1970年緊隨李四光倡導中國地熱能開發利用的號召，從水文地質轉入了地熱隊伍。我當初不到30歲，如今已成了“八零后”。作為中國的“第一代”地熱人，經歷了中國地熱事業的全過程，我愿意回顧這不尋常的五十二年經歷，來談一下對今后中國地熱前景的預想。

1. 新能源曾經的先驅

1.1 地熱開發早于其它可再生能源

20世紀70年代世界第一次石油價格危機，引發各國政府探尋新能源。我國地質部長李四光教授倡導開發利用地熱能，他指出：“地下熱能的開發與利用，是個大事情。這件事，就像人類發現煤炭、石油可以燃燒一樣。這是人類歷史上開辟的一個新能源，也是地質工作的一個新領域”。

李四光是國際知名地質學家，他的看法真是高瞻遠矚。當時世界上新能源的態勢，地熱能已表現出驕人的先驅業績，世界第一個地熱發電的意大利當時裝機335兆瓦，世界第二個地熱發電的新西蘭當時裝機192兆瓦，世界第三個地熱發電的美國當時裝機521兆瓦，這3個國家的地熱發電總裝機已達1048兆瓦。如果比較一下，當時世界風電裝機不及地熱的30%，太陽能發電僅地熱的1‰(圖1)。但后來2002年和2007年風力和太陽能分別超越了地熱。

圖1 地熱、風力和太陽能發電進程對比(據李克文)

中國地熱當時轟轟烈烈掀起了第一次高潮：1970年廣東省豐順縣地熱發電成功，使中國成為世界第8個地熱發電國家。70年代全國建成7處中低溫地熱發電廠，西藏羊八井高溫地熱發電成功。北京城區勘探發現地熱田，地熱用于供暖、醫療、溫室和水產養殖等。天津地熱會戰地熱綜合利用赫然成為了全國前來學習的榜樣。遺憾這第一次高潮維持不到10年，因為沒有地熱產業的支撐，事業單位、大學和研究所在完成研究報告后，就逐漸退出了舞臺。

1.2 地熱能的優勢召喚起行業發展

所有可再生能源都是極低的碳排放量，然而地熱能更具吸引人的優勢，因為其它可再生能源都有間歇性和波動性，能量密度也較分散低位，但地熱發電可承擔基礎負荷，高溫地熱的能量密度大。世界能源理事會統計當今世界同樣裝機容量的發電設備，風電一年平均運行1840小時，太陽能平均運行1230小時，但地熱可平均運行6300小時，我國新建的西藏羊易地熱電站一年運行8500小時(全年共8760小時)，即地熱的能力系數高達0.72~0.97，與核電相當，高于火電。

地熱能的優勢說明了運營地熱可以得到更大收益，這無疑就吸引了能源投資商選投地熱能的興趣，從而促進了市場經濟下中國地熱行業的發展壯大。

1.3 強大產業隊伍是行業發展的基礎

70年代中國第一次地熱高潮的沒能持久，就是因為沒有地熱產業的支撐。我國改革開放實施市場經濟后，地熱產業隊伍才逐漸形成，并得以發展壯大。在市場經濟初期“摸著石頭過河”之后，90年代中期起開發商投資溫泉休閑娛樂，適應了社會大眾的需求，快速得到市場回報，于是從京津和沿海掀起了溫泉開發熱，帶動了地熱行業的快速形成。1995年我國地熱直接利用的熱量進入世界排名的第二位，是當時世界第一冰島的80%。

20世紀末，在世界發達國家已大發展的地源熱泵引入中國。這種節能減排的新事物因技術門檻相對較低，利潤回報較高，經北京、沈陽等地的試點開發，迅速形成熱潮，席卷全國。與之相應，是產業隊伍迅猛發展，從而更支持了地源熱泵(地熱)產業的壯大。2000年我國地熱直接利用的熱量比1995年猛增85%，躍居世界排名第一，比世界第二、第三的美國和冰島均高55%。這是產業隊伍的強大支撐了行業的大發展。

2. 地熱為什么走不快

2.1 走向世界的中國地熱在國內的囧景

中國自2000年拿下地熱直接利用世界第一后，迄今一直保持，并進一步發揚光大，在此后的每5年統計中，中國的5年增長率依次為44%、66%、131%和154%，2020年中國地熱直接利用的熱量占世界總量的43.4%，絕對穩居世界霸位。

但是，在國內的可再生能源發展大潮中，地熱始終只是不起眼的小弟弟。我國“十一五”國家重點支持風能，風力發電增加了670倍;“十二五”國家重點支持太陽能，太陽能發電增加了100倍;然而“十三五”國家重點支持地熱能，地熱發電僅增加了46%，只完成了計劃指標的4%。

2.2 資源條件制約了決策者

為什么中國地熱發電壯大不起來呢?政府高層決策者常說的一句話是“你地熱那點量太小了”，這確實有一定道理。

雖然中國地熱資源評價給出了水熱型地熱資源儲量折合8530億噸標準煤，但這些儲量大多是中低溫地熱資源，還不代表全能取出，作為利于發電利用的高溫地熱資源30年發電潛力僅8459兆瓦(2020年全國太陽能發電裝機已87300兆瓦)，而且很多高溫地熱資源分布在交通條件較差的西藏、滇西山區。另外說干熱巖資源相當于860萬億噸標準煤的說法，但目前技術能采出的量微乎其微，進展也甚慢。

2.3 技術難度仍有待應對克服

地熱資源隱藏在地下深部，不像風能和太陽能在地面就可測量。尤其高溫地熱田都是裂隙熱儲，不像層狀熱儲可保障高成井率，雖然鉆井前的地球物理勘查做精做細，多種方法中還用上了人工地震高精度解釋斷裂位置，但不少高溫井鉆探仍然失敗。中石油長城鉆井公司在肯尼亞高溫鉆井的成井率創世界先進，但他們仍用超低頻地震物探選井的方法，在東非其它地方不全成效。

還有設備方面，我國最新建成的西藏羊易地熱電站用的是進口名牌奧瑪特發電設備，年運行8500小時;其前的羊八井地熱電站用的國產發電設備，扣除維護保養后的年運行6000小時，這是技術差距。

3. 地熱今后該怎么辦

3.1 曾寄厚望的干熱巖進展不大

科學家對干熱巖的研究已歷50年，雖然一直被看作前瞻性地熱資源前程無量，但迄今的進展不大。曾經在2006年美國麻省理工學院《地熱能的未來》研究報告描繪了EGS的龐大前景，掀起了世界新一波高潮，也確實于2011年法國蘇爾茲實現了兆瓦級(1.5MW)發電，接著2012年德國實現了蘭道3MW和印希姆5MW發電，再接著又有美國1.7MW和澳大利亞1MW，這幾年的飛躍似乎一下子突破了關鍵，馬上就可全面推廣了。然而甚為遺憾，最近幾年幾無新進步。

2020年世界地熱大會因疫情推遲了一年，剛在冰島閉幕，大會論文報告，至2019年世界干熱巖共64處試驗，涉20個國家，中國列第63個在青海“進行中”。EGS技術成功35處，發電8例，其中兆瓦級發電6處，共13.2MWe，仍在運行11.2MWe。但2016年后未有新建增長，美國實施了FORGE計劃支持，期望不借用水熱型+壓裂，能創建出硬碰硬的人造致裂系統，以利廣泛可復制推廣，但僅見少量研究成果報告，未有新增的EGS發電實例。

3.2 期望退一步的突破(換熱)

近些年的EGS深化研究沒有突破性的成果，似乎反而引發了對初衷的質疑，因為最初是說高溫水熱型地熱資源嚴格受特定地熱地質條件的制約，因此寄希望于干熱巖到處可以開發的廣泛前景。然而，世界的幾十處試驗結果，說明了如英國那樣90℃的資源條件，能換出的熱量太小了，相對于昂貴的鉆井成本，就失去了開發意義，因此必須提高干熱巖的品位下限，有提出4000m深度150℃，但更多的主張180℃。這樣，就把原來劃歸干熱巖的資源削去了一大塊。

還有，原來設想的壓裂技術，要在地下巖體中造出數立方千米體積的人造裂隙系統實在是太難了，于是不少專家提出了就靠鉆井的換熱技術吧，有U型對接井，有上部500m大口徑井往下鉆十幾個分叉井，有2口直井在井底鉆出幾個水平連接的叉井……。這類試驗還在進行中，換出的熱量不夠，只能借助周圍環境能有高地溫，再加上熱泵。

3.3 地熱+儲熱可以解困突圍

還有什么解困之法呢?有!而且應該更靠譜些，就是儲熱技術。太陽能和風力發的電，受上網限額之外成為“棄電”，要儲電很難，要技術，要設備，體積也不可能無限大。但是地下儲熱相對容易得多，一個地熱田，小到數平方千米，大到數百平方千米，如此龐大的地下空間與“儲電”設施相比簡直是無限大。

意大利國家電力公司ENEL在美國內華達州斯蒂爾沃特地熱電站實施的聯合發電，2009年組合了太陽能光伏，2015年又組合了太陽能熱發電，它們給地熱發電因中午環境溫度增高而致的效率降低很好實現了發電增效。后來項目接著考慮了利用太陽能儲熱的進一步增效，但尚未見到它們實施進展的報告。

圖2 超超臨界地下儲熱發電設想

2020年世界地熱大會有論文提出了地下儲熱超超臨界發電的研究設想(圖2)。計劃利用廣大地面的太陽能集熱(如太陽能熱發電)，將聚熱塔收集的高熱不是當即用于發電，而是將高熱儲存到地下熱儲。水的超臨界點是溫度374℃和壓力220巴，太陽能聚熱溫度可高達600℃構成超超臨界，這樣的高熱補充和增強了現有的高溫熱儲，用來發電就比現有的地熱發電系統效率更大大提高了。現有地熱田的地下熱儲是天然的，不需要干熱巖那樣靠壓裂來人造熱儲(太困難了);現有熱儲的溫度不夠高，就靠太陽能聚熱來注入增溫。該設想已經用數學模型擬合，是有可能實現的，這樣就增加了原顯不夠的地熱資源，就可以充分發揮“地熱+”的效益了。

中國地熱和世界地熱一樣，都需要有超超臨界儲熱這樣的創新，來引領地熱產業的大規模發展，從而更有能力在實現碳達峰、碳中和目標任務中承擔起更大責任。

(作者系中國技術監督情報協會地熱產業工作委員會專家委員會主任)