科技决策咨询2021年第2期

关于加快地热能开发利用助力宁夏实现碳达峰碳中和目标的建议

　　我国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，是以习近平同志为核心的党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策。实现碳达峰、碳中和，是我国实现可持续发展、高质量发展的内在要求，也是推动构建人类命运共同体的必然选择。如期实现碳达峰、碳中和目标，是一项系统工程，其中能源转型至关重要。基于宁夏的产业结构、特别是能源结构的特殊性和实现碳达峰碳中和目标的艰巨性，应加快布局地热能开发利用。

　　一、实现碳达峰碳中和背景下，国内外都在加快推进地热能开发利用

　　1.开发地热能已成为能源转型的新方向。地热能是蕴藏在地球内部的热能，是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源，数量巨大、可再生、不污染环境、可就地取用，是一种切实可行有广大市场空间的清洁能源。按照深度可划分为浅层地热能和中深层地热能，按照载体可划分为水热型和岩热型。研究表明，地热能一年中72%以上的时间可以利用，而水能、风能和太阳能这一数字分别是42%、21%和14%。据测算，仅一口地热井用于冬季供暖与梯级利用，平均每年就可节约用煤3000余吨，节约环境治理费用20余万元。

　　2.地热能利用在世界各国进入快速发展期。近20年来，在能源转型的推动下，地热能利用在世界各国发展较快。很多国家已将地热能纳入其国家能源体系，并做为关键能源加以重视。2021年以来，地热能开发在全球流行起来。印尼、秘鲁、阿尔及利亚、土耳其等国相继出台了地热能开发利用优惠政策，为进一步改善各国在该领域的市场环境铺平了道路，提升了产业发展速度。

　　3.开发利用地热能国内多数省区已经在行动。我国中低温地热田（25-150℃）遍布全国，2000米以内主要沉积盆地储存的地热能量相当于2500亿吨标煤热量。据估算，我国每年可利用地热水总量约68.45亿立方米，折合每年3284.8万吨标煤的发热量。仅从地热能供暖测算，若实现利用地热能取暖面积1000万平方米，每年可节约标煤约60万吨，减排二氧化碳约160万吨，二氧化硫约5000吨，氮氧化物4900吨。目前，中国地热直接利用装机容量达40.6GW，连续多年居世界首位。年利用浅层地热能折合1900×104吨标准煤，实现供热（制冷）建筑面积超过5×108m2，主要分布在北京、天津、河北、辽宁、山东、湖北、江苏、上海等省市的城区。近年来，随着国家对地下水资源保护的日益重视，水热型地热利用从国家政策方面开始逐级收紧，限制开采；浅层土壤源地热在西北地区由于热回补不足难以持续利用，不易于大面积推广使用。一种可以解决上述问题“井下换热，取热不取水”的中深层地热开采技术作为一个新的选择受到关注，陕西西咸新区建成面积达800余万平米等供暖/制冷项目；甘肃省在建及建成投运的供暖项目也已超过100万平米，规划的面积超过1000万平米。

　　二、加快布局地热能开发，对于宁夏实现碳达峰碳中和目标具有迫切性

　　1.宁夏加快推动绿色低碳发展是势在必行。从资源承载水平看，2019年宁夏全区原煤产量7473万吨，而煤炭消费量为1.2亿吨，煤炭缺口5000万吨以上。从环境容量来看，2019年宁夏万元GDP能耗、万元GDP用水量、万元工业增加值用水量、二氧化硫、氮氧化物排放强度分别为全国平均水平的3.54倍、2.7倍、5.8倍、3.43倍和3.59倍。面对与日俱增资源和环境压力，要求宁夏必须着力优化能源结构，压减煤炭消费，发展清洁能源。加快地热能开发利用，对于宁夏调整能源结构，缓解能源供应压力，减轻大气污染，建设美丽新宁夏提供一条切实可行的途径。

　　2.实施清洁能源替代工程是自治区重大部署。进入“十四五”及未来一个时期，有效破解资源环境约束日益趋紧的问题，事关宁夏可持续发展，事关宁夏能否切实承担起建设黄河流域生态保护和高质量发展先行区的重大政治责任。基于此，在宁夏区党委发布的《关于建设黄河流域生态保护和高质量发展先行区的实施意见》《关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》、自治区政府印发的《宁夏回族自治区国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》中都明确提出要“挖掘资源潜力，推进资源综合化、多元化利用”“全面推进煤炭清洁高效利用，实现清洁取暖替代县级城市全覆盖”“实施清洁能源替代工程”。围绕碳达峰碳中和目标的实现，2021年宁夏政府工作报告明确部署要“实行能源总量和强度‘双控’，推广清洁生产和循环经济，推进煤炭减量替代，加大新能源开发利用，实现减污降碳协同效应最大化。”基于地热能的突出特点，加快部署推进地热能开发项目，理应成为宁夏实施清洁能源替代工程的重要内容。

　　3.宁夏地热能资源开发利用前景可观。宁夏地区中深层地热资源非常丰富。已探明的地热资源有银川平原地热田、卫宁平原以南牛首山-罗山冲断带地热田、双井-楼房沟断裂带地热田、庙山湖地热田；同时从远景来看卫宁北山地热区、罗山山间平原地热区、天环向斜地热区、六盘山地热区等也蕴藏着丰富的中低温地热资源。据自治区地质部门提供的资料，目前宁夏确定和推测的地热储区域共有7处。除银川平原地热田已经确定外，其余6处均分布在中卫-固原一带深大断裂附近。通过对银川平原地热田运用热储法地热资源量的初步评价，地热流体储存量为6.92×1011m3，地热资源量为3.11×1017 kJ，地热资源可开采量为6.80×1016 kJ，地热流体可开采量为3.31×108 m3/a，地热流体可开采热量为5.95×1013kJ/a；考虑回灌条件下允许开采量为2.69×109m3/a，地热流体可开采热量为4.98×1014kJ/a。银川平原可替代的常规能源量为2.03×106t/a标准煤，可减少排放4.85×106t/a二氧化碳、减少排放3.45×104t/a二氧化硫，可减少排放1.22×104t/a氮氧化物，可减少排放1.63×104t/a悬浮质粉尘、2.03×105t/a固体废弃物。1999年，宁夏第一口地热井钻探成功，井深3100m，井口出水温度67.5℃，出水量1000m³/日，热水矿化度17g/L。经自治区级鉴定为含偏硅酸氯化钠型医疗热矿水。近几年随着商业热水资源的开发，先后又成功完成了镇北堡天沐地热井和红柳湾山庄地热井、沙湖旅游区和大武口区中华奇石山文化旅游公园地热井、兴庆区掌镇檀溪谷地热井、沙温泉地热井和三沙源地热井等10余口。尤其是2014年12月在银川市掌镇檀溪谷打出地热水，钻井深度为2108m，自溢水流量35m3/h，储水量2157.8m3/d，出水温度达52℃，属稀有的偏硅酸、氟、硼、碘、盐芒硝～锶复合型热矿水，根据国家医疗热矿泉水质命名标准又可称之为“硼水”“硅水”“碘水”“氟水”“锶水”，属国内罕见的且唯一的“五料温泉”，52℃的温泉水在业界被称之为“黄金理疗温泉”。2017年在银川市滨河新区“天山海世界”大型水上娱乐项目区内成功打出地热水，井深600m，涌水量约1.5万m3/d，井口温度42℃，是银川盆地目前出水量最大的地热井。从总体情况来看，宁夏地热能资源开发前景非常可观。优先布局综合利用地热能资源，对宁夏实现碳达峰，推进生态文明建设，促进高质量发展具有重大意义。

　　三、具体推进路径选择的建议

　　1.加强地热能资源勘查评价与管理。进一步加强地热能资源勘查，加快编制《宁夏地热资源开发利用规划》，研究完善地热能勘查评价方法体系，用《规划》指导地热资源的开发和保护。建立以政府部门主导的地热能资源大数据库，利用人工智能、大数据分析等技术，优化资源配置，为自治区合理分配利用地热资源，科学引导产业发展，制定产业中长期目标提供信息支撑。借鉴兄弟省(市、区)的经验，研究制定《宁夏地热资源管理办法(或条例)》，明确政府和有关部门职责，优化审查审批程序，确立行业准入条件，建立完善地热能供暖行业规范，实施地热能供暖特许经营权。尽快建立完善地热监管体制机制，明确地热利用的财政及税费支持政策，充分调动各方参与地热开发的积极性。加快研究出台浅层地热开发配套补贴政策，以解决初期投资高、使用成本高的问题。要统筹安排中深层地热前期调查评价，通过提供有利靶区以降低勘查评价投资风险高的问题。

　　2.积极争取国家重大项目或政策支持。积极争取国家同意宁夏将地热资源开发利用作为建设黄河流域生态保护和高质量发展先行区先行先试的内容之一，在管理体制机制上进行探索。积极争取国家能源局地热能源开发利用研究及应用技术推广中心、国家能源行业地热能专业标准化技术委员会的支持，联合建立国家地热中心宁夏分中心，以助力宁夏开展地热能源发展战略规划、关键技术研发、政策解读与研究、地热资源勘查评价、项目评估、人才培养和国际交流等工作。积极争取国家有关部门支持，将地热能开发利用列为宁夏面向“一带一路”开展商贸合作、科技合作的重要内容。

　　3.加大地热能开发关键技术集成应用。设立地热能开发应用科技攻关专项，集成应用制约地热发展的关键技术，包括深井直接换热、中低温地热能发电、地热能高效开发利用等，支撑地热能产业加快发展。加快建立地热能开发利用研发平台，加快突破地热能开发关键技术和工艺。开展深部地热能勘查开发技术攻关，突破储层改造和高效换热关键技术；探索梯级综合高效利用技术体系和商业模式，对发电、供热、制冷、现代农业、商业应用等相关核心技术进行攻关。支持实施地热能利用示范项目，加快地热能利用关键技术产业化进程。

　　4.加强地热能学科建设和人才培养。建立开放合作机制，培养地热能领域专业人才。支持引进和培养一批学科带头人，建设一批科技创新平台。并充分发挥宁夏职业技术学院、银川能源学院等职业院校实操性人才培养优势，培育一批满足企业需求技术型人才、管理型人才、创新型人才，为宁夏地热能资源精细化开发利用做好人才储备。

　　5.建立地热利用示范区和示范项目。按照规划、开发、建设、运营“四统一”的原则，筹建中深层地热供暖示范区，建设以地热能为基础的梯级开发利用的清洁能源高效利用特色示范区，为加快发展由清洁能源支撑的绿色产业体系提供示范。在各市选取不同的应用领域进行地热能开发利用示范县（区）建设，把地热利用到乡镇住宅清洁供暖、农业高端种植养殖、工业用能示范项目、旅游休闲、文化产业中。在宁夏南部山区生态移民聚集区或设施农业连片区，优先布点部署中深层地热利用技术推广，对于助力宁夏南部山区巩固拓展脱贫攻坚成果和乡村振兴有效衔接，补齐农村清洁能源供暖短板，促进高附加值农业发展具有重大意义。选择符合条件的城镇，打造生态低碳型新能源城市典范，为新型城镇化建设探索新路径。

　　课题组主要成员：

　　汪集旸 中国科学院院士 

　　牛国元 宁夏对外科技交流中心研究员

　　庞忠和 中国科学院地质与地球物理研究所地热资源研究中心主任、研究员

　　郭剑锋 中国科学院科技战略咨询研究院国际合作处处长、研究员

　　邵继新 甘肃省建材科研设计院有限责任公司董事长、教授级高工

　　王翠萍 宁夏可持续发展研究会理事长、甘肃省建材科研设计院有限责任公司宁夏分公司院长、教授级高工

　　褚小东 宁夏地质调查院院长，高级工程师

　　雪彦宏 宁夏地质工程院院长，正高工

　　赵文象 宁夏科协学会学术部部长