，集中攻关，突破高温钻井装备仪器瓶颈，支撑水/干热型地热能资源开发；攻关中低温地热发电关键技术；开展高温含水层储能和中深层岩土储能关键技术研究，实现余热废热的地下储能。 高温钻井装备仪器和技术，是支撑深层地热能资源开发利用的关键技术。中低温地热发电关键技术、高温含水层储能和岩土储能关键技术研究，是实现余热废热利用的地下储能和多能互补的关键。一种利用深度大于200m的深层含水层作为储热介质的储热技术，在非供暖节季进行储热，在供暖季节进行供热，可将各种形式的能量储存于地下并按需取出加以利用。

　　结论和建议：新时代的10年中，我国地热科技进步，产业快速发展，地热清洁供暖产业规模化。实现人均一平方米地热清洁供暖的目标，总量世界第一，年替代燃煤逾4千万吨，成为世界地热利用大国。在新征程上，地热利用作为低碳能源的主要使命担当，仍然以建筑热力供应为主，在西南地区兼顾地热发电增长。未来地热利用的减排贡献有可能达到10-20%，为实现碳中和目标做出显著贡献。建议进一步完善扶持政策，加大技术研发投入和示范工程建设，尤其在深层地热能和地热储能、地热发电、多能互补新型能源系统方面。最后，庞忠和教授总结道：“一人一平米，得来不容易。你我齐努力，创新出奇迹”。

　　报告后，参会人员进行了热烈讨论。陈涛问：咱们的地下热的温度监测能否到地下10公里？地下岩石的微破裂，是否可以把地下的气体放出来？内蒙的火山口有无地热田？马兵问：地球放出热量和火山喷发，地球质量会否减少，影响地球的自转？郭红锋问：在中浅层的地热，冬天可以用来取暖，夏天如何利用？地热的温度太高，对取热管是否有要求？李爽问：对中浅层地热用于取暖，提取热的管是单独提取还是组合提取？王妙月提出，今后应对干热岩进行研究和利用。庞忠和对每位提问者做了详细回答，并进行了深入讨论。庞忠和说，我们国家的火山口附近，如长白山火山口附近，并没有大量地热田出现，这是因为岩浆喷出的通道只在很小通道喷出。可以用豆芽菜杆来比喻。而岩浆喷出后，其通道的热被很快吸收，其附近没有大量热存在。我国的中浅层地热丰富，我国就大量开发中浅层地热，用于取暖和降温。在我国长三角地区，由于有大量水资源，能及时补充地下水。地热被用于取暖和降温，对浅层地热进行切换。我国的地热浅层分布广和多，我们对浅层地热的开发和利用已占据世界首位。我们国家发展新能源汽车，利用风力发电，利用光伏电池，等等，都是根据我们国家的特点出现的新兴事物，都超过了国外，这都是弯道超车。我们的地热发电不如外国，但浅层地热的利用已远远超过外国。

　　罗璐主任是中国石化新星公司新能源研究院地热实验室高级工程师。她介绍了浅层地热的应用。介绍了产学研用的进展。过去地热大国都是以地热发电来衡量。现在对地热的直接利用也是衡量地热大国的标准。美国只关注发电，欧盟也是关注发电。我国对中浅层地热的开发和利用，引起国际关注，并在国际领先。

　　何远光：沙龙开的很成功，主要是领导支持、老科学家坐镇。理事长滕吉文院士主持沙龙是很不容易的，他今年已是90华诞，仍然关注老科协的活动。沙龙报告很精彩，把弯道超车给我们做了简单介绍。我国14亿人口，每人有一平方米的供热面积。我们科学院在保卫蓝天方面做了工作。提供地热的办法对低碳做了贡献，赢得国际地位。年轻的科学家做出了很大贡献，我们退休的老年人特别欣慰。报告后的讨论中，有问有答有讨论，互动特别好。希望地质地球所老科协今后多报道你们单位的老科学家事迹，你们的队伍要逐步年轻化。赵震声：庞忠和教授的报告很有激情，通俗易懂，地热学科大有前途。地热发展中遇到的问题也很多，光呼吁还不行。建议你们写科学视点文章，介绍地热方面的知识，也把存在的问题和困难写出来。会后，把沙龙上网稿和报道及时写出来。地质地球所地热专家汪集旸院士为这次沙龙活动发来视频，谈到地热开发的重要性，祝贺这次沙龙活动举办成功。滕吉文在总结中说：地热能源中对中低温热源方面，在我们国家的应用非常好，在国际占有一席之地。据我所知，世界上没有任何一个国家对地热商业化。我国的实际情况是北方天冷，南方天热。供暖制冷是很大的贡献。我国有很多地方利用地热能源来取暖和制冷，养殖等。中国用地热能源代替化石能源。这是很大的市场。在十四五期间，在双碳方面要强化地热的开发。在高温或超高温方面，我们的应用不行。在福建打井4000米，地热温度才80度。我们不能靠推断，而是靠数据，对干热岩研究还要继续。最后，感谢中国科学院老科协的领导和各位老科学家的参加。

图二.滕吉文院士主持会议

图三.院老科协领导讲话

图四.与会者咨询交流

图五.全体参会人员合影

　　（中国科学院老科协地质地球所分会供稿）