郑克棪：中国地热发电的未来还需政策支持

中国地热发电的未来还需政策支持——专访中国能源研究会地热专业委员会前主任郑克棪

来源：微信公众号“中能传媒研究院”

作者：王雪辰（中能传媒能源安全新战略研究院）

我国曾于1970年成为世界第8个地热发电国家，至今地热发电已历经54年。20世纪70年代我国建成了7处中低温地热发电站，其中1971年江西省宜春县温汤67摄氏度地热发电创造了世界最低温度的地热发电纪录。然而，1991年后地热发展长期处于基本停滞状态，直到2009年才略有小增及开始建设羊易地热电站。从地热发电的装机容量看，中国地热发电已经由20世纪70年代末的全球第8，下降到了目前世界26个地热发电国家中排名19的位置。

“双碳”目标持续推动能源转型，作为能量密度远高于其他新能源和可再生能源的地热资源，是否能以地热发电的身份再次得到重视和发展，笔者特专访中国能源研究会地热专业委员会前主任、国际地热协会（IGA）前理事、中国技术监督情报协会地热产业工作委员会专家顾问郑克棪，谈谈地热发电如何可持续发展。

01

《能源决策参考》：地热发电有何特点？

郑克棪：地热发电最大的优势是低碳和稳定。

各种能源的二氧化碳排放差异巨大，不同能源的利用系数差异明显，综合这两点优势，引进碳排综合指数，来评估地热能的特性。

比较各种能源的二氧化碳排放率，煤炭和石油的二氧化碳排放率最高。天然气的碳排放率只是比煤炭少了一半，属中等排放。低排放的可再生能源中，生物质能和太阳能稍高，地热、风电和水电最低。

能源的利用系数是指在一年8760小时中能被利用多少小时的百分率。以《中国统计年鉴》发布的数据计算，我国火电的利用系数在54%上下。水电和生物质能的利用系数分别为42%和52%，太阳能和风电的利用系数仅为14%和21%。地热的利用系数为72%，核电的利用系数高达88%。地热发电没有波动性和间歇性，其等效利用系数达0.7%～0.9%，建设同容量机组能获得最大的电力产出，稳定性甚至可以同火力发电相媲美。羊易地热发电站是我国海拔最高的地热电站，能够稳定发电8732小时，每年只需数小时的停电检修时间。相比之下，2022年我国风力发电年均利用时间为2259小时，光伏发电为1202小时，水力发电为3500小时左右。因此，地热发电的年均利用时长是水电、风电、光伏的2～7倍。

进而，将上述两大制约因素再做推演，将百万千瓦时电排放的二氧化碳吨数，与年产百万千瓦时电的所需的装机兆瓦数相乘，其乘积的单位为“兆瓦吨”（MW.t），代表该能源一年发百万千瓦时电排出的二氧化碳量级，可称为“碳排综合指数”。于是可以得出：煤炭和石油的碳排综合指数分别为206MW.t和188MW.t，是冠亚军；天然气为季军99MW.t；接着太阳能光伏为32MW.t；生物质能10MW.t；风电7MW.t；水电5MW.t；地热略高于2MW.t；核电则低于2MW.t。这明确显示了地热能和核电的碳排综合指数最低，只是煤炭的百分之一，所以在奔向“双碳”目标中地热发电可以贡献最高的效益。

图1 各种能源碳排综合指数

02

《能源决策参考》：地热在中国的发展现状如何？

郑克棪：虽然地热发电优势明显，但一个令人尴尬的现实是，中国地热发电的建设规模却落后于世界上很多国家。截至2022年底，全球地热发电装机量约16000万千瓦，中国地热发电装机量仅为5万多千瓦，占全球总装机量的0.3%。

中国地热发电探索起步不算晚，但近30年来发展缓慢。1970年中国成为世界上第8个地热发电国家。20世纪70年代我国建成了7处中低温地热发电站，但由于中低温地热发电效率低、成本高，大部分在运行数年后放弃，仅两处被农民挽留，分别是湖南省宁乡灰汤维持至2008年、广东省丰顺邓屋坚持至2020年。高温地热资源在我国以西藏蕴含量最为丰富。上世纪70年代建成的西藏羊八井地热电站，发电量曾占拉萨电网的近一半，冬季可承担拉萨60%的用电，是国家地热开发的成功范例。此后，近20年中国地热发电几无进展。

接过羊八井地热电站发展“接力棒”的是西藏羊易地热电站。从2009年开始试运行，到2018年羊易一期16000千瓦地热发电项目完成上网。机组每年连续运行均在8300小时。在此期间，羊八井电站采用国产闪蒸机组年运行近7000小时，但因回灌不够和设备老化，于2017年退役了900千瓦，并于2020年全部关停。2017年华能集团曾拟改造羊八井地热电站，但由于未等到上网电价补贴政策而放弃。

迄今，中国地热发电仅剩羊易电站16000千瓦在维持运行，另有几处数百千瓦的小机组。羊易地热电站二期16兆瓦项目已进入可研报告编制阶段，计划投资4.8亿元，并规划在取暖、蔬菜温室、医疗和康养方面展开应用。近几年，中核集团投入西藏谷露地热田勘查，2023年已成功钻成5眼地热生产井，产能超过拟开发的20000千瓦发电指标，平均单井产能达到5600千瓦，高产井成井率达80%以上，远超全球地热电站单井平均产能。目前计划进入建设阶段，并计划于2025年建成一期2万千瓦地热电站。

03

《能源决策参考》：助力“双碳”目标，综合考虑地热发电的经济性和绿色价值，项目可持续性如何？

郑克棪：世界地热发电的鼻祖是意大利拉德瑞罗地热电站，1904年世界首次地热发电试验成功，1913年世界首次商业发电，至今已经有110余年，近10年内仍保持稳定产出。此前《地热能源技术》的教科书称地热电站的生命期为25～30年。拉德瑞罗能做到100年值得研究借鉴。地热发电专家、原国际地热协会副主席、原欧洲地热能委员会主席Ruggero Bertani告诉我，拉德瑞罗做了两件事使其旗帜不倒。一是设备更新，至1990年已将38万千瓦老设备全部退役，逐步替换上了高效率的新设备，利用同样的地热资源现在可以发出更多的电，新增装机容量59.45万千瓦已超过原有装机规模。二是提升地热资源利用效率，即加强了地热尾水回灌，从而缓解了衰减，又向深部和外围扩展钻成了一批新的地热生产井，新钻井的地热储层渗透性较差，但创建氢氟酸洗井工艺提高了产能。

受这个例子启发，反观羊八井地热电站，它的衰落是可以挽救的。羊易地热电站因赔本经营，被迫放弃了紧迫应做的热储工程监测管理，没有监测就无法预测项目的安危。

图2 意大利拉德瑞罗地热电站装机容量变化情况

04

《能源决策参考》：想要充分实现地热发电的价值，如何突破产业发展卡点？

郑克棪：地热发电项目建设成本主要集中在前期勘探钻井环节。勘探成功后，若建设规模小，致使行业无法形成规模效应，会推升地热发电开发成本，陷入一种恶性循环。要实现经营地热发电有所盈利，开发商可以像意大利拉德瑞罗项目模式那样适时对设备进行更新换代，实现长期发展以获得更长久效益。所以，从长远角度看，地热发电是经济可行的。

“十一五”国家支持了风电，风电装机5年增长了670倍。“十二五”国家支持太阳能发电，光伏发电装机5年增长了100倍。“十三五”国家支持地热能，但很遗憾，地热发电仅完成了计划指标的3.6%。地热发电这么悬殊的落差是怎么造成的呢？风电和太阳能发电都享受上网电价补贴，地热发电没有补贴。中国地热发电的发展卡在“补费退税”。

当前地热发电的相关法规政策亟待进一步明确，还需要电价补贴政策倾斜。美国、欧盟、土耳其、印尼等国家均有地热发电项目的早期上网电价补贴。中国风电和光伏都享受了国家优惠政策补贴。“十三五”期间，中国地热发电没有全国统一的补贴政策，西藏地热发电项目的上网电价远低于内地，例如羊易地热发电站，5年的上网电价只有0.25元/千瓦时（北京是0.375元/千瓦时）。而且收回的电费里要除去运行成本消耗和税费，未见盈利，基本是赔本经营。不仅如此，按照2020年新出台的资源税法，将地热列为能源矿产，并要求按原矿1%～20%或每立方米1～30元的税率标准征税。这项政策使得近一半的回收电费要支付地热资源税和水资源费。在目前电价水平下，地热发电难以吸引市场更多投入，企业积极性不高。目前，补贴后的羊八井电站含税上网电价为0.9元/度，并且已经纳入全国可再生能源电价附加分摊项目，经济效益较好。但由于我国地热电价补贴政策为一站一议，缺乏全国统一补贴政策，后续开发的地热电站收益预期就不稳定。

中国地热发电的障碍并非不可克服。土耳其和印度尼西亚脱离《矿产资源法》而制订、实施《地热法》，对地热勘探的风险适当补助，对发电实施上网电价补贴，后续投资者蜂拥跟进，迅即扭转了落后局面，取得大幅增长。我国《资源税法》目前对地热可再生能源的收税，特别是对百分之百回灌的地热用户按水量收税的规定不够合理。这些应该是中国地热发电走出困境的门槛。