全球地熱資源豐富,各國充分利用地熱資源既可以實現本土供應,也是利好環境和保障能源安全的重要途徑。我國是能源消費大國,在碳達峰碳中和目標的驅動下,深入推進能源革命一定要利用好包括地熱在內的可再生能源,發揮好地熱資源穩定、清潔環保的技術優勢。
2021年全球有近140個國家明確了碳中和發展目標及路線,碳中和浪潮有力促進了新能源發展。雖然同年發生在歐洲乃至全球的能源供應短缺影響深遠,給整個能源供應體系帶來很大沖擊,使得主要經濟體對化石能源重視程度有所提高,但并未拖慢各國既定的發展新能源的腳步。歐洲、美國、日本、韓國、中國等主要經濟體依然在新能源發展上持續發力,而地熱作為新能源家族的后起之秀,在這場變革中正表現出蓬勃的生命力。
地熱技術經濟優勢備受關注
人類利用地熱的歷史相當悠久,但地熱的產業化及商業化歷史卻比較短暫。相比于風能、太陽能等可再生能源資源,地熱的商業化開發規模總體較小,而這與地熱資源開發利用受資源分布、資源品位和投資強度等諸多因素限制有關。但這一切都在變化,碳中和目標的普及,以及新能源的大發展成為全球共識,使得與能源有關的整體商業環境出現顛覆性變化,地熱的產業化推進正在迎來諸多利好。
較之太陽能、風能等可再生能源,地熱的最大競爭優勢是其供應不受季節和天氣影響,無論是用于發電還是供熱均有良好的穩定性。近年來,世界各地出現的能源供應緊張現象多少都與新能源的不穩定性短板有關。基于這一點,人類要發展新能源,穩定性好的資源肯定會受到關注和喜愛,而地熱恰好具備這一優勢。
地熱產業之前在全球未能發展起來,除了資源稟賦因素,無論是供熱還是發電,項目初始投資大的劣勢是又一重要原因。在綠色低碳發展觀念還不夠深入人心的情況下,地熱產業容易因為投資門檻高而被忽視。但是如今人們的目光已聚焦到2060年,更看重發展的長周期,地熱項目的運營低成本優勢在長周期中就容易體現出來。
以地熱發電為例,項目建成后設備的容量系數普遍保持在80%以上,遠高于火電和其他可再生電力。地熱發電容量系數高的優勢能有效彌補初始投資高的短板,成本劣勢會在后期運營中被稀釋和攤薄,從而使得全生命周期成本下降。國際可再生能源署的數據顯示,2010~2020年,全球平均地熱發電成本低于0.1美元/千瓦時,僅略高于風電和光伏發電成本。而隨著技術進步和項目運營時間的延續,地熱全生命周期成本還可繼續下降。
主要經濟體重視程度提高
美國、歐盟、中國等主要經濟體對于地熱產業的發展均寄予厚望,在各自碳達峰碳中和目標出臺前,圍繞地熱已做了大量部署。
美國:發展地熱有助于實現能源多樣性,提升能源安全保障程度
美國能源部2019年發表《地熱愿景:駕馭我們腳下的熱能》報告,對地熱產業作出規劃。美國能源部表示,地熱作為可再生能源,可廣泛用于供熱和發電,且地熱資源遍布美國50個州,可以就地取材,是美國用電與冷暖空調的絕佳供應能源。同時,美國能源部還認為,發展地熱有助于實現美國能源多樣性,進一步提升能源安全保障程度。
該報告指出,科技進步在降低成本的同時擴大了地熱發電應用的區域,而勘探技術與管理技術的進步很大程度上降低了地熱應用成本。美國能源部預計,到2050年,美國地熱發電規模將較當前擴大20倍,發電裝機容量達60吉瓦,占美國發電裝機總容量3.7%,發電量占美國總發電量8.5%。該報告預測,若能徹底提升技術發展水平、挖掘美國地熱資源潛力,淺層地熱利用規模有望由200萬戶擴大至2800萬戶,占2050年美國住宅空調市場23%的份額。
歐盟:發布深部地熱戰略研究與創新議程,提出《深部地熱能實施路線圖》
歐盟2013年就啟動了歐洲深部地熱技術與創新平臺建設,近年來還發布了深部地熱戰略研究與創新議程,提出了《深部地熱能實施路線圖》。
該路線圖提出了2030年前歐盟地熱發展的任務、目標和工作內容,以及2050年實現歐盟深部地熱發展愿景,明確提出開發高性能、低成本和可持續的深部地熱能技術的推進計劃,并強調了基于地熱開發利用的社會目標和科技任務。目標一是通過開發地熱能,促進歐洲的清潔能源利用。期望到2050年,深部地熱能滿足歐洲預計電力需求的50%和供熱的80%。目標二是通過深部地熱能的全面開發利用,改善社會福利。一方面,研發可充分利用地熱技術,使歐洲有機會鞏固在地熱產業的領導地位,創造就業機會,以及利用地熱等不受氣候變化影響的資源來保障能源供應,減少溫室氣體排放;另一方面,通過與礦產業的知識共享,開發地熱能更高的價值。
中國:地熱直接利用量位居世界第一,目前正轉向熱電一體化方向
中國關于地熱發展的規劃也在大力推進。2021年,國家發展改革委等8個部門發布《關于促進地熱能開發利用的若干意見》(以下簡稱《意見》),就我國地熱產業各時期發展目標、重點任務及保障措施作了詳細闡釋。《意見》提出,到2025年,地熱能供暖(制冷)面積將比2020年增加50%;在資源條件好的地區,建設一批地熱能發電示范項目,全國地熱能發電裝機容量比2020年翻一番;到2035年,地熱能供暖(制冷)面積及地熱能發電裝機容量力爭比2025年翻一番。
2020年,全國地熱供暖(制冷)面積大致在14億平方米,其中水熱型中深層供暖面積為5.8億平方米、淺層供暖面積為8.1億平方米。按照《意見》規劃,到2025年,供暖面積預期達到21億平方米;到2035年,達到42億平方米。2020年,全國地熱發電裝機容量為50兆瓦,按照規劃,到2025年預期達到100兆瓦,到2035年達到200兆瓦。
多年來,中國地熱直接利用量一直位居世界第一,目前地熱開發利用正轉向熱電一體化方向。除了高溫發電,未來干熱巖和中低溫發電也將被提上日程。
全球地熱投資開始跟進
2022年地熱投資增速已“顯山露水”
為有效提升減排水平,同時保障能源供應穩定,全球能源行業在投資優化方面已作出系列調整。睿咨得公司的報告顯示,2022年,全球能源行業的投資會出現一定程度的變化,其中地熱投資增速明顯高于其他領域。地熱投資總盤較其他領域雖然依舊較小,但正由過去的“微不足道”逐漸壯大。
中長期地熱鉆井、投資將保持增長
根據國際地熱大會和國際能源署(IEA)的統計報告,未來5年,全球地熱能發電裝機容量增量可能達到3.4吉瓦,呈持續穩定的增長態勢。到2040年,全球地熱發電裝機容量將增至82吉瓦,是當前水平的5倍以上,全球地熱發電發展空間不可低估。
碳中和催生的氣候技術投資增長將帶動地熱發電技術進步,繼而拉動地熱投資增長。根據睿咨得公司的報告,全球與地熱發電相關的鉆井工作量投入未來10年將呈大幅增長態勢。各國對地熱AGS(先進地熱系統技術)和EGS(增強型地熱系統技術)等前沿技術研發的持續投入增長,將推動地熱發電技術邁上新臺階,繼而帶來全球地熱發電裝機容量的跨越式上升和運營成本的大幅下降。